引論：我們?yōu)槟砹?3篇工廠數(shù)字化規(guī)劃范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時(shí)的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。
篇1
經(jīng)濟(jì)全球化促使制造企業(yè)的競爭日趨激烈化。雖然制造業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，但其存在諸多結(jié)構(gòu)性矛盾，轉(zhuǎn)型升級任務(wù)緊迫且艱巨。當(dāng)前，以市場為導(dǎo)向，以產(chǎn)品為核心，小批量、定制化的柔性生產(chǎn)需求越來越突出。激烈的競爭迫使制造企業(yè)不斷縮短研發(fā)周期，注重節(jié)能、環(huán)保要求，關(guān)注能源、資源、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，并且不斷提高相關(guān)的項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)，以提高自身核心競爭力[1]。數(shù)字化工廠正是產(chǎn)生在這樣的背景之下，倡導(dǎo)工廠生產(chǎn)以信息為主導(dǎo)，綜合物質(zhì)和能量，形成最終的產(chǎn)品。
1 數(shù)字化工廠
以信息化帶動工業(yè)化，以工業(yè)化促進(jìn)信息化，中國裝備制造業(yè)正掀起一場聲勢浩大的產(chǎn)業(yè)升級之路，其中，數(shù)字化工廠是關(guān)鍵技術(shù)之一。數(shù)字化工廠[2]是指以工廠全生命周期（從工廠的設(shè)計(jì)、建造、移交、運(yùn)營到拆除）和產(chǎn)品的全生命周期（從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、產(chǎn)品制造、銷售到后期服務(wù)）的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境中，對整個(gè)工廠的建造過程和生產(chǎn)過程進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃、模擬仿真和管理，形成一個(gè)虛擬工廠信息平臺，并和實(shí)際工廠進(jìn)行集成，從而使整個(gè)工廠的建造和生產(chǎn)信息可以全部覆蓋和控制，使得各個(gè)環(huán)節(jié)都處于最優(yōu)狀態(tài)，保持企業(yè)的核心競爭力。目前，數(shù)字化工廠技術(shù)已經(jīng)在航空航天、汽車、造船、機(jī)械、電子等行業(yè)得到了較為廣泛的應(yīng)用，特別是在復(fù)雜產(chǎn)品的制造企業(yè)取得了良好的效益[3]，未來，對數(shù)字化工廠技術(shù)的探索必將步步加深，其應(yīng)用范圍將也將會更加寬廣。
2 PLM解決方案平臺―達(dá)索V6平臺
達(dá)索公司是世界上頂尖PLM―產(chǎn)品全生命周期解決方案的提供者。其推出的V6平臺，可以基于統(tǒng)一的規(guī)范對產(chǎn)品進(jìn)行管理和協(xié)同，并可以充分利用企業(yè)內(nèi)外部的各種資源，以系統(tǒng)工程思想為指導(dǎo)，貫穿從產(chǎn)品需求開始、經(jīng)過產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造直至產(chǎn)品服務(wù)的全生命周期的過程。在各個(gè)階段的各種信息能夠被準(zhǔn)確的定義到以三維模型為核心的技術(shù)數(shù)據(jù)包中，并始終保持上游的技術(shù)數(shù)據(jù)包能夠被下游直接重用，一直拓展到生產(chǎn)現(xiàn)場或服務(wù)現(xiàn)場[4]。其具體運(yùn)用是：在協(xié)同管理平臺ENOVIA的基礎(chǔ)上，利用CATIA強(qiáng)大的參數(shù)化及知識工程儲備功能，結(jié)合DELMIA規(guī)劃設(shè)計(jì)、仿真模擬的優(yōu)勢，可以完成從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、工藝實(shí)現(xiàn)、生產(chǎn)制造、運(yùn)行維護(hù)等全過程的服務(wù)。本文簡要介紹基于達(dá)索V6平臺，對數(shù)字化工廠解決方案中工藝規(guī)劃和仿真優(yōu)化兩方面內(nèi)容的探索，流程圖如圖1。
3 ENOVIA完成項(xiàng)目協(xié)同管理
ENOVIA提供一個(gè)在線協(xié)同環(huán)境的PLM2.0平臺，可以將工程建設(shè)全生命周期中的項(xiàng)目管理人員、設(shè)計(jì)者、審核人和業(yè)主聯(lián)系在一起[5]。它基于web解決方案，提供IP管理平臺，在項(xiàng)目開始階段即劃分好項(xiàng)目參與者的角色，高效統(tǒng)一地實(shí)施項(xiàng)目計(jì)劃，做好溝通交流，做好工程文件實(shí)時(shí)記錄，它還是CATIA和DELMIA集成管理的平臺，統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)，保證設(shè)計(jì)文件的唯一性和時(shí)效性。
4 CATIA進(jìn)行工廠布局設(shè)計(jì)
CATIAV6[6]繼承了強(qiáng)大的參數(shù)化建模功能，并且改進(jìn)優(yōu)化了知識工程模塊，可令設(shè)計(jì)企業(yè)完善自身知識、資源、項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的積累和提升。其在快速生成工廠布局，完成工藝規(guī)劃方案，并及時(shí)對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改等方面具有強(qiáng)大的優(yōu)勢。隨著設(shè)計(jì)企業(yè)知識庫的不斷充實(shí)，設(shè)計(jì)過程的模板調(diào)用將會變得更加迅捷。本文利用CATIA其提供的二次開發(fā)接口，針對企業(yè)自身設(shè)計(jì)流程的特點(diǎn)，開發(fā)了快速生成廠房插件，快速生成廠房骨架模型。并結(jié)合企業(yè)設(shè)備構(gòu)件庫，完成廠房建筑方案，生產(chǎn)設(shè)備的布局，工藝流程設(shè)計(jì)、物流方向設(shè)計(jì)等。圖2為某鑄造有限公司一期建設(shè)項(xiàng)目工廠布局設(shè)計(jì)圖。
5 DELMIA進(jìn)行仿真優(yōu)化
在工廠布局設(shè)計(jì)完成之后，根據(jù)設(shè)計(jì)模型、數(shù)據(jù)，添加已知生產(chǎn)條件，設(shè)定生產(chǎn)節(jié)拍，利用DELMIA對工廠進(jìn)行生產(chǎn)仿真模擬，通過Quest軟件對物流過程進(jìn)行分析。對分析結(jié)果進(jìn)行綜合考慮，并發(fā)現(xiàn)工廠布局設(shè)計(jì)的不合理之處，逆向?qū)に囋O(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改，從而統(tǒng)一了設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的一致性，提高了分析結(jié)果的指導(dǎo)性。圖3為DELMIA
建立的仿真模型圖。
設(shè)定生產(chǎn)初始條件，環(huán)境變量，利用仿真模型得到相應(yīng)的分析結(jié)果，對生產(chǎn)的全部工序進(jìn)行平均化，調(diào)整作業(yè)負(fù)荷，從而使得各個(gè)工序作業(yè)時(shí)間盡可能相近，提高設(shè)備利用率，降低半成品的滯留和等待時(shí)間。仿真模擬使得在工廠設(shè)計(jì)的初期，就可以進(jìn)行虛擬生產(chǎn)，尋找最優(yōu)的解決方案，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。圖4、圖5為仿真模擬相應(yīng)結(jié)果。
6 結(jié)語
本文基于達(dá)索V6全生命周期解決方案的平臺，以某鑄造有限公司一期廠房建設(shè)項(xiàng)目為背景，搭建了數(shù)字化工廠方案模型，研究了在數(shù)字化工廠條件下工廠工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)的新的思路和方法，對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真模擬，及時(shí)糾正設(shè)計(jì)方案的不足之處，提高了設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。本文的研究方法還有許多不足之處，希望和廣大研究者共同提高。
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篇2
1引言
圍繞激烈的市場競爭，制造企業(yè)已經(jīng)意識到他們正面臨著巨大的時(shí)間、成本、質(zhì)量、產(chǎn)品差異化等壓力。如何快速適應(yīng)市場的變化，實(shí)現(xiàn)從“以產(chǎn)定銷”到“按訂單生產(chǎn)”模式轉(zhuǎn)變？數(shù)字化工廠提供了較為理想的解決方案。
2 數(shù)字化工廠概述
數(shù)字化工廠是BIM(建筑信息模型)技術(shù)、現(xiàn)代數(shù)字制造技術(shù)與計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，同時(shí)具有其鮮明的特征。
2.1數(shù)字化工廠
2.1.1數(shù)字化工廠的概念
數(shù)字化工廠是以產(chǎn)品全生命周期的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，根據(jù)虛擬制造原理，在虛擬環(huán)境中，對整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行仿真、優(yōu)化和重組的新的生產(chǎn)組織方式。它是在設(shè)計(jì)建造階段，建立全面、詳實(shí)的信息，包括材料、工藝、設(shè)備運(yùn)行管理等全生命周期的信息檔案數(shù)據(jù)庫，利用BIM(建筑信息模型)技術(shù)指導(dǎo)建筑物、構(gòu)筑物及設(shè)備的科學(xué)使用和維護(hù)，為信息化、標(biāo)準(zhǔn)化管理提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)平臺，加上CAD、EEP、MEP等應(yīng)用管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠控制系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)字化信息的有效傳遞，既鏈接了生產(chǎn)過程的各個(gè)環(huán)節(jié)，又與企業(yè)經(jīng)營管理相互聯(lián)系，進(jìn)而把整個(gè)企業(yè)數(shù)字化的資金信息、物流信息、生產(chǎn)裝置狀態(tài)信息、生產(chǎn)效率信息、生產(chǎn)能力信息、市場信息、采購信息以及企業(yè)所必須的控制目標(biāo)都實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、全面、系統(tǒng)地提供給決策者和管理者，幫助企業(yè)決策者和管理者提高決策的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性以及管理者的效率，從而實(shí)現(xiàn)管理和控制數(shù)字化、一體化的目標(biāo)。
2.1.2數(shù)字化工廠的優(yōu)勢
數(shù)字化工廠利用其工廠布局、工藝規(guī)劃和仿真優(yōu)化等功能手段，改變了傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)的理念，給現(xiàn)代化工業(yè)帶來了新的技術(shù)革命，其優(yōu)勢作用較為明顯。
預(yù)規(guī)劃和靈活性生產(chǎn)：利用數(shù)字化工廠技術(shù)，整個(gè)企業(yè)在設(shè)計(jì)之初就可以對工廠布局、產(chǎn)品生產(chǎn)水平與能力等進(jìn)行預(yù)規(guī)劃，幫助企業(yè)進(jìn)行評估與檢驗(yàn)。同時(shí)，數(shù)字化工廠技術(shù)的應(yīng)用使得工廠設(shè)計(jì)不再是各部門單一地流水作業(yè)，各部門成為一個(gè)緊密聯(lián)系的有機(jī)整體，有助于工廠建設(shè)過程中的靈活協(xié)調(diào)與并行處理。此外，在工廠生產(chǎn)過程中能夠最大程度地關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)鏈上的各節(jié)點(diǎn)，增強(qiáng)生產(chǎn)、物流、管理過程中的靈活性和自動化水平。
縮短產(chǎn)品上市時(shí)間、提高產(chǎn)品競爭力：數(shù)字化工廠能夠根據(jù)市場需求的變化，快速、方便地對新產(chǎn)品進(jìn)行虛擬化仿真設(shè)計(jì)，加快了新產(chǎn)品設(shè)計(jì)成形的進(jìn)度。同時(shí)，通過對新產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)過程進(jìn)行模擬仿真與優(yōu)化，保證了新產(chǎn)品生產(chǎn)過程的順利性與產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性，加快了產(chǎn)品的上市時(shí)間，在企業(yè)間的競爭中占得先機(jī)。
節(jié)約資源、降低成本、提高資金效益：通過數(shù)字化工廠技術(shù)方便地進(jìn)行產(chǎn)品的虛擬設(shè)計(jì)與驗(yàn)證，最大程度地降低了物理原型的生產(chǎn)與更改，從而有效地減少資源浪費(fèi)、降低產(chǎn)品開發(fā)成本。同時(shí)，充分利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)資料（客戶需求、生產(chǎn)原料、設(shè)備狀況等）進(jìn)行生產(chǎn)仿真與預(yù)測，對生產(chǎn)過程進(jìn)行預(yù)先判斷與決策，從而提高生產(chǎn)收益與資金使用效益。
提升產(chǎn)品質(zhì)量水平：利用數(shù)字化工廠技術(shù)，能夠?qū)Ξa(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品原料、生產(chǎn)過程等進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)與統(tǒng)籌安排，降低設(shè)計(jì)與生產(chǎn)制造之間的不確定性，從而提高產(chǎn)品數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性，方便地進(jìn)行質(zhì)量規(guī)劃，提升質(zhì)量水平。
2.2數(shù)字化工廠的差異性
“數(shù)字化工廠”貫穿整個(gè)工藝設(shè)計(jì)、規(guī)劃、驗(yàn)證、直至車間生產(chǎn)工藝整個(gè)制造過程，在實(shí)施過程需要注意系統(tǒng)集成方面的問題，“數(shù)字化工廠”不是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，規(guī)劃時(shí)，需要與設(shè)計(jì)部門的CAD/PDM系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并對設(shè)計(jì)產(chǎn)品進(jìn)行可制造性驗(yàn)證（工藝評審），同時(shí)，所有規(guī)劃還需要考慮工廠資源情況。所以，“數(shù)字化工廠”與設(shè)計(jì)系統(tǒng)CAD/PDM和企業(yè)資源管理系統(tǒng)ERP的集成是必須的。同時(shí)，“數(shù)字化工廠”還有必要把企業(yè)已有的規(guī)劃“知識”（如工時(shí)卡、焊接規(guī)范等）集成起來，整個(gè)集成的底部是PLM構(gòu)架。
同時(shí)，類似于PDM系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)，每個(gè)企業(yè)都有自己的流程和規(guī)范，考慮到很多人都在一個(gè)環(huán)境中協(xié)同工作（工藝工程師、設(shè)計(jì)工程師、零件和工具制造者、外包商、供應(yīng)商以及生產(chǎn)工程師等），隨時(shí)會創(chuàng)建大量的數(shù)據(jù)，所以，“數(shù)字化工廠”規(guī)劃系統(tǒng)也存在客戶化定制的要求，如操作界面、流程規(guī)范、輸出等，主要是便于使用和存取等。
3 數(shù)字化工廠的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用
數(shù)字化工廠以突出的功能優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)，尤其是制造業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用，但其實(shí)現(xiàn)過程也涉及多種關(guān)鍵技術(shù)。
3.1數(shù)字化工廠的關(guān)鍵技術(shù)
數(shù)字化工廠涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要有：數(shù)字化建模技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、優(yōu)化仿真技術(shù)、應(yīng)用生產(chǎn)技術(shù)。
數(shù)字化建模技術(shù)：數(shù)字化工廠是建立在數(shù)字化模型基礎(chǔ)上的虛擬仿真系統(tǒng)，輸入數(shù)字化工廠的各種制造資源、工藝數(shù)據(jù)、CAD數(shù)據(jù)等要求建立離散化數(shù)學(xué)模型，才能在數(shù)字化工廠軟件系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行各種數(shù)字仿真與分析。數(shù)字化模型的準(zhǔn)確性關(guān)系到對實(shí)際系統(tǒng)真實(shí)反映的精度，對于后續(xù)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)過程的模擬仿真具有較大的影響。因此，數(shù)字化建模技術(shù)作為數(shù)字化工廠的技術(shù)基礎(chǔ)，其作用十分關(guān)鍵
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠提供一種具有沉浸性、交互性和構(gòu)想性的多維信息空間，方便實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，使用戶能身臨其境地感受開發(fā)的產(chǎn)品，具有很好地直觀性，在數(shù)字化工廠中具有廣泛的應(yīng)用前景。虛擬技術(shù)的實(shí)現(xiàn)水平，很大程度上影響著數(shù)字化工廠系統(tǒng)的可操作性，同時(shí)也影響著用戶對產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)過程判斷的正確性。
優(yōu)化仿真技術(shù)：優(yōu)化仿真技術(shù)是數(shù)字化工廠的價(jià)值所在，根據(jù)建立的數(shù)字化模型與仿真系統(tǒng)給出的仿真結(jié)果及其各種預(yù)測數(shù)據(jù)，分析虛擬生產(chǎn)過程中的可能存在的各種問題和潛在的優(yōu)化方案等，進(jìn)而優(yōu)化生產(chǎn)過程、提高生產(chǎn)的可靠性與產(chǎn)品質(zhì)量，最終提高企業(yè)的效益。由此可見，優(yōu)化仿真技術(shù)水平對于能否最大限度地發(fā)揮企業(yè)效益、提升企業(yè)競爭力具有十分重要的作用，其優(yōu)化技術(shù)的自動化、智能化水平尤為關(guān)鍵。
應(yīng)用生產(chǎn)技術(shù)：數(shù)字化工廠通過建模仿真提供一整套較為完善的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝開發(fā)與生產(chǎn)流程，但是作為生產(chǎn)自動化的需要，數(shù)字化工廠系統(tǒng)要求能夠提供各種可以直接應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)的設(shè)備控制程序以及各種是生產(chǎn)需要的工序、報(bào)表文件等。各種友好、優(yōu)良的應(yīng)用接口，能夠加快數(shù)字化設(shè)計(jì)向?qū)嶋H生產(chǎn)應(yīng)用的轉(zhuǎn)化進(jìn)程。
3.2常見數(shù)字化工廠軟件
由于數(shù)字化工廠技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的優(yōu)越性，各知名企業(yè)競相開發(fā)各種數(shù)字化工廠軟件，其中較為常見、應(yīng)用最為廣泛的數(shù)字化工廠軟件主要有eM-Power和Demia等。
eM-Power是由美國的Tecnomatix技術(shù)公司開發(fā)的數(shù)字化工廠軟件，它在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。該軟件架構(gòu)是建立在Oracle數(shù)據(jù)庫之上的三層結(jié)構(gòu)，它為企業(yè)用戶提供零件制造解決方案、裝配規(guī)劃、工廠及生產(chǎn)線設(shè)計(jì)和優(yōu)化、產(chǎn)品質(zhì)量和人員績效等主要功能。這些主要的功能模塊建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫eM_Server中，實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)制造過程的信息共享。2007年以來，西門子公司在收購了UGS（UGS于2004年收購了Tecnomatix）的基礎(chǔ)上，推出了功能更為強(qiáng)大的Teamcenter 8和Tecnomatix 9，提供工廠設(shè)計(jì)及優(yōu)化、制造工藝管理、裝配規(guī)劃與驗(yàn)證、開發(fā)、仿真和調(diào)試自動的制造過程和質(zhì)量管理等功能，在各大企業(yè)具有廣泛應(yīng)用。
Delmia是由法國的Dassault公司開發(fā)的數(shù)字化工廠解決方案，該解決方案是構(gòu)建在Dassault公司的PLM結(jié)構(gòu)的頂層，由其專用數(shù)據(jù)庫（PPR-Hub）統(tǒng)一管理。Delmia的體系結(jié)構(gòu)主要包括：面向制造過程設(shè)計(jì)的（DPE）、面向物流過程分析的（QUEST）、面向裝配過程分析的（DPM）、面向人機(jī)分析的（Human）、面向虛擬現(xiàn)實(shí)仿真的（Envision）、面向機(jī)器人仿真的（Robotics）、面向虛擬數(shù)控加工方針的（VNC）、面向系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成的（PPR Navigato）等。它主要由面向數(shù)字化工藝規(guī)劃模塊、數(shù)字化仿真平臺工具集以及車間現(xiàn)場制造執(zhí)行系統(tǒng)的集成模塊等組成。
3.3數(shù)字化工廠的應(yīng)用
數(shù)字化工廠是信息化技術(shù)發(fā)展過程中出現(xiàn)的一種新的企業(yè)組織形式，是促進(jìn)企業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的新興技術(shù)，目前主要應(yīng)用在汽車制造、航空航天等大型制造企業(yè)。
3.3.1數(shù)字化工廠技術(shù)在汽車行業(yè)的應(yīng)用。
目前，數(shù)字化工廠技術(shù)在國內(nèi)外汽車制造業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。在國外，如通用汽車公司使用Tecnmatix eMPower的解決方案，大大縮短了通用公司從新產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造到投放市場的時(shí)間，同時(shí)提升了其產(chǎn)品質(zhì)量。奧迪公司使用eM-Plant進(jìn)行物流規(guī)劃仿真，如A3 Sportback項(xiàng)目。通過物流規(guī)劃仿真不僅使得整個(gè)生產(chǎn)物流供應(yīng)鏈之間建立起了緊密有序的聯(lián)系，同時(shí)也方便對物流方案進(jìn)行先期評估和可行性分析。在國內(nèi)，如一汽大眾在車身主拼線工藝設(shè)計(jì)中采用數(shù)字化工廠技術(shù)，改善了車身焊接工藝，提高車身焊接質(zhì)量。上海大眾在發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)和產(chǎn)品總裝領(lǐng)域采用數(shù)字化工廠技術(shù)，大幅提升了公司的制造技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量。目前，華晨金杯公司引進(jìn)西門子的Tecnomatix軟件，對產(chǎn)品的總裝工藝進(jìn)行數(shù)字化改造。
3.3.2數(shù)字化工廠技術(shù)在飛機(jī)制造業(yè)的應(yīng)用。
在飛機(jī)制造業(yè)，數(shù)字化工廠技術(shù)的先進(jìn)性也得到了充分體現(xiàn)。如美國的洛克希德馬丁公司在F35研制過程中，采用數(shù)字化工廠技術(shù)縮短了2/3的研制周期，降低了50%的研制成本，開創(chuàng)了航空數(shù)字化制造的先河。有如波音787飛機(jī)在研制過程中采用基于Delmia的數(shù)字化工廠技術(shù)，實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)品的虛擬樣機(jī)。空客A380飛機(jī)采用虛擬裝配方案，實(shí)現(xiàn)整機(jī)的三維虛擬裝配仿真和驗(yàn)證。不僅國外飛機(jī)制造企業(yè)在其產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)過程中使用數(shù)字化工廠技術(shù)，國內(nèi)的飛機(jī)制造企業(yè)也是如此。如上海飛機(jī)制造廠利用數(shù)字化工廠技術(shù)在三維環(huán)境中進(jìn)行人工裝配操作的數(shù)字化模擬，提高了人工操作的標(biāo)準(zhǔn)化。而西安航空動力控制公司則采用Tecnomatix的數(shù)字化工廠軟件對其異型件生產(chǎn)線進(jìn)行仿真和優(yōu)化，進(jìn)行技術(shù)改造探索。
3.3.3數(shù)字化工廠在鑄造行業(yè)的探索
共享鑄鋼團(tuán)《數(shù)字化工廠示范工程》擬運(yùn)用先進(jìn)制造理念（如虛擬制造、智能制造、綠色制造、柔性制造等）和先進(jìn)鑄造技術(shù)、方法，結(jié)合共享集團(tuán)在鑄造行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的制造、技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)，全面融合先進(jìn)信息化技術(shù)，建設(shè)數(shù)字化模樣生產(chǎn)線、數(shù)字化柔性造型生產(chǎn)線、智能化熔煉控制系統(tǒng)、智能體聯(lián)合控制的鑄件精整線、數(shù)字化在線檢測等綜合集成的數(shù)字化鑄造工廠，在“多品種、小批量、快捷”鑄造生產(chǎn)方面達(dá)到同行業(yè)領(lǐng)先水平，建成一座在鑄造行業(yè)領(lǐng)先的“數(shù)字化、柔性化、綠色、高效”鑄造工廠，集成并創(chuàng)造數(shù)字化鑄造新模式。
4結(jié)束語
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字化工廠技術(shù)不斷與現(xiàn)代企業(yè)相結(jié)合，已成為提升企業(yè)競爭力的新動力。在當(dāng)前企業(yè)發(fā)展的新形勢下，數(shù)字化工廠技術(shù)出現(xiàn)了新的趨勢。首先，現(xiàn)場總線技術(shù)在數(shù)字化工廠中的應(yīng)用，提升數(shù)字化工廠的現(xiàn)場可操作性；其次，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，拓展數(shù)字化工廠網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)能力；最后，數(shù)字化工廠的智能化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)虛擬仿真與企業(yè)真實(shí)生產(chǎn)的無縫鏈接，打造真正的智能數(shù)字化工廠。
作者簡介
郭兆祥（1976-）男，碩士研究生，從事技術(shù)質(zhì)量管理工作。
參考文獻(xiàn).
篇3
一、“數(shù)字化工廠”具體的內(nèi)涵
信息化建設(shè)是現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展方向，是企業(yè)走向競爭市場的一次深刻的革命。我們認(rèn)為從五個(gè)方面著手實(shí)現(xiàn)“數(shù)字化工廠”的目標(biāo)。對各項(xiàng)目標(biāo)的具體實(shí)施，即為“數(shù)字化工廠”具體的內(nèi)涵。
（1）搭建一體化工作站數(shù)字化
搭建安全快速的網(wǎng)絡(luò)平臺是一體化工作站信息化的前提。計(jì)算機(jī)已成為管理人員和操作人員的工具。我校一體化工作站的系統(tǒng)平臺由計(jì)算機(jī)主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫等組成。通過軟件來相連各個(gè)系統(tǒng)的平臺，將實(shí)訓(xùn)車間的數(shù)控設(shè)備與數(shù)據(jù)管理平臺相連，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對數(shù)控設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化管理。當(dāng)然，操作技術(shù)人員必須具備網(wǎng)絡(luò)操作能力，只有軟硬件和操作人員都具備了數(shù)字化的能力才能實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工廠。
（2）打造無紙生產(chǎn)場景數(shù)字化
隨著管理集成系統(tǒng)的搭建，通過數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)，即可看到學(xué)生現(xiàn)階段一體化工作站的任務(wù)零件及相關(guān)信息如：毛坯尺寸、產(chǎn)品材料、加工圖樣、工藝流程、注意事項(xiàng)等，實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)代化的生產(chǎn)制造流程接軌。對學(xué)生生產(chǎn)用到的數(shù)控程序，通過數(shù)據(jù)終端直接傳輸?shù)綑C(jī)床上進(jìn)行應(yīng)用加工，實(shí)現(xiàn)無紙化的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)，既提高了生產(chǎn)效率又規(guī)范了操作規(guī)程。
（3）一體化討論區(qū)數(shù)字化
在一體化討論區(qū)，通過大屏幕投影，可將學(xué)生在PLM體驗(yàn)中心中的工作過程現(xiàn)場調(diào)出來，包括產(chǎn)品的三維或二維圖，工藝流程卡、加工模型及刀路軌跡、仿真結(jié)果、加工程序等。同時(shí)，也可看到車間機(jī)床操作面板及產(chǎn)品加工過程。通過模型結(jié)果及機(jī)床加工過程現(xiàn)場，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的一體化教學(xué)。
（4）一體化工作站管理數(shù)字化
通過搭建一體化工作站的管理系統(tǒng)，通過視頻可以看到師生教學(xué)在工作臺上的操作場景，包括工件裝夾情況、找正對刀、機(jī)床加工等情況。有信息化的支撐，一體化工作站的管理效率大幅度的提高。管理逐步向規(guī)范化轉(zhuǎn)變。
二、建設(shè)數(shù)字化工廠的體會
幾年來的信息化建設(shè)，使我們在探索建立數(shù)字化工廠的道路上感受頗多，在此談?wù)勛约旱男牡皿w會。
（1）規(guī)劃管理要統(tǒng)一
信息化建設(shè)要統(tǒng)一規(guī)劃，在指導(dǎo)部門的安排下進(jìn)行信息化的建設(shè)，信息互聯(lián)互通，共享資源，避免重復(fù)建設(shè)。“應(yīng)用主導(dǎo)，面向市場”是信息化建設(shè)的內(nèi)在動力和重要手段。
① 強(qiáng)調(diào)資源共享時(shí)，也耍推進(jìn)方法和經(jīng)驗(yàn)的交流，取長補(bǔ)短。我廠的信息化工作交流活動，將各部門在信息化工作開展過程中的效果和方法進(jìn)行交流，特別是具有探索性的、難度大的工作，通過交流的方式互相學(xué)習(xí)進(jìn)步。
② 建成管理網(wǎng)絡(luò)。分三個(gè)層次：一層是信息化主管部門負(fù)責(zé)全廠信息化建設(shè)整體規(guī)劃及協(xié)調(diào)工作；二層由專業(yè)科室組成，負(fù)責(zé)在信息化推進(jìn)過程中結(jié)合專業(yè)具體開展工作；三層是車間部門層，是各項(xiàng)工作具體落實(shí)和實(shí)現(xiàn)的地方。
③ 全廠的信息化工作統(tǒng)一規(guī)劃。信息化主管部門制定目標(biāo)，長期目標(biāo)包括五年計(jì)劃，短期目標(biāo)包括年度和季皮工作計(jì)劃等，規(guī)劃將包容全廠的信息化工作內(nèi)容，各部門在此基礎(chǔ)上再制定分解目標(biāo)，既緊扣總體規(guī)劃，又體現(xiàn)自身的個(gè)性內(nèi)容。
（2）現(xiàn)代化技術(shù)要合理運(yùn)用
在建設(shè)一體化數(shù)字化工廠的過程中，先進(jìn)的技術(shù)是其重要支撐。但是，片面的依賴高、新、全為目標(biāo)的話，是一個(gè)錯(cuò)誤的誤區(qū)，關(guān)鍵是要選擇最適合自己的先進(jìn)的技術(shù)。其功能以夠用為主。
（3）推行管理要逐步化
一體化數(shù)字工廠是一個(gè)長周期的過程，初期投入的時(shí)間很長。在建設(shè)完善過程中要有耐心和恒心。在建設(shè)過程中從人員配合及管理人員的超前意識等等都是一個(gè)逐步完善的過程。，要在每一個(gè)環(huán)節(jié)中都能讓大家看到希望，感覺到好處，管理人員覺得不難了，思路清晰了，再將目標(biāo)提高一個(gè)臺階。最終提出了全面推行信息化管理，實(shí)現(xiàn)一體化數(shù)字化工廠。
（4）操作系統(tǒng)要扁平化
在一體化數(shù)字工廠的建設(shè)的整個(gè)過程中，有些系統(tǒng)在過程中不再適合新條件下生產(chǎn)管理需求。例如，在初期一些小系統(tǒng)的開發(fā)，可能到目前為止這些小系統(tǒng)還在用，甚至用得很不錯(cuò)，但為了完整的大系統(tǒng)，就需要拋棄這些小的孤立的系統(tǒng)，這其實(shí)是操作系統(tǒng)需要本身扁平。
（5）建設(shè)過程要應(yīng)用化
篇4
中國海油氣電集團(tuán)的“數(shù)字氣電”從研究數(shù)字化管道技術(shù)開始，自2007年起開展了中國海油液化天然氣管網(wǎng)及接收場站的數(shù)字化技術(shù)研究與應(yīng)用，主要研究了數(shù)字站線的建設(shè)原則與實(shí)施策略、總體框架、功能需求與數(shù)據(jù)需求、應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)、數(shù)據(jù)采集與質(zhì)量控制等(圖1)。其中，數(shù)據(jù)采集內(nèi)容包括基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、管道專業(yè)數(shù)據(jù)及管道周邊環(huán)境數(shù)據(jù)的采集，涵蓋天然氣管道從設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營維護(hù)到停役的全生命周期;應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)包括管道數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、管道地理信息系統(tǒng)、巡線與線路管理系統(tǒng)、第三方施工管理系統(tǒng)、隱患管理系統(tǒng)、陰保與腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)、地質(zhì)災(zāi)害管理系統(tǒng)、缺陷管理系統(tǒng)、維修維護(hù)管理系統(tǒng)、應(yīng)急信息管理系統(tǒng)、接口集成等。
1.2數(shù)字化管網(wǎng)與場站可視化管理
油氣管道大多位于地下，被地面與建構(gòu)筑物所覆蓋，二位圖形無法表現(xiàn)管道之間的空間關(guān)系。數(shù)字化管網(wǎng)、場站的可視化系統(tǒng)是在基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)軟件與可視化開發(fā)語言進(jìn)行的集成式二次開發(fā)，合理建立有效的三維管道數(shù)據(jù)庫是可視化系統(tǒng)高效、穩(wěn)定運(yùn)行的保障。
篇5
數(shù)字化從研發(fā)開始
新落成的成都工廠同時(shí)也是西門子全球第三個(gè)工業(yè)自動化產(chǎn)品研發(fā)中心，也就是說，它同時(shí)承擔(dān)著西門子全球工業(yè)自動化產(chǎn)品的研發(fā)任務(wù)。可以想見，研發(fā)對于這樣一座數(shù)字化工廠來說是非常重要的環(huán)節(jié)，是數(shù)字化旅程的起點(diǎn)。
在成都工廠，包括NX和Teamcenter在內(nèi)的西門子PLM數(shù)字化解決方案是產(chǎn)品研發(fā)的重要工具。研發(fā)人員通過NX軟件可進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)，并可在設(shè)計(jì)中模擬組裝。這種數(shù)字化設(shè)計(jì)大大縮短了產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到分析的迭代周期，可減少多達(dá)90%的編程時(shí)間，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。
完成設(shè)計(jì)的產(chǎn)品載著自己專有的數(shù)據(jù)信息繼續(xù)前進(jìn)，通過CAM系統(tǒng)邁向生產(chǎn)線，同時(shí)，它的數(shù)據(jù)信息進(jìn)入到Teamcenter軟件中，供之后的制造、質(zhì)量、采購和物流等部門共享，并實(shí)時(shí)更新，各部門都會在第一時(shí)間拿到最新的數(shù)據(jù)，因此避免了傳統(tǒng)企業(yè)經(jīng)常出現(xiàn)的由于溝通不暢而產(chǎn)生的差錯(cuò)，使效率大大提升。據(jù)介紹，數(shù)字化工廠協(xié)同、快速的研發(fā)，使產(chǎn)品上市時(shí)間縮短50%。
數(shù)字化生產(chǎn)和物流
在成都工廠，一層是布局緊湊的存放原材料的高位貨架立體倉庫，采購的原材料經(jīng)過檢驗(yàn)后都會存儲在這里。西門子工業(yè)自動化產(chǎn)品成都生產(chǎn)研發(fā)基地卓越運(yùn)營部經(jīng)理戴霽明介紹說，在這個(gè)區(qū)域，進(jìn)料檢驗(yàn)人員采用Teamcenter中的同步數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，由物流管理系統(tǒng)將物料送入倉庫，并進(jìn)行歸位，準(zhǔn)確地將原材料放入自動化高位貨架。倉庫中有近3萬個(gè)物料存放盒，物料的存取通過“堆取料機(jī)”用數(shù)字定位的模式進(jìn)行抓取，而不是用傳統(tǒng)的叉車搬運(yùn)。
在一層的物料倉庫還有兩座升降電梯與二層的生產(chǎn)車間相連。每天，由西門子MES系統(tǒng)生成的電子任務(wù)單都會顯示在工人工作臺前方的電腦上，而西門子的SIMATIC IT系統(tǒng)用來進(jìn)行整個(gè)生產(chǎn)計(jì)劃的調(diào)度。SIMATIC IT集成了工廠信息管理、生產(chǎn)維護(hù)管理、物料追溯和管理、設(shè)備管理、品質(zhì)管理、制造KPI分析等多種功能，可以保證工廠管理與生產(chǎn)的高度協(xié)同。
戴霽明介紹說，生產(chǎn)時(shí)，由SIMATIC IT產(chǎn)生生產(chǎn)訂單，向物料系統(tǒng)發(fā)出指令。物料系統(tǒng)得到指令后，將原材料從一層的自動化高位貨架出庫，自動經(jīng)輸送系統(tǒng)傳送至一層的升降梯，經(jīng)過升降機(jī)將物料提升到二層的生產(chǎn)車間。之后，由工人將提升上來的物料送到它應(yīng)該去的地方。
在自動化生產(chǎn)線上，傳感器會自動掃描產(chǎn)品的條碼信息，判斷下一個(gè)步驟。例如，生產(chǎn)表面貼裝，所有過程都是通過計(jì)算機(jī)模擬形成的。當(dāng)物料上架后，SIMATIC IT給出了生產(chǎn)指令，進(jìn)行自動生產(chǎn)。第一個(gè)工序是絲網(wǎng)印刷，然后自動進(jìn)入貼片工序，之后進(jìn)入質(zhì)量控制點(diǎn)。在成都工廠，生產(chǎn)中，當(dāng)產(chǎn)品要到達(dá)下一個(gè)工序前都要通過嚴(yán)格的檢驗(yàn)，整個(gè)生產(chǎn)過程中有20多個(gè)質(zhì)量控制點(diǎn)，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。視覺檢測是數(shù)字化工廠特有的質(zhì)量檢測方法，它用相機(jī)拍照下產(chǎn)品的圖像，與Teamcenter數(shù)據(jù)平臺中的正確圖像進(jìn)行比對，任何瑕疵都不會逃過，這相比傳統(tǒng)生產(chǎn)中的人工抽檢當(dāng)然要可靠和快速得多。
經(jīng)過多次裝配和多道檢驗(yàn)后的產(chǎn)品將到達(dá)包裝工位，經(jīng)過人工包裝和裝箱，自動化產(chǎn)品就會通過升降梯和傳送帶被自動運(yùn)送到物流中心或立體倉庫。
傳統(tǒng)制造企業(yè)要通過幾十甚至上百人密集的流水線完成的生產(chǎn)，就這樣在西門子的數(shù)字化工廠里被自動化地完成了，整個(gè)車間里的工人人數(shù)屈指可數(shù)。
在成都工廠落成的當(dāng)天，西門子為中國工業(yè)用戶量身打造的Simatic IPC 3000 SMART也作為首款由成都工廠研發(fā)和制造的工業(yè)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)。西門子工業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域工業(yè)自動化集團(tuán)首席執(zhí)行官胡桉桐（Anton Huber）表示，成都工廠今后還將陸續(xù)生產(chǎn)西門子SIMATIC品牌的多款工業(yè)自動化產(chǎn)品，“西門子投資建設(shè)數(shù)字化企業(yè)，使成都工廠建成后可以立即加入西門子龐大的全球制造體系。成都工廠不僅面向本地市場，同時(shí)也為全球客戶提供高科技產(chǎn)品。”
篇6
“信息化帶動工業(yè)化，工業(yè)化促進(jìn)信息化”的國家戰(zhàn)略已取得了世人矚目的成就。信息化對于資產(chǎn)密集型、技術(shù)密集型，同時(shí)又風(fēng)險(xiǎn)密集型的石化企業(yè)來說，扮演著愈發(fā)重要的角色，信息化支撐石化企業(yè)在安穩(wěn)長滿優(yōu)運(yùn)行的道路上越走越快。“十二五”期間蘭州石化投入大量的人力物力逐步建成了一百多套信息化系統(tǒng)，信息化對業(yè)務(wù)的支撐已經(jīng)深入到企業(yè)的方方面面，但是依舊未能滿足業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，信息孤島的問題也逐漸顯露。為此蘭州石化啟動了數(shù)字化工廠系統(tǒng)建設(shè)，以期最大限度地滿足業(yè)務(wù)需要、集成信息資源，減少信息孤島，提升管理效率。新系統(tǒng)給企業(yè)能夠帶來怎樣的價(jià)值，給企業(yè)管理帶來怎樣的改變，是建設(shè)新系統(tǒng)之前需要深入分析的課題。
二、數(shù)字化工廠概述
數(shù)字化工廠的概念最先是在制造業(yè)信息化建設(shè)中產(chǎn)生的，主要是解決產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品制造之間的鴻溝，使設(shè)計(jì)到制造之間的不確定性降低，使生產(chǎn)過程在三維虛擬工廠中得以檢驗(yàn)，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝中存在的不足，從而縮短從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化時(shí)間。
對流程工業(yè)的石化企業(yè)而言，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的產(chǎn)品并不像制造業(yè)的產(chǎn)品那樣有形和可裝配，流程工業(yè)的數(shù)字化工廠所關(guān)注的內(nèi)容發(fā)生了很大變化，主要關(guān)注在：集成設(shè)計(jì)、設(shè)備、運(yùn)行等相關(guān)數(shù)據(jù)，在工廠規(guī)劃、裝置設(shè)計(jì)、工程建設(shè)、工廠維護(hù)、生產(chǎn)運(yùn)行、員工培訓(xùn)、應(yīng)急演練等業(yè)務(wù)領(lǐng)域，利用三維虛擬工廠實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)實(shí)工廠立體式監(jiān)控、浸入式交互和協(xié)同式管理。
三、成本實(shí)施的費(fèi)用劃分
分析蘭州石化數(shù)字化工廠系統(tǒng)建設(shè)費(fèi)用大體可分為三個(gè)部分：系統(tǒng)建設(shè)前、系統(tǒng)建設(shè)中和系統(tǒng)建設(shè)后。系統(tǒng)建設(shè)前的費(fèi)用包括：系統(tǒng)前期技術(shù)調(diào)研、方案設(shè)計(jì)、技術(shù)咨詢和查新檢索等費(fèi)用。系統(tǒng)建設(shè)中的費(fèi)用包括：標(biāo)準(zhǔn)定義、硬件購置、軟件許可、接口開發(fā)、客戶化開發(fā)配置、初始培訓(xùn)、數(shù)據(jù)采集優(yōu)化驗(yàn)證、歷史數(shù)據(jù)遷移等。系統(tǒng)建設(shè)后的費(fèi)用包括：軟件維護(hù)、服務(wù)支持、新用戶培訓(xùn)、系統(tǒng)改進(jìn)、硬件維護(hù)、變更管理、數(shù)據(jù)備份等。
四、給企業(yè)帶來的收益價(jià)值分析
（一）直接收益
1.流暢、優(yōu)化的數(shù)據(jù)移交
當(dāng)今各設(shè)計(jì)院工程設(shè)計(jì)已采用三維立體設(shè)計(jì)，裝置在設(shè)計(jì)階段已誕生了一套數(shù)字化的虛擬裝置，這套帶有各種工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的虛擬裝置是煉化企業(yè)一筆豐厚的數(shù)字資產(chǎn)。但是企業(yè)實(shí)施數(shù)字化工廠系統(tǒng)之前，并沒有一套合適的信息化系統(tǒng)來完整的接收這筆資產(chǎn)。工程移交還停留在紙質(zhì)圖紙移交方式，移交驗(yàn)收工作量大，很難高效校驗(yàn)圖紙的完整性和準(zhǔn)確性，也很難使這些工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)在工程建設(shè)信息化管理方面發(fā)揮作用。通過數(shù)字化工廠系統(tǒng)建立了一個(gè)自定義的工程數(shù)據(jù)管理架構(gòu)，并能固化復(fù)雜的校驗(yàn)規(guī)則，實(shí)現(xiàn)對裝置工程設(shè)計(jì)資料的完整接收，和對移交資料的校驗(yàn)和分析，確保進(jìn)入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)完整、準(zhǔn)確。工程數(shù)據(jù)電子化移交，使信息交接能力和質(zhì)量得到極大提升。如德勤對澳大利亞WOODSIDE（烏賽石油公司）數(shù)字化工廠項(xiàng)目測算得到：一般每個(gè)裝置的工程數(shù)據(jù)移交費(fèi)用在100萬到250萬美元之間，實(shí)施數(shù)字化工廠系統(tǒng)用于數(shù)字化移交后，移交費(fèi)用降到每個(gè)裝置25萬美元之內(nèi)。
2.更高效的信息搜索方式
數(shù)字化工廠系統(tǒng)對公司業(yè)務(wù)流程的效率有著顯著的影響，主要體現(xiàn)在節(jié)省了大量的時(shí)間。裝置改造、設(shè)備維修、動火審批、危險(xiǎn)源評估、預(yù)案編制、應(yīng)急救援等管理方案的制定和決策的下達(dá)都需要大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提供支持。數(shù)據(jù)分散，檢索不便會導(dǎo)致決策的延遲，數(shù)據(jù)不一致、不準(zhǔn)確、不充分會導(dǎo)致不恰當(dāng)?shù)臎Q策和判斷。數(shù)字化工廠系統(tǒng)導(dǎo)入了大量裝置設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)，以及各種相關(guān)的建設(shè)、運(yùn)維、安全數(shù)據(jù)，并通過集成各種生產(chǎn)運(yùn)行相關(guān)的信息系統(tǒng)，使裝置動靜態(tài)數(shù)據(jù)得以進(jìn)入一套系統(tǒng)中，數(shù)字化工廠系統(tǒng)在數(shù)據(jù)間建立復(fù)雜的網(wǎng)狀關(guān)聯(lián)關(guān)系，通過信息間的互校驗(yàn)和索引信息，保證了信息的單點(diǎn)查詢、正確無誤和高效檢索，極大地減少了信息的檢索時(shí)間。
如德勤對烏賽項(xiàng)目測算得到：用戶用于搜索信息的時(shí)間從占用用戶時(shí)間的40%降到20%，相當(dāng)于每個(gè)用戶平均每天節(jié)省3/4小時(shí)，搜索效率提升使用戶平均可以提高10%的生產(chǎn)效率。在蘭州石化各種工程資料和設(shè)備資料還是以紙質(zhì)資料為主，在用信息系統(tǒng)有120多套，信息較為分散，信息集中對信息檢索時(shí)間的節(jié)約效果將更為明顯。
3.培訓(xùn)費(fèi)用降低
數(shù)字化工廠系統(tǒng)為多種數(shù)據(jù)庫和資料庫提供了單一的存取點(diǎn)：ERP、儀表元件庫、文檔管理系統(tǒng)、2D和3D模型、生產(chǎn)運(yùn)行動態(tài)數(shù)據(jù)、安全環(huán)保數(shù)據(jù)、設(shè)備檢維修數(shù)據(jù)等大量的信息數(shù)據(jù)，整合到一個(gè)系統(tǒng)中，員工查詢信息只需要熟悉一套系統(tǒng)，免去了對員工進(jìn)行多個(gè)信息系統(tǒng)使用方法的培訓(xùn)。
數(shù)字化工廠系統(tǒng)在工藝培訓(xùn)管理方面，主要通過全裝置三維模型，集成專業(yè)培訓(xùn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用場景、虛擬拆解、異常情況處理、模擬演練、HAZOP分析、知識管理及轉(zhuǎn)移等員工培訓(xùn)功能，達(dá)到傳統(tǒng)的培訓(xùn)無法達(dá)到的效果與目的。
培訓(xùn)時(shí)間的減少是明顯的，如德勤對烏賽項(xiàng)目測算得到：實(shí)施數(shù)字化工廠以后對新員工的培訓(xùn)時(shí)間由20小時(shí)降到1.5個(gè)小時(shí)。
4.減少支持性應(yīng)用程序數(shù)量
大量的信息化應(yīng)用可以直接在數(shù)字化工廠系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)，如工作流配置和管理。同時(shí)數(shù)字化工廠系統(tǒng)對所管理的大量不同格式的資料可以在系統(tǒng)中直接打開，用戶以網(wǎng)頁形式在客戶端直接查看資料內(nèi)容，免去了客戶端購買大量應(yīng)用和瀏覽軟件工具的費(fèi)用，和這些軟件的維護(hù)、支持費(fèi)用。如德勤對烏賽石油公司數(shù)字化工廠項(xiàng)目測算得到：實(shí)施數(shù)字化工廠系統(tǒng)后，管理系統(tǒng)由253個(gè)降到18個(gè)。蘭州石化員工多，各員工都有可能在系統(tǒng)中查詢需要的資料，而這些資料格式多種多樣，每種格式可能需要不同的打開和瀏覽工具，在所有客戶端都配置這些打開和瀏覽工具，將是一筆巨大的軟件費(fèi)用支出，投入大，使用率卻不高，造成了極大的浪費(fèi)。數(shù)字化工廠系統(tǒng)能夠減少這部分費(fèi)用支出。
（二）定性與無形收益
除了可量化的收益，數(shù)字化工廠系統(tǒng)定性和無形收益還體現(xiàn)在：
1.信息質(zhì)量的提升帶來更安全的工作環(huán)境，降低應(yīng)用錯(cuò)誤信息的風(fēng)險(xiǎn)
基礎(chǔ)信息進(jìn)入數(shù)字化工廠系統(tǒng)需要通過自定義的校驗(yàn)規(guī)則的檢驗(yàn)，集成多個(gè)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)之間也能夠?qū)崿F(xiàn)互驗(yàn)證，這有效地提升了信息的質(zhì)量，同時(shí)信息的跨系統(tǒng)單點(diǎn)查詢使一次查詢所得到的信息更加充分，這為正確有效的決策提供了強(qiáng)大的支撐。有效地降低了不正確不充分的信息導(dǎo)致的決策失誤。基于三維空間的靈活的信息展現(xiàn)方式，也使管理者對信息的掌控得心應(yīng)手。
2.售出資產(chǎn)具有完善的移交與歸檔數(shù)據(jù)，使資產(chǎn)售出獲得更大收益
數(shù)字化工廠集成了設(shè)備、裝置基礎(chǔ)資料，與ERP系統(tǒng)、MES系統(tǒng)、設(shè)備管理平臺、預(yù)知維修系統(tǒng)、大機(jī)組檢測系統(tǒng)等系統(tǒng)集成，加強(qiáng)了對設(shè)備、裝置的全生命周期管理。在資產(chǎn)需要更新而出售舊資產(chǎn)過程中能夠提供完善的移交與歸檔數(shù)據(jù)，更體現(xiàn)出公司對資產(chǎn)的細(xì)心和負(fù)責(zé)，這將使資產(chǎn)在售出過程中贏得客戶的認(rèn)可和信任，從而獲得更大的收益。
3.工程數(shù)據(jù)的共享和設(shè)計(jì)成果的重用，節(jié)省更多的工程設(shè)計(jì)費(fèi)用支出
數(shù)字化工廠系統(tǒng)能夠完整地接收工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)資料，包括工程設(shè)計(jì)庫數(shù)據(jù)。進(jìn)入系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)模型也能夠?qū)С鰳?biāo)準(zhǔn)的工程設(shè)計(jì)二維圖，這使工程數(shù)據(jù)共享和設(shè)計(jì)成果的重用更加便捷。公司在裝置改造、新建、擴(kuò)建過程中可以有效地利用已有的設(shè)計(jì)成果，促進(jìn)了設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化，節(jié)省了更多的工程設(shè)計(jì)費(fèi)用的支出。
4.設(shè)備采購、比選更具主動優(yōu)勢，節(jié)省采購成本
完整、準(zhǔn)確，查詢便捷的工程設(shè)計(jì)信息，使采購人員對設(shè)備原始設(shè)計(jì)參數(shù)和技術(shù)要求更加了解，更加清楚各種表象信息下，哪些技術(shù)要求才是需要重點(diǎn)關(guān)注的，這使采購人員在設(shè)備采購、比選過程中更具主動優(yōu)勢，采購到最適合需要的設(shè)備，節(jié)省采購成本。
（三）未來的機(jī)會
面對未來，數(shù)字化工廠系統(tǒng)提供了更大的應(yīng)用拓展空間：
1.集成和拓展新的應(yīng)用系統(tǒng)
數(shù)字化工廠系統(tǒng)是一個(gè)綜合的集成應(yīng)用平臺，通過有限的二次開發(fā)可以實(shí)現(xiàn)更多的應(yīng)用功能，這使未來需要新建的信息系統(tǒng)大為減少，降低了未來信息化建設(shè)的成本。
2.集成移動辦公設(shè)備
數(shù)字化工廠系統(tǒng)集成移動辦公設(shè)備，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)工作流各控制點(diǎn)的信息的自動推送和移動辦公，使系統(tǒng)的使用更加便捷和高效，大大提升管理的效率。
3.采用RFID（射頻識別）設(shè)備跟蹤識別設(shè)備
采用RFID等物流網(wǎng)新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備、車輛、人員在數(shù)字化工廠三維虛擬空間中的實(shí)時(shí)定位，有效地提升了公司對生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)各對象空間位置信息的掌控，更有利于工廠的安全運(yùn)行。
4.集成視頻和媒體庫，使現(xiàn)實(shí)和虛擬更加融合、真實(shí)
通過集成遍布廠區(qū)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實(shí)的便捷切換。系統(tǒng)可以聯(lián)動各種生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)、火災(zāi)報(bào)警數(shù)據(jù)、危險(xiǎn)源監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，在這些數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)，自動定位異常位置點(diǎn)，顯示實(shí)時(shí)視頻信息，使異常的應(yīng)對更加迅速高效。
五、總結(jié)
數(shù)字化工廠系統(tǒng)是一套開放的信息和應(yīng)用集成平臺系統(tǒng)，它提供了與現(xiàn)實(shí)工廠一致的三維虛擬數(shù)字環(huán)境，集成在虛擬環(huán)境中的海量數(shù)字信息使人們更輕松自然地理解并掌控現(xiàn)實(shí)裝置，建立在之上的各種應(yīng)用將為企業(yè)提供安穩(wěn)長滿優(yōu)運(yùn)行的信息支撐，為企業(yè)積累數(shù)據(jù)財(cái)富，并幫助企業(yè)持續(xù)降低生產(chǎn)運(yùn)行和管理成本，其給企業(yè)帶來的收益和價(jià)值將在企業(yè)未來發(fā)展中得到逐步體現(xiàn)，為企業(yè)管理提升提供強(qiáng)有力的信息支撐。
參考文獻(xiàn)：
[1]管 政 企業(yè)信息化需提高投資回報(bào) 中國經(jīng)濟(jì)信息 2004 1期57-58
篇7
1 校企合作模式下校園數(shù)字化工廠實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式的構(gòu)建
1.1 校企合作模式下基于CAXA的數(shù)字化工廠實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)教學(xué)平臺的建設(shè)
（1）數(shù)字化工廠實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。
要達(dá)到項(xiàng)目目標(biāo)，需要首先建設(shè)車間網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，通過工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)所有數(shù)控設(shè)備的連接，并且與管理人員的辦公網(wǎng)絡(luò)連接。配置服務(wù)器、終端機(jī)、觸摸屏終端機(jī)等。必須保證整個(gè)校園網(wǎng)絡(luò)的通暢，特別是教室（機(jī)房）到車間（實(shí)訓(xùn)）的網(wǎng)絡(luò)必須是暢通的，也就是說建立一個(gè)良好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是數(shù)字化工廠實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)保障。
在學(xué)校局域網(wǎng)的架構(gòu)下，數(shù)字化實(shí)訓(xùn)中心內(nèi)的多臺交換機(jī)與裝有通信客戶端/管理客戶端的計(jì)算機(jī)通過已建好的學(xué)校局域網(wǎng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中心的總服務(wù)器相聯(lián)。而各種數(shù)控車、數(shù)控銑、加工中心等數(shù)控設(shè)備則通過CAXA智能終端和無線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接到就近位置的交換機(jī)。
（2）數(shù)字化工廠實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。
需要PLM體驗(yàn)中心教室一間，可容納6張六角桌，桌椅上配置電腦，每張桌椅6個(gè)人。在實(shí)訓(xùn)車間需要數(shù)控機(jī)床20臺以上，同時(shí)在實(shí)訓(xùn)車間預(yù)留一體化討論區(qū)，需要配置連排椅 4排，配置82寸的電子白板一臺，在每臺數(shù)控機(jī)床內(nèi)部安置攝像頭各一臺。
（3）數(shù)字化工廠實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)軟件配置。
通過對CAXA公司的調(diào)研，參觀了多個(gè)依托CAXA軟件建立起的數(shù)字化工廠，下面以CAXA公司樣板為依托建立學(xué)校數(shù)字化工廠實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。配置CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件、CAXA分析軟件、CAXA電子圖板軟件，形成數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺。配置CAXA網(wǎng)絡(luò)DNC代碼管理、文檔管理、機(jī)床信息監(jiān)控、通信管理等軟件模塊，與工業(yè)中心的視頻監(jiān)控系統(tǒng)集成，將數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，形成先進(jìn)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造平臺。配置CAXA 工藝匯總表軟件和CAXA工藝圖表軟件，與CAXA網(wǎng)絡(luò)DNC管理軟件構(gòu)成數(shù)字化工藝平臺。
1.2 基于數(shù)字化工廠實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)教學(xué)平臺的數(shù)字化教學(xué)資源庫的建設(shè)
通過對企業(yè)的走訪調(diào)研，以企業(yè)對人才的需求為主要依據(jù)，確定對應(yīng)的教W內(nèi)容和學(xué)習(xí)任務(wù)與技能培養(yǎng)任務(wù)，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和技能培訓(xùn)的相關(guān)課題建立和完善了教學(xué)資源庫。該平臺集成我校和校外收集的各種教學(xué)課件、教育資源，學(xué)習(xí)資源，提供由教師根據(jù)企業(yè)實(shí)例優(yōu)化后應(yīng)用于教學(xué)的項(xiàng)目；合作編寫教材；可以管理各種教職工資料及教學(xué)中使用的課件、題庫或科研成果，分級授權(quán)訪問。
實(shí)訓(xùn)課教師示范時(shí)可以將特定機(jī)床上的現(xiàn)場加工視頻連接到實(shí)訓(xùn)中心，通過在實(shí)訓(xùn)工場電視屏幕或投影的方式，讓學(xué)生觀看，還可以同步切換到計(jì)算機(jī)仿真上，讓學(xué)生公平直觀的接受現(xiàn)場教育，從而理解專業(yè)課教學(xué)中關(guān)于工藝設(shè)置等方面的理論內(nèi)容，理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)融入一體，豐富課堂教學(xué)手段。
主要包括以下幾個(gè)模塊：（1）多媒體課件庫。收錄重點(diǎn)專業(yè)有關(guān)課程的教師優(yōu)秀多媒體課件及制作課件需要的圖片、動畫等素材庫，為教師制作新的多媒體課件提供方便。（2）在線測驗(yàn)、考試模塊。按系（部）和專業(yè)，創(chuàng)建在線測驗(yàn)、考試系統(tǒng)，形成專業(yè)試題庫，可用于學(xué)生自測及網(wǎng)上考試。
2 校企合作模式下校園數(shù)字化工廠實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式的運(yùn)行
數(shù)字化實(shí)訓(xùn)工廠是運(yùn)用在職業(yè)教育的綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中，借鑒西方發(fā)達(dá)國家職業(yè)學(xué)校的培養(yǎng)模式，采用項(xiàng)目式分組規(guī)劃，按一個(gè)班30人的規(guī)模來規(guī)劃分5組，每組6人為一個(gè)項(xiàng)目小組，共同完成一個(gè)目標(biāo)，作為共同的綜合實(shí)訓(xùn)成績，老師作為指導(dǎo)和最終的評分。總共有5個(gè)項(xiàng)目，每組完成一個(gè)項(xiàng)目。完成后輪換項(xiàng)目。
（1）產(chǎn)品的接單流程。從企業(yè)接收客戶預(yù)定展開項(xiàng)目，啟動需要加工產(chǎn)品的報(bào)價(jià)流程，實(shí)現(xiàn)學(xué)生模擬企業(yè)員工達(dá)到銷售與設(shè)計(jì)的協(xié)同。
（2）產(chǎn)品的設(shè)計(jì)流程。通過在學(xué)生參與的項(xiàng)目小組中設(shè)立項(xiàng)目主管、經(jīng)理、以及產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員的角色分工開展企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)管理流程，一系列過程展示出產(chǎn)品從理論設(shè)計(jì)、再到平面圖紙、最后到三維產(chǎn)品等環(huán)節(jié)的流程。
（3）產(chǎn)品的工藝流程。從項(xiàng)目組學(xué)生自主定義工藝模板開始，到各類加工工藝的編制，以及制定生產(chǎn)過程需要的派工單、到產(chǎn)品最終的檢驗(yàn)卡的設(shè)計(jì)流程。統(tǒng)計(jì)各種工藝數(shù)據(jù)。
（4）實(shí)現(xiàn)數(shù)控編程與設(shè)備聯(lián)網(wǎng)、管理。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)視頻攝像機(jī)，形成對實(shí)訓(xùn)工場人員及材料使用狀況、機(jī)器設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)和設(shè)備內(nèi)部的加工狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。可以在聯(lián)網(wǎng)的任意一臺計(jì)算機(jī)上通過遠(yuǎn)程身份的確認(rèn)查看生產(chǎn)現(xiàn)場所有狀況。
項(xiàng)目編程完成后，經(jīng)過仿真和老師的檢查，通過教師機(jī)的無線網(wǎng)絡(luò)DNC把每組編好的程序發(fā)放到需要加工的機(jī)床，各個(gè)小組分成數(shù)車加工組和數(shù)銑加工組到各個(gè)機(jī)床邊上進(jìn)行加工，加工前到數(shù)字化庫房領(lǐng)料，實(shí)訓(xùn)老師根據(jù)學(xué)生設(shè)計(jì)好的零件進(jìn)行實(shí)訓(xùn)規(guī)劃，發(fā)送實(shí)訓(xùn)物資需求單據(jù)（種類、規(guī)格、數(shù)量、用途），由庫房管理員收到單據(jù)核對后準(zhǔn)備物資，實(shí)訓(xùn)老師刷卡領(lǐng)取物資，庫房管理員審核存檔。
學(xué)生組在加工工程中通過觸摸屏電腦查看實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和工藝要求調(diào)閱該零件的造型（包括注意事項(xiàng)、加工示范、使用材料、毛坯尺寸、加工工藝、零件尺寸等），并根據(jù)二維圖紙（不需要打印出來）進(jìn)行測量。
在討論區(qū)內(nèi)，通過工場內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)及投影，可以將學(xué)生做的基于企業(yè)生產(chǎn)過程的項(xiàng)目實(shí)例播放出來，很快捷地查詢項(xiàng)目設(shè)計(jì)圖紙、包括二維圖或三維模型，工藝流程、仿真模型及加工中的刀路軌跡、以及最終的數(shù)控仿真結(jié)果以及完整的加工程序。同時(shí)，必要時(shí)也可在此區(qū)域內(nèi)查看實(shí)訓(xùn)工場內(nèi)數(shù)控機(jī)床的實(shí)時(shí)操作的視頻或錄像。參訓(xùn)學(xué)生通過軟件的模擬仿真技術(shù)與實(shí)際操作視頻的對比，實(shí)現(xiàn)理實(shí)一體的教學(xué)實(shí)踐。
老師在調(diào)用管理平臺數(shù)據(jù)時(shí)，可以現(xiàn)場對共性問題進(jìn)行圈閱和講解。對機(jī)床現(xiàn)場操作的注意事項(xiàng)及操作方法，對照視頻進(jìn)行講解。
在車間現(xiàn)場設(shè)置數(shù)字化的教學(xué)示范區(qū)，通過電子白板，與學(xué)生進(jìn)行互動。在整個(gè)車間配備電子白板作為討論區(qū)，改變傳統(tǒng)的手工白板教學(xué)模式。可以通過電子白板訪問到互動體驗(yàn)中心中的服務(wù)器，將基于工作過程所做過的實(shí)例調(diào)出來進(jìn)行實(shí)際加工，使實(shí)踐與理論一體化。
整體布局按企業(yè)場地來規(guī)劃，在保持現(xiàn)有機(jī)床布局的前提下，按企業(yè)7S標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)劃。在數(shù)控車區(qū)域配置一套電子白板系統(tǒng)。
指導(dǎo)老師在機(jī)床現(xiàn)場進(jìn)行加工示范（包括零件的裝夾、對刀、加工過程等）學(xué)生在討論區(qū)可以通過電子白板非常清晰直觀的看到整個(gè)過程，進(jìn)行遠(yuǎn)程現(xiàn)場視頻教學(xué)。
在車間加工現(xiàn)場可以調(diào)閱該零件的造型（零件材料、毛坯尺寸、加工尺寸、加工工藝、加工示范及加工注意事項(xiàng)），實(shí)現(xiàn)任務(wù)的分發(fā)與接收。
3 結(jié)語
篇8
2017年3月，由國務(wù)院發(fā)展研究中心主辦、中國發(fā)展研究基金會承辦的中國發(fā)展高層論壇2017年年會上，工信部部長苗圩在會上肯定了我國制造業(yè)不斷創(chuàng)新的成果，并認(rèn)為在工業(yè)4.0智能工廠時(shí)代工業(yè)機(jī)器人創(chuàng)新中心的建設(shè)將不斷提速。2017年4月7日，由e-works數(shù)字化企業(yè)網(wǎng)主辦的“2017深圳智能工廠高峰論壇”在深圳召開。深圳市也在準(zhǔn)備于今年12月開幕的深圳國際先進(jìn)制造與智能工廠展，智能工廠的發(fā)展已經(jīng)成為未來趨勢。
當(dāng)前，智能制造熱度高企，石化、鋼鐵、機(jī)械裝備制造、汽車制造、航空航天、飛機(jī)制造等行業(yè)紛紛開始探索建設(shè)智能工廠。作為“中國制造2025”的主攻方向，總理一直高度關(guān)注智能制造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。總理在今年的《政府工作報(bào)告》中剛剛提出2017年要全面深入實(shí)施《中國制造2025》。《中國制造2025》明確提出要推進(jìn)制造過程智能化，在重點(diǎn)領(lǐng)域試點(diǎn)建設(shè)智能工廠/數(shù)字化車間，這必將加速智能工廠在工業(yè)行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用推廣。
工信部印發(fā)的《原材料工業(yè)兩化深度融合推進(jìn)計(jì)劃（2015～2018年）》也提出，要以智能工廠示范為著力點(diǎn)，推動企業(yè)向服務(wù)型和智能型轉(zhuǎn)變，提升我國原材料工業(yè)綜合競爭力。
實(shí)際上，早在這些戰(zhàn)略和計(jì)劃之前，包括數(shù)字化工廠、智能工廠以及智能制造等概念就已經(jīng)出現(xiàn)。只不過，原來的概念都是建立在“數(shù)字化工廠”的基礎(chǔ)之上。數(shù)字化工廠的本質(zhì)就是實(shí)現(xiàn)信息的集成，通過對企業(yè)全部流程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，建立數(shù)據(jù)庫，將物理工廠變成數(shù)字化工廠。
而今提出的智能工廠，是在數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)上，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)加強(qiáng)信息管理服務(wù)，提高生產(chǎn)過程可控性、減少生產(chǎn)線人工干預(yù)，以及合理計(jì)劃排程。同時(shí)，集初步智能手段和智能系統(tǒng)等新興技術(shù)于一體，構(gòu)建高效、節(jié)能、綠色、環(huán)保、舒適的人性化工廠。可以看出，智能工廠的本質(zhì)是人機(jī)交互，也就是賦予智能工廠自主判斷、自我學(xué)習(xí)、自行維護(hù)能力，能夠采集、分析、判斷、規(guī)劃和現(xiàn)有的數(shù)據(jù)和流程；也可以利用可視技術(shù)進(jìn)行推理預(yù)測，利用仿真及多媒體技術(shù)，將實(shí)境擴(kuò)增展示設(shè)計(jì)與制造過程。
當(dāng)然，概念上的實(shí)現(xiàn)需要技術(shù)的支撐，沒有硬件的支持，智能工廠也是空中樓閣。
在硬件配備上，智能工廠主要是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、柔性、低耗能模式生產(chǎn)的工廠。比如智能工廠配備的智能儀表等要具有自我監(jiān)測、自我維護(hù)的感知能力，能夠理解環(huán)境信息和自身信息，并進(jìn)行分析和判斷；智能設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通和實(shí)時(shí)控制，通過設(shè)備間的互聯(lián)來提高設(shè)備間的協(xié)同作業(yè)的能力，從而使生產(chǎn)模塊間的搭配方式更靈活、更自由；同時(shí)還要有系統(tǒng)的軟件來支撐，實(shí)現(xiàn)總體數(shù)據(jù)整合，通過進(jìn)行大數(shù)據(jù)智能分析來建立專家系統(tǒng)，進(jìn)行智能決策。
除此之外，由于智能工廠主要在3C制造、物流倉儲、食品飲料、機(jī)械制造、材料加工、包裝、汽車、醫(yī)藥、消費(fèi)品等行業(yè)應(yīng)用較多，所以智能工廠的生產(chǎn)設(shè)備需要具備足夠的安全性、可靠性、可用性和可維護(hù)性，并符合人機(jī)工程理念；生產(chǎn)流程能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期管理，生產(chǎn)物料、生產(chǎn)過程、物流、倉儲、銷售、應(yīng)用數(shù)據(jù)可追溯；此外一般還需要具備生產(chǎn)可視化系統(tǒng)，能快速提供完整、準(zhǔn)確、及時(shí)、一致的生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)資源、生產(chǎn)物流、操作人員等信息，并支持移動和固定客戶端。智能工程還需要配備完善的產(chǎn)品質(zhì)量管理系統(tǒng)和測試檢驗(yàn)系統(tǒng)，以讓產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可控達(dá)到行業(yè)先進(jìn)水平。
智能工廠的德國樣本：西門子、博世、巴斯夫和奧迪
作為工業(yè)4.0概念的提出者，德國也是第一個(gè)實(shí)踐智能工廠的國家。
位于德國巴伐利亞州東部城市安貝格的西門子工廠就是基于互聯(lián)網(wǎng)智能工廠的早期案例。西門子工廠主要生產(chǎn)可編程邏輯控制器（PLC）及相關(guān)產(chǎn)品，產(chǎn)品種類達(dá)1000多種。安貝格工廠可以看做是所有智能工廠的原型工廠。該工廠將工藝的規(guī)劃與工程化、生產(chǎn)系統(tǒng)的規(guī)劃與工程化、仿真優(yōu)化及驗(yàn)證全部實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，并且能夠達(dá)到實(shí)體與數(shù)字信息同步，達(dá)到設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試信息一體化的聯(lián)動，其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)變化，都能在整個(gè)環(huán)節(jié)上同步進(jìn)行變更，強(qiáng)調(diào)的是集成的、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。
正是依賴統(tǒng)一的數(shù)據(jù)和聯(lián)動機(jī)制，安貝格工廠僅通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)就可以進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，大多數(shù)設(shè)備都在無人操作狀態(tài)下進(jìn)行挑選和組裝。安貝格工廠為全球6萬多家客戶提品，達(dá)到自接到訂單，最短可達(dá)到一天之內(nèi)為用戶提品，生產(chǎn)組織形式真正高效、靈活。這個(gè)占地10萬平方米的廠房內(nèi)，員工僅有1000名，最令人驚嘆的是，每100萬件產(chǎn)品中，次品約為15件，可靠性達(dá)到99%，追溯性更是達(dá)到100%。
位于德國洪堡的博世工廠主要生產(chǎn)汽車發(fā)動機(jī)零部件，作為博世公司旗下智能工廠的代表，博世工廠主要解決的是機(jī)器與人之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，在博世工廠，人始終能在智能生產(chǎn)中找到一席之地，而且人是整個(gè)生產(chǎn)體系中最靈活的一部分。尤其是在很多裝配的精細(xì)環(huán)節(jié)，機(jī)器的出錯(cuò)率依然很高，所以博世工S也建立了工人同機(jī)器人“混搭”而成的生產(chǎn)線，這樣就將人力轉(zhuǎn)移到更加靈巧和復(fù)雜的工序中去。
為了便于人機(jī)對話，博世工廠生產(chǎn)線所有零件都有一個(gè)獨(dú)特的射頻識別碼，能同沿途關(guān)卡自動“對話”。每經(jīng)過一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，讀卡器會自動讀出相關(guān)信息，反饋到控制中心進(jìn)行相應(yīng)處理，從而提高整個(gè)生產(chǎn)效率。獨(dú)立的射頻碼給博世公司旗下工廠的20多條生產(chǎn)線帶來了低成本高效率的回報(bào)。目前博世在全球十家工廠每個(gè)月掃描200萬個(gè)射頻碼。而這種讓每個(gè)零件都能說話的技術(shù)，也是智能工廠的重要體現(xiàn)形式。
德國巴斯夫化工集團(tuán)凱澤斯勞滕工廠也是智能工廠的佼佼者。還是對于射頻碼的利用，傳統(tǒng)化工巨頭巴斯夫則在這方面更進(jìn)一步。巴斯夫位于凱澤斯勞滕的試點(diǎn)智能工廠所生產(chǎn)的洗發(fā)水和洗手液已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)自動化。隨著網(wǎng)上的測試訂單的下達(dá)，其生產(chǎn)流水線上的空洗手液瓶貼著的射頻識別標(biāo)簽會自動地跟生產(chǎn)機(jī)器進(jìn)行通訊，告知后者它需要何種肥皂、香料、瓶蓋顏色和標(biāo)記。在這樣的流水線上，每一瓶洗手液都有可能跟傳送帶上的下一瓶全然不同。值得注意的是，巴斯夫化工集團(tuán)的很多理念已經(jīng)引起了歐洲化工界的普遍注意。德國Dechema協(xié)會2016年9月公布的白皮書“化工企業(yè)的數(shù)字化”更是將巴斯夫工廠作為典型案例進(jìn)行解析，PROCESS雜志于2016年10月在德國維爾茨堡舉辦的“第六屆數(shù)字化工廠”論壇的總結(jié)認(rèn)為，智能化工工廠是全數(shù)字化控制的、建立在數(shù)字化流程設(shè)備基礎(chǔ)之上的綜合化工生產(chǎn)基地。其主導(dǎo)思想是：為復(fù)雜的流程工藝設(shè)備開發(fā)數(shù)字化的3D模型，從流程設(shè)備的規(guī)劃設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造和安裝調(diào)試開始，在流程設(shè)備的整個(gè)壽命周期內(nèi)都可以使用的3D模型。而巴斯夫智能工廠建設(shè)以來的第一號目標(biāo)就是，每一臺真實(shí)的流程設(shè)備都有一個(gè)完整的、可供智能化網(wǎng)絡(luò)使用的數(shù)字化圖像數(shù)據(jù)。
奧迪一直都十分重視生產(chǎn)線技術(shù)的創(chuàng)新和突破。目前，奧迪在生產(chǎn)的許多方面都已經(jīng)達(dá)到了“智能工廠”的要求。例如，通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)工具“世界之窗”（Window to the World）系統(tǒng)，預(yù)生產(chǎn)中心的員工能夠?qū)⑻摂M3D零部件投影到汽車上，從而實(shí)現(xiàn)虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界的汽車開發(fā)精確結(jié)合。在奧迪模具部門，先進(jìn)的3D打印設(shè)備能夠生產(chǎn)出復(fù)雜的金屬零部件，其智能工具可以通過準(zhǔn)確的高壓分配對金屬板材進(jìn)行沖壓，精確度高達(dá)百分之一毫米。在英戈?duì)査顾毓S的裝配車間，機(jī)器人與員工在生產(chǎn)線上并肩工作，機(jī)器人以適當(dāng)?shù)乃俣群头先梭w工學(xué)的位置向員工傳送零部件。
在奧迪智能工廠中的零件物流運(yùn)輸全部由無人駕駛系統(tǒng)完成。小型化、輕型化的機(jī)器人將取代人工來實(shí)現(xiàn)瑣碎零件的安裝固定。奧迪智能工廠發(fā)明的柔性抓取機(jī)器人最大特點(diǎn)在于柔性觸手，這種結(jié)構(gòu)類似于變色龍舌頭，抓取零件更加靈活。除了抓取普通零件外，柔性抓取機(jī)器人還可以抓取螺母、墊片之類的細(xì)微零件。
奧迪的在線雜志《Encounter》還展望了未來汽車生產(chǎn)的遠(yuǎn)景：放棄傳統(tǒng)的裝配線，采用獨(dú)立智能工作臺（competence islands）生產(chǎn)汽車，所有的部件由3D打印制作，無人機(jī)負(fù)責(zé)材料的運(yùn)輸，汽車則在生產(chǎn)完成后自動駛離生產(chǎn)線。
可以看到，德國的智能工廠主要依賴數(shù)字化、模擬仿真、模塊化及相對標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，和基于自己產(chǎn)品的物料清單、工藝清單的數(shù)字化、信息化與自動化的高度融合，來實(shí)現(xiàn)智能工程的穩(wěn)定運(yùn)行。
智能工廠的中國樣本：格力、美的、海爾和鴻海
美的已在合肥、武漢、廣州空調(diào)生產(chǎn)中心建設(shè)了三座智能工廠。所謂“智能”，指工廠在設(shè)備自動化、生產(chǎn)透明化、物流智能化、管理移動化、決策數(shù)據(jù)化進(jìn)行了升級和改造。主要用于美的家電空調(diào)等產(chǎn)品的制造。工廠內(nèi)建有智能化中控中心，可實(shí)現(xiàn)線上線下數(shù)據(jù)共享，通過手機(jī)等移動終端實(shí)時(shí)了解數(shù)據(jù)，接入平臺。
據(jù)悉，美的智能工廠的設(shè)計(jì)與搭建共耗時(shí)兩年時(shí)間，前期走訪德國、日本等國調(diào)研，累計(jì)投入50億元。廠內(nèi)共布設(shè)有1500臺機(jī)器人，改用智能工廠后，訂單交付周期縮短50%，效率增長100%。在C2M（Consumer to Manufacturer，反向定制）的制造模式下，客戶從下訂單到收貨，12天完成，還可全程訂單跟蹤。在美的的智能制造產(chǎn)業(yè)布局中，庫卡作為主體，幫助美的集團(tuán)在機(jī)器人本體生產(chǎn)、工業(yè)自動化方案、系統(tǒng)集成、以及智能物流等領(lǐng)域全面布局。
在格力空調(diào)武漢生產(chǎn)線，已實(shí)現(xiàn)高度自動化。經(jīng)過格力人不懈的努力，格力在智能制造上取得了矚目的成就，自主研發(fā)的智能產(chǎn)品覆蓋了工業(yè)機(jī)器人、智能AGV、數(shù)控機(jī)械手、大型自動化線體、數(shù)控機(jī)床、智能檢測設(shè)備、工業(yè)零部件等10多個(gè)領(lǐng)域，上百種規(guī)格產(chǎn)品，超百項(xiàng)專利技術(shù)。整個(gè)格力電器武漢工廠共安裝了120臺工業(yè)機(jī)器人，這些機(jī)器人和自動化生產(chǎn)線都是格力自己研發(fā)生產(chǎn)的，具有完全知識產(chǎn)權(quán)。在格力智能總裝工廠里面，AGV智能物流系統(tǒng)自動將需要的物料運(yùn)達(dá)指定地點(diǎn)，然后由機(jī)器人接力，將物料提上生產(chǎn)線，自動打上螺釘螺母，之后在計(jì)算機(jī)控制的生產(chǎn)線上，由機(jī)器人自動安裝底盤、插管、頂蓋等各個(gè)部件，中間還穿插人工輔助的以機(jī)器人操作為主的焊接和制冷劑灌注等工藝流程。最后在末端進(jìn)行自動化套袋、包裝，一臺空調(diào)就生產(chǎn)出來了。
海爾先后建造了沈陽冰箱、鄭州空調(diào)、佛山滾筒、膠州空調(diào)、青島熱水器、FPA電機(jī)、青島模具和中央空調(diào)七大互聯(lián)工廠。在不斷改良、迭代中追求高精度下的高效率。海爾的智能工廠可以實(shí)現(xiàn)信息在“人―人”、“人―物”、“物―物”之間自動傳遞的理念，此外柔性生產(chǎn)線、智能互聯(lián)工廠可以滿足為用戶大規(guī)模定制的需求。
海爾打造的智能平臺COSMOPlat是“企業(yè)和智能制造資源最專業(yè)的連接者”，能夠幫助更多的企業(yè)更快、更準(zhǔn)確的向大規(guī)模定制轉(zhuǎn)型。作為中國首個(gè)、也是最大的自主研發(fā)和創(chuàng)新的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”平臺，COSMOPlat目前有20多套相關(guān)軟件均屬海爾自主產(chǎn)權(quán)開發(fā)。它既不等同于美國由“軟”至“硬”的模式，也跟德國以“硬”求“軟”的模式不同，而是海爾在打造互聯(lián)工廠的實(shí)踐中，逐步構(gòu)建的一個(gè)開放共享的生態(tài)體系。該平臺運(yùn)轉(zhuǎn)的核心用戶可以全流程參與產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)、生產(chǎn)制造、物流配送、迭代升級等環(huán)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從大規(guī)模制造到大規(guī)模定制的快速轉(zhuǎn)型。現(xiàn)在海爾COSMOPlat平臺上聚集了上億的用戶資源，同時(shí)還聚合了300萬+的生態(tài)資源，形成了用戶與資源、用戶與企業(yè)、企業(yè)與資源的3個(gè)“雙邊市場”。目前海爾的COSMOPlat與通用電氣的Predix、西門子的Mindsphere平臺已經(jīng)成為智能制造的代表平臺，推動中國的制造業(yè)不斷向智能制造領(lǐng)域邁進(jìn)。
鴻海集團(tuán)布局的智能工廠已經(jīng)擴(kuò)及在中國28個(gè)廠區(qū)，智能工廠朝向無紙化、無人化和圖像化發(fā)展。目前鴻海正在與英特爾（Intel）合作，推動富士康在武漢智能工廠轉(zhuǎn)型。 鴻海集團(tuán)積極布局機(jī)器人、高階設(shè)備、數(shù)控機(jī)床、智能生產(chǎn)、智能工廠與系統(tǒng)整合。透過建立平臺，累積龐大的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，逐步具有分析能力，朝向軟硬整合目標(biāo)前進(jìn)。鴻海集團(tuán)在中國持續(xù)布局熄燈工廠，目前集團(tuán)熄燈工廠數(shù)超過5個(gè)，有望增加到10個(gè)，包括成都制造平板計(jì)算機(jī)的塑料成型、噴涂、CNC加工等制程，就采用熄燈工廠模式。 此外，鴻海集團(tuán)在重慶廠區(qū)的一體成型計(jì)算機(jī)以及顯示器部分制程，以及鄭州廠區(qū)的CNC工廠，也采用熄燈工廠模式。
中國建造“智能工廠”還需要苦練內(nèi)功
篇9
歐洲視野：2014年8月，德國政府頒發(fā)《數(shù)字化議程2014-2017》，對接歐盟數(shù)字化議程項(xiàng)目。在實(shí)施工業(yè)4.0戰(zhàn)略后又提出“數(shù)字化議程”，目的之一是通過“產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化”，包括智能制造與服務(wù)、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等領(lǐng)域新的商業(yè)模式創(chuàng)新，為德國開辟發(fā)展機(jī)遇，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長和就業(yè)，并為工業(yè)4.0體系提供長久動力。
國際視野：國際競爭方面，美國政府于2012年推出《美國先進(jìn)制造業(yè)國家戰(zhàn)略計(jì)劃》，同年12月通用電氣（GE）提出《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)》戰(zhàn)略;2013年8月我國工信部《信息化和工業(yè)化深度融合專項(xiàng)行動計(jì)劃2013-2018》。由此，美國的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”、中國的“兩化深度融合”、德國的“工業(yè)4.0”等殊途同歸的工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略為世人矚目。
國際合作方面，2014年10月中德兩國《中德合作行動綱要：共塑創(chuàng)新》。綱要第二部分“可持續(xù)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和金融領(lǐng)域合作”，設(shè) “經(jīng)濟(jì)”、“工業(yè)4.0合作”、“金融”3大主題。涉及工業(yè)4.0合作的內(nèi)容有：工業(yè)生產(chǎn)的數(shù)字化（工業(yè)4.0）對于未來中德經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重大意義，該進(jìn)程應(yīng)由企業(yè)推進(jìn)，政府政策支持;建立兩國工業(yè)4.0對話機(jī)制;將工業(yè)4.0議題納入中德標(biāo)準(zhǔn)化合作委員會;進(jìn)一步深化兩國在移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域合作。為此，工信部苗圩部長在講到德國工業(yè)4.0與中國兩化深度融合關(guān)系時(shí)，使用了“如出一轍、異曲同工、殊途同歸”三個(gè)關(guān)鍵詞。
工業(yè)4.0的國際探索與實(shí)踐案例
據(jù)2013年德國“工業(yè)4.0前景”報(bào)告，47%的公司已積極參與工業(yè)4.0計(jì)劃，18%的公司參與了對工業(yè)4.0的研究，12%的企業(yè)已開始實(shí)施工業(yè)4.0計(jì)劃。筆者認(rèn)為，德國企業(yè)既往成績斐然，目前是實(shí)施工業(yè)4.0戰(zhàn)略的主角，探索最佳實(shí)踐眾望所歸。
工業(yè)4.0最佳企業(yè)實(shí)踐
根據(jù)文獻(xiàn)研究和筆者2014年訪德交流，工業(yè)4.0實(shí)施既包括工業(yè)4.0創(chuàng)意單位西門子、博世公司和弗勞恩霍夫研究院等，也包括其他諸多企業(yè)，如軟件企業(yè)SAP和大眾汽車;此外，德國專家還指出諸多中小企業(yè)正在努力踐行中。據(jù)羅蘭貝格報(bào)告（2014），工業(yè)4.0最佳企業(yè)實(shí)踐包括：
德國通快公司作為工業(yè)4.0技術(shù)提供商，實(shí)施了首例“社會化機(jī)器（一種人與技術(shù)交互而達(dá)成產(chǎn)出的環(huán)境）”案例，據(jù)稱其產(chǎn)品的每一個(gè)零件都是智能的，保留著以往加工的所有信息;同時(shí)各生產(chǎn)裝置都因互聯(lián)而知曉彼此的加工能力，以便生產(chǎn)流程可以自動優(yōu)化;用戶也得以實(shí)時(shí)介入乃至干預(yù)產(chǎn)品的加工。
德國西門子公司實(shí)施工業(yè)4.0的醫(yī)療工程，一改需要廢時(shí)多日適配患者的標(biāo)準(zhǔn)化人造膝蓋和髖關(guān)節(jié)，在工業(yè)4.0方案下僅數(shù)小時(shí)即可完成個(gè)性化產(chǎn)品的人體植入。
英國勞斯萊斯公司采用3D打印技術(shù)制造航空發(fā)動機(jī)元器件，采用輕型材料，并將原需18個(gè)月的訂單周期（源于復(fù)雜工藝工裝）大大縮減，顯著提高了企業(yè)競爭力。
法國達(dá)索工業(yè)軟件公司，重視工業(yè)4.0在產(chǎn)品開發(fā)與生產(chǎn)集成方面的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了從工程到PLM，進(jìn)而演進(jìn)到集成虛擬-實(shí)體平臺的工業(yè)4.0模式，核心內(nèi)容完整的3D數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)、制造和數(shù)字化生產(chǎn)線解決方案，以及3D數(shù)字化體驗(yàn)平臺。
工業(yè)4.0實(shí)踐案例
【德國博世公司實(shí)踐案例】作為創(chuàng)意和發(fā)起單位，博世參與了德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略的制訂，其實(shí)踐也較完整地表達(dá)了工業(yè)4.0的內(nèi)涵。
物聯(lián)網(wǎng)和務(wù)聯(lián)網(wǎng)（IoTS）參考模型：從底層向上依次為物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)與服務(wù)平臺、務(wù)聯(lián)網(wǎng)、應(yīng)用領(lǐng)域等四層，通過機(jī)器間（M2M）的無線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、業(yè)務(wù)流程與業(yè)務(wù)規(guī)則的改進(jìn)，形成了物聯(lián)網(wǎng)與務(wù)聯(lián)網(wǎng)模式。物聯(lián)網(wǎng)的IT技術(shù)環(huán)境包括M2M語義獲取、數(shù)據(jù)歸集和大數(shù)據(jù)處理;務(wù)聯(lián)網(wǎng)的IT技術(shù)環(huán)境包括互聯(lián)的企業(yè)、互聯(lián)的業(yè)務(wù)流程和業(yè)務(wù)規(guī)則、云計(jì)算與大數(shù)據(jù)的服務(wù)等。博世提供了物聯(lián)網(wǎng)套餐或工業(yè)4.0“工具箱”軟件系統(tǒng)，為制造企業(yè)提供軟件創(chuàng)新解決方案。
“智慧工廠”模型：通過集成IT技術(shù)與企業(yè)生產(chǎn)的新型商業(yè)模式，智慧工廠主要由產(chǎn)品研發(fā)與流程，感知與互動環(huán)境，生產(chǎn)加工環(huán)境，也包括柔性工廠、聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)、預(yù)測性維護(hù)等內(nèi)容。智慧工廠的外部界面包括自適應(yīng)的物流模塊，通信與服務(wù)模塊，以及云服務(wù)的“技術(shù)和交易市場”。
工業(yè)4.0的應(yīng)用：智慧服務(wù)是工業(yè)4.0的核心概念。博世推出“預(yù)測性維護(hù)”的智慧服務(wù)產(chǎn)品，包括實(shí)時(shí)解釋機(jī)器與傳感器數(shù)據(jù)、分析機(jī)器數(shù)據(jù)及故障預(yù)測、規(guī)劃維護(hù)流程、集成企業(yè)IT等環(huán)節(jié)。對制造企業(yè)客戶，好處是提高設(shè)備的整體效用和系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，有效利用零部件和產(chǎn)品的最大服務(wù)生命周期，并提供專家知識的積累和傳遞。預(yù)測性維護(hù)的“遠(yuǎn)程服務(wù)門戶”可集中訪問客戶的機(jī)器和系統(tǒng)，并完成遠(yuǎn)程軟件更新。
工業(yè)4.0路線圖：博世演進(jìn)開發(fā)的工業(yè)4.0系統(tǒng)，第一階段開發(fā)遠(yuǎn)程服務(wù)門戶，包括通信平臺建設(shè)、對象的狀態(tài)監(jiān)視和預(yù)測性維護(hù)模塊;第二階段開發(fā)基于對象的數(shù)據(jù)，包括智慧化的適應(yīng)性測試、物流運(yùn)輸和庫存數(shù)據(jù)等;第三階段將開發(fā)數(shù)據(jù)挖掘和分析系統(tǒng)。
【德國西門子公司實(shí)踐案例】作為倡導(dǎo)者和踐行者，西門子在漢諾威工業(yè)博覽會上展示了工業(yè)4.0示范，表達(dá)其構(gòu)建未來智慧生產(chǎn)的能力。
西門子的工業(yè)4.0觀：未來企業(yè)新增競爭力，將來自通過增加能源和資源使用率來提高企業(yè)的經(jīng)營效益、更多的復(fù)雜產(chǎn)品和更大的數(shù)據(jù)量來縮短產(chǎn)品入市時(shí)間、個(gè)性化的規(guī)模定制和更高的產(chǎn)能來增強(qiáng)產(chǎn)品對市場的適應(yīng)性。工業(yè)4.0宛如“算法化的生產(chǎn)棋盤”，通過聯(lián)網(wǎng)的嵌入式技術(shù)，與分布式的CPS系統(tǒng)交互，其產(chǎn)品因“縱向集成”而包含加工信息，其生產(chǎn)組織因“橫向集成”而包含整個(gè)價(jià)值鏈的自組織信息，其生產(chǎn)流程因“端到端的集成”而體現(xiàn)依實(shí)時(shí)場景的靈活決策。
強(qiáng)調(diào)工業(yè)信息技術(shù)和工業(yè)軟件：各類計(jì)算機(jī)輔助應(yīng)用軟件、產(chǎn)品數(shù)據(jù)的協(xié)同管理系統(tǒng)、數(shù)字化制造軟件、3D流程設(shè)計(jì)與工廠分析工具、制造執(zhí)行系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)企業(yè)價(jià)值創(chuàng)造各環(huán)節(jié)的緊密相連，優(yōu)化生產(chǎn)過程。西門子工業(yè)部門雇傭了7500位軟件工程師，為其7萬客戶及750萬PLM協(xié)議用戶提供專業(yè)服務(wù)。
“智慧生產(chǎn)”案例：西門子安貝格工廠生產(chǎn)高度數(shù)字化，可獨(dú)立于實(shí)體生產(chǎn)進(jìn)行仿真與優(yōu)化;安貝格采用制造執(zhí)行系統(tǒng)，顯著提高了生產(chǎn)效率和靈活性，允許在一分鐘內(nèi)更改產(chǎn)品及工序;工廠的測量事件達(dá)每日100萬以上，采集后由中央系統(tǒng)保證其數(shù)據(jù)的一致性;每一件產(chǎn)品都帶有其加工信息，若發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)，控制系統(tǒng)可依既定工序進(jìn)行干預(yù)和糾正。由此，安貝格百萬缺陷率僅為15%，成為產(chǎn)品誤差最小的企業(yè)。
設(shè)計(jì)智慧工廠，構(gòu)建貫穿價(jià)值鏈的端到端工程數(shù)字化集成：按提高企業(yè)生產(chǎn)整體競爭力的要求，從“產(chǎn)品設(shè)計(jì)”開始，經(jīng)過“生產(chǎn)規(guī)劃”和“生產(chǎn)工程”，到“生產(chǎn)實(shí)施”和“服務(wù)”等5個(gè)環(huán)節(jié)，展示了工業(yè)4.0縱向集成和端到端集成特征。在“產(chǎn)品設(shè)計(jì)”階段，實(shí)現(xiàn)貫穿整個(gè)產(chǎn)品生命周期的價(jià)值增值，通過產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)，全面優(yōu)化企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)流程。在“生產(chǎn)規(guī)劃”階段，通過虛擬仿真技術(shù)和PLM解決方案，客戶在實(shí)體生產(chǎn)之前即可對生產(chǎn)流程進(jìn)行模擬檢查和優(yōu)化，并保證虛擬生產(chǎn)模型與實(shí)際生產(chǎn)設(shè)備間的無縫互動。在“生產(chǎn)實(shí)施”階段，一改傳統(tǒng)單臺產(chǎn)品的優(yōu)化模式，轉(zhuǎn)而采用“全集成自動化（TIA）”概念的“集成驅(qū)動系統(tǒng) （IDS）”，一站式地實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品系統(tǒng)的增值。
CPS概念的“數(shù)字化企業(yè)平臺”：數(shù)字化企業(yè)平臺是實(shí)現(xiàn)數(shù)字制造的載體，在物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下，通過共同的數(shù)據(jù)庫和集成工具鏈，集成先進(jìn)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)、生產(chǎn)過程軟件和硬件，達(dá)成各種產(chǎn)品元部件生產(chǎn)之間的無縫集成。西門子已開始為我國企業(yè)提供數(shù)字化企業(yè)平臺解決方案。
啟示
篇10
坐落在西門子北京辦公園區(qū)的西門子數(shù)字化體驗(yàn)中心包括數(shù)字化企業(yè)、全生命周期管理軟件（PLM）、全集成自動化、可持續(xù)能源和信息安全實(shí)驗(yàn)室五大展廳，集中展示了數(shù)字化在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)工程、生產(chǎn)制造和運(yùn)維的整個(gè)生命周期的具體應(yīng)用。
其中，在數(shù)字化企業(yè)展廳，西門子物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)MindSphere首次面向中國市場展示其理念與應(yīng)用。西門子數(shù)字化體驗(yàn)中心在向各界展示西門子數(shù)字化技術(shù)實(shí)力的同時(shí)，兼具孵化創(chuàng)新、產(chǎn)學(xué)合作的平臺功能。
“作為全球唯一一家能在產(chǎn)品研發(fā)與制造過程以及工廠管理的完整價(jià)值鏈上提供‘?dāng)?shù)字化雙胞胎’的企業(yè)，西門子能夠幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)端到端的數(shù)字化，使高效的大規(guī)模定制化生產(chǎn)成為可能。”西門子（中國）有限公司執(zhí)行副總裁、數(shù)字化工廠集團(tuán)總經(jīng)理王海濱表示，“我們正在構(gòu)建一個(gè)強(qiáng)大的生態(tài)系統(tǒng)，攜手所有合作伙伴深度挖掘數(shù)據(jù)的價(jià)值。”
MindSphere是西門子數(shù)字化業(yè)務(wù)增長的重要推動力之一。制造商通過MindSphere可快速、高效地采集海量數(shù)據(jù)并挖掘數(shù)據(jù)中的價(jià)值，以最少的投入大幅提高生產(chǎn)設(shè)備的性能和可用性。西門子龐大的工業(yè)設(shè)備基礎(chǔ)和覆蓋眾多行業(yè)的專業(yè)知識，為MindSphere帶來獨(dú)特的數(shù)據(jù)采集和價(jià)值挖掘優(yōu)勢。
開放的MindSphere不僅為第三方設(shè)備的安全接入提供了多種方式，覆蓋所有支持OPC UA通信技術(shù)的設(shè)備或系統(tǒng)，還能夠使更多的程序開發(fā)者和最終用戶借助這一平臺開發(fā)或使用多樣化的應(yīng)用。西門子還計(jì)劃面向數(shù)據(jù)連接的應(yīng)用程序接口以支持更多協(xié)議。
篇11
來自蓋世汽車網(wǎng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2013年上半年，北京福田戴姆勒汽車有限公司（下稱福田汽車）銷量達(dá)5.83萬輛，同比增長25.4%。
智能制造讓福田汽車嘗到了甜頭。
26億元布局
2002年，福田汽車投資6億元進(jìn)入重卡領(lǐng)域在懷柔建設(shè)歐曼重汽廠，因同時(shí)具備生產(chǎn)中重卡所需的沖壓、裝焊、涂裝、總裝四大生產(chǎn)工藝，一舉成為當(dāng)時(shí)亞洲最現(xiàn)代化的商用車生產(chǎn)基地。歐曼一期生產(chǎn)基地的建成使得福田汽車涉足重卡領(lǐng)域，建成當(dāng)年銷售重卡4.7萬輛，成為福田汽車的重要利潤增長點(diǎn)。2009年以后的國家經(jīng)濟(jì)刺激計(jì)劃使得重卡市場井噴般爆發(fā)。以一條年產(chǎn)8萬輛的生產(chǎn)線去應(yīng)對突破10萬輛的年銷售量，一時(shí)間捉襟見肘。
突破原有產(chǎn)能限制，建設(shè)新的生產(chǎn)線成為必然的選擇。2010年，福田汽車決定以26億元投資數(shù)字智能化樣板歐曼二工廠，這一投資額度是歐曼第一條生產(chǎn)線的4倍以上。歐曼數(shù)字化的二工廠當(dāng)年被納入2010年北京市重大項(xiàng)目和懷柔區(qū)重點(diǎn)建設(shè)工程。重金投入之下，歐曼二工廠，引進(jìn)了4項(xiàng)世界級和8項(xiàng)中國一流的先進(jìn)設(shè)備。工廠總裝部、涂裝部、焊裝車間、車架部、RDC物流、檢測線以及相配套的相關(guān)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)了管理數(shù)字化、物流最合理，生產(chǎn)線主線自動化率達(dá)到60%。
“我們有PVC底涂機(jī)器人噴涂系統(tǒng)、步進(jìn)式主線搬送機(jī)構(gòu)、日本富士公司焊接夾具、生產(chǎn)質(zhì)量控制系統(tǒng)、自動化機(jī)器人焊接以及擺桿輸送系統(tǒng)和SOENEN三維數(shù)控沖孔設(shè)備、6000噸沖壓生產(chǎn)線；美國英格索蘭擰緊設(shè)備。” 歐曼二工廠裝焊部部長孫志強(qiáng)對這些寶貝如數(shù)家珍。
36關(guān)檢測
歐曼二工廠新生產(chǎn)線的第一批產(chǎn)品就受到了客戶好評。在廣州從事物流運(yùn)輸?shù)耐蹒菤W曼二工廠的老客戶，他在接到新購買的一批車輛后馬上反饋稱 “做工更精細(xì)了！”“面漆更亮了！”
漂亮的外觀背后是歐曼二工廠電泳機(jī)運(yùn)線采用了擺桿輸送技術(shù)和日本Yaskawa公司生產(chǎn)的HP-20非防爆型機(jī)器人進(jìn)行涂裝，該技術(shù)的漆膜顯映性、光澤度、漆膜厚度均達(dá)到了轎車涂裝品質(zhì)。可以保證車身10年不銹蝕。“機(jī)器人的采用，直接改變了傳統(tǒng)人工噴槍涂裝的手段，降低了人工成本，也避免了涂料對于工人的傷害。”武斌說。
然而，只要是從歐曼二工廠生產(chǎn)的重卡，面漆變化只是一個(gè)方面，還有很多地方都不一樣了。
客戶王琦一句“做工更細(xì)致了”的肯定話語，在歐曼二工廠里所做的改變卻是巨大的。
歐曼重卡頂蓋總成、車身總成、后圍總成焊接采用了30臺點(diǎn)焊機(jī)器人和由日本富士公司提供的高精度焊接夾具，提高了焊接的精度、車身強(qiáng)度、密封性能，保證了車輛的安全性和駕乘舒適性。在焊接精度提高的同時(shí)，車身還要通過在線檢測的考驗(yàn)。
“檢測車間中的調(diào)試車間全部采用德國馬哈提供的專業(yè)檢測設(shè)備，在線檢測技術(shù)對每一臺車輛進(jìn)行檢測，對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，出現(xiàn)異常能夠馬上報(bào)警。”裝焊部部長孫志強(qiáng)說。而在以往的生產(chǎn)中采用的是抽樣離線檢測，一旦出現(xiàn)問題，需要等3天以后后續(xù)流程進(jìn)行反饋解決。在孫志強(qiáng)看來，在線檢測還有一個(gè)重大優(yōu)點(diǎn)是能夠形成檢測結(jié)果的大數(shù)據(jù)庫，提前判斷某些數(shù)值的異常。
在檢測之后的總裝車間，還存在著一套控制和顯示生產(chǎn)線上各工位上有關(guān)設(shè)備運(yùn)行、產(chǎn)品質(zhì)量、物料流向和相關(guān)的生產(chǎn)管理信息，實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)線生產(chǎn)的質(zhì)量狀況、成品狀況和生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀況，確保產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)需求材料的適時(shí)供應(yīng)，保持均衡生產(chǎn)的Andon系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠直接反應(yīng)生產(chǎn)的即時(shí)狀況，生產(chǎn)線上哪個(gè)工位停下來，停了多長時(shí)間，停的原因是什么，都有詳細(xì)的記錄，并且系統(tǒng)會自動顯示在車間的大屏幕上。
“每一輛歐曼重卡從研發(fā)、供應(yīng)、生產(chǎn)及銷售，都必須進(jìn)行嚴(yán)格的‘36關(guān)’嚴(yán)格把控。我們提出了‘研發(fā)3驗(yàn)證、供應(yīng) 3 重門、生產(chǎn)27關(guān)卡、銷售3檢查’的口號。實(shí)現(xiàn)了從原材料供應(yīng)到生產(chǎn)設(shè)備的全程檢控，保證產(chǎn)品整體的檔次感和高品質(zhì)。”二工廠總裝部副部長張慧強(qiáng)說。
“我這里是勞動密集型的。”這是歐曼二工廠總裝部副部長張慧強(qiáng)在介紹自己部門時(shí)開口說的一句玩笑話。在之前傳統(tǒng)生產(chǎn)線上，總裝部是勞動強(qiáng)度最大的，其中部件的移動是徹底的體力活。但是在采用了智能化機(jī)械手的歐曼二工廠這樣的體力活已經(jīng)不復(fù)存在。
4分鐘的保證
篇12
6月7日，記者一行參觀了坐落于西門子北京辦公區(qū)的西門子數(shù)字化體驗(yàn)中心。在體驗(yàn)中心大門打開的一刻，一幅忙碌的生產(chǎn)場景展現(xiàn)在記者眼前。這不是人們通常所認(rèn)為的演示環(huán)境，而是一條真實(shí)的數(shù)字企業(yè)示范線。西門子的專家以一個(gè)印章的生產(chǎn)為例，演示了一個(gè)產(chǎn)品的制造全過程。從下訂單開始到印章制作完成，只用了不到15分鐘。雖然只是簡單的印章制作，但是整個(gè)的生產(chǎn)流程是完整、真實(shí)的，與正常的產(chǎn)品生產(chǎn)流程完全一致。
這條數(shù)字企業(yè)示范線反映出，未來企業(yè)的研發(fā)和生產(chǎn)過程將是高度一致的，將徹底顛覆傳統(tǒng)的制造。舉例來說，濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)有限公司主要生產(chǎn)大型、復(fù)雜的機(jī)床設(shè)備，按照傳統(tǒng)的定制化生產(chǎn)模式，不僅機(jī)床設(shè)備的制造周期長，而且變更難、成本高。采用“數(shù)字雙胞胎”模式，制造環(huán)節(jié)更加靠近研發(fā)端，兩者有機(jī)結(jié)合，將產(chǎn)品的上市周期從以前的18個(gè)月縮減到8個(gè)月，成本降低到原來的三分之一。數(shù)字化生產(chǎn)的益處顯而易見，不僅可以提高生產(chǎn)效率，減少浪費(fèi)，還能讓專業(yè)化的協(xié)作保持一致。
西門子數(shù)字化體驗(yàn)中心包括數(shù)字化企業(yè)、全生命周期管理軟件、全集成自動化、可持續(xù)能源和信息安全實(shí)驗(yàn)室五大展廳，集中展示了數(shù)字化在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)工程到生產(chǎn)制造和運(yùn)維的整個(gè)生命周期內(nèi)的具體應(yīng)用。“作為全球唯一能在產(chǎn)品研發(fā)與制造過程，以及工廠管理的完整價(jià)值鏈上提供‘?dāng)?shù)字化雙胞胎’的企業(yè)，西門子可以幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)端到端的數(shù)字化，使高效的大規(guī)模定制化生產(chǎn)成為可能。”西門子（中國）有限公司執(zhí)行副總裁、數(shù)字化工廠集團(tuán)總經(jīng)理王海濱表示。
現(xiàn)在，人們熱衷于談?wù)摂?shù)字經(jīng)濟(jì)。參觀完西門子數(shù)字化體驗(yàn)中心，記者一個(gè)最突出的感受是，數(shù)字經(jīng)濟(jì)絕不是虛擬經(jīng)濟(jì)，而是用數(shù)字化的手段改變或者說重新塑造實(shí)體經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)實(shí)體經(jīng)濟(jì)更高效的發(fā)展。云計(jì)算、大數(shù)據(jù)剛出現(xiàn)時(shí)，之所以有人感覺“虛”，是因?yàn)闆]有看到云計(jì)算、大數(shù)據(jù)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)相結(jié)合的成功案例。現(xiàn)在，我們說云計(jì)算、大數(shù)據(jù)已經(jīng)進(jìn)入了實(shí)際落地的階段，就是因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)的農(nóng)業(yè)、工業(yè)、服務(wù)業(yè)中，我們看到了大量利用先進(jìn)技術(shù)手段改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的鮮活例子，比如精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、智能制造、智慧醫(yī)療、新零售等。
MindSphere探秘
在西門子數(shù)字企業(yè)示范線上，記者注意到了一個(gè)特別的柜子，里面是各種線路板、線纜和設(shè)備，還有一個(gè)不太起眼的小盒子。西門子（中國）有限公司數(shù)字化工廠集團(tuán)工廠數(shù)字化服務(wù)總監(jiān)李漓一語道破，這個(gè)小盒子名為MindConnect NANO，它主要用于收集工業(yè)場景中各種終端和設(shè)備的數(shù)據(jù)，然后上傳到西門子MindSphere云平臺中。MindConnect NANO是一個(gè)即插即用的數(shù)據(jù)接入網(wǎng)關(guān)，支持開放通信標(biāo)準(zhǔn)OPC UA。MindConnect NANO的體積不大，且安裝十分簡單，就像在家中安裝和配置一臺家用路由器一樣，連接上電源和網(wǎng)線就能開始使用。
MindSphere是西門子基于云的開放式物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，能夠幫助不同行業(yè)、各種規(guī)模的企業(yè)快速高效地收集和分析工業(yè)現(xiàn)場的海量數(shù)據(jù)，從中獲取價(jià)值。其實(shí)，MindSphere也是我們俗稱的PaaS平臺，向下為連接各類工業(yè)設(shè)備提供了統(tǒng)一的接口，實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備之間的互聯(lián)互通；向上為各種各樣的應(yīng)用軟件提供良好的開發(fā)、運(yùn)營環(huán)境。用戶從MindSphere上獲取應(yīng)用程序和服務(wù)就像從智能手機(jī)里的應(yīng)用商店中獲取App一樣簡單。
西門子自己并不做IaaS，而是選擇與IaaS廠商合作。一位來自制造領(lǐng)域的西門子的合作伙伴表示，他們選擇與西門子合作，采用MindSphere，就可以不用管PaaS和IaaS，只要專心致志地做好SaaS垂直應(yīng)用的開發(fā)即可。李漓也表示，基于Cloud Foundry開發(fā)的MindSphere是一個(gè)開放的平臺，為開發(fā)各類工業(yè)應(yīng)用軟件的廠商提供了便利。
西門子正通過新的合作伙伴、App和互聯(lián)技術(shù)，推動MindSphere的發(fā)展。源訊、埃森哲、SAP、微軟、Evosoft、亞馬遜云服務(wù)（AWS）等都是西門子的合作伙伴。MindSphere應(yīng)用程序被稱為MindApp，現(xiàn)已推出約50種，包括降低安全風(fēng)險(xiǎn)、提升互聯(lián)設(shè)備和工廠可用性等多種功能。西門子展示了20多個(gè)MindSphere的應(yīng)用案例。
德國一家知名的研磨機(jī)床生產(chǎn)商，以前將機(jī)床交付給用戶就萬事大吉了。不過每次機(jī)床出問題，用戶總會有很多抱怨，比如不知機(jī)床的問題出在哪里，或者修理不及時(shí)等。在采用西門子MindSphere后，所有售出的機(jī)床運(yùn)行數(shù)據(jù)，甚至刀具的運(yùn)行數(shù)據(jù)都可以通過MindSphere監(jiān)測，在實(shí)際出現(xiàn)問題之前，機(jī)床生產(chǎn)廠商會提前與客戶進(jìn)行溝通，利用一次計(jì)劃內(nèi)停機(jī)的空當(dāng)，對機(jī)床進(jìn)行維修，更換零部件，從而消除了計(jì)劃外宕機(jī)，實(shí)現(xiàn)了故障的可控。
此外，還有很多西門子幫助客戶實(shí)現(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)的成功案例。今年4月，西門子宣布與體育運(yùn)動品牌阿迪達(dá)斯開展合作，雙方將攜手推動阿迪達(dá)斯智能工廠SPEEDFACTORY的數(shù)字化進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)快速、透明和定制化的生產(chǎn)。
MindSphere是西門子于2016年推出的，雖然已經(jīng)有了一批成功的應(yīng)用案例，但它本身還不是一個(gè)盡善盡美的產(chǎn)品，仍需要持續(xù)迭代，不斷優(yōu)化和完善。所以，西門子在推廣MindSphere時(shí)，瞄準(zhǔn)的客戶都是那些有強(qiáng)烈的數(shù)字化轉(zhuǎn)型需求、愿意嘗試云等新模式、以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)增值為目標(biāo)的行業(yè)先鋒客戶。在MindSphere項(xiàng)目實(shí)施的過程中，西門子會與客戶、合作伙伴一起，不斷完善MindSphere這個(gè)開放的生態(tài)系統(tǒng)。
更全面的數(shù)字化體驗(yàn)
篇13
SEWC生產(chǎn)車間主要為上下兩層。一層為物流層，諾大的空間中，除了傳送帶，只有1名工作人員操控著一輛小車從記者身邊駛過。SEWC總經(jīng)理Andreas Bukenberger介紹，這一層最多只需要6～8名員工，從原材料的進(jìn)入，到送檢、按需分送、不同工序加工、到成品打包，垃圾包裝運(yùn)送等一系列流程，都將在傳送帶上自動完成。
在記者問及是否會出現(xiàn)運(yùn)送差錯(cuò)、斷電等情況時(shí)，Bukenberger有些激動，特意用了很長的篇幅向記者介紹：“所有的材料一直到產(chǎn)成，遍布生產(chǎn)線的傳感器都能通過條碼記錄下各種數(shù)據(jù)，絕對不可能出現(xiàn)差錯(cuò)，也不可能出現(xiàn)物品掉落的情況。就算斷電也會有數(shù)據(jù)的備份而不會導(dǎo)致生產(chǎn)過程出現(xiàn)任何的紊亂。”
在車間的二樓是制造車間，從物流層傳送上來的原材料將在這里通過各種程序成為產(chǎn)品。為數(shù)不多的工作人員看上去并不忙亂，只是在電腦前比劃著。“每個(gè)班次，我們一共需要20～30名工作人員就能完成各項(xiàng)工作。”SEWC卓越運(yùn)營部經(jīng)理戴霽明表示。
不論是Bukenberger的底氣十足，還是工作人員的氣定神閑，都源于這座工廠的數(shù)字化制造基礎(chǔ)。SEWC是西門子在中國建設(shè)的第一個(gè)數(shù)字化企業(yè)，實(shí)現(xiàn)了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到制造過程的高度數(shù)字化，讓智能制造更為具象的呈現(xiàn)。這一天，西門子邁出了搶跑智能制造時(shí)代的又一步，也打響了在工業(yè)4.0時(shí)代獲得更多機(jī)會的算盤。
定義工業(yè)4.0
西門子工業(yè)已經(jīng)從事了160余年的制造，同為制造企業(yè)，西門子也遭遇了制造企業(yè)避不開的挑戰(zhàn)。西門子認(rèn)為，制造業(yè)存在三大需求——提高生產(chǎn)效率、縮短產(chǎn)品上市時(shí)間、增加制造的靈活性。然而在傳統(tǒng)的制造條件下，要同時(shí)滿足這三大需求并不容易，企業(yè)通常得犧牲靈活性來提升生產(chǎn)效率和縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。如，iPhone產(chǎn)品由于企業(yè)缺乏制造能力，只能一次推出一款新品，降低生產(chǎn)的靈活性；而三星自身具備制造能力，能在短期內(nèi)不斷推出各類新品參與競爭。
要同時(shí)滿足這三大需求，保障并提升產(chǎn)品質(zhì)量，智能制造成為西門子的發(fā)力方向，西門子將其定義為工業(yè)4.0時(shí)代。在西門子看來，第一次工業(yè)革命是蒸汽時(shí)代，第二次工業(yè)革命是電氣時(shí)代，第三次工業(yè)革命是計(jì)算機(jī)技術(shù)開始應(yīng)用在制造業(yè)上，提升自動化水平，即將到來的工業(yè)4.0時(shí)代將是第四次工業(yè)革命。
“現(xiàn)在，一款汽車需要上千人設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)3年、生產(chǎn)模具1年、建設(shè)工廠生產(chǎn)4年，至少需要8年的時(shí)間。”西門子（中國）有限公司工業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域市場傳播部總經(jīng)理于纓向記者介紹西門子對工業(yè)4.0時(shí)代的構(gòu)想，“未來的制造將是基于大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、人，結(jié)合各種信息技術(shù)進(jìn)行柔性制造。其實(shí)現(xiàn)定制化生產(chǎn)，甚至可以當(dāng)月定制車，下個(gè)月就可以生產(chǎn)出來。”
雖然這一構(gòu)想的實(shí)現(xiàn)尚需時(shí)日，但是西門子已經(jīng)開始了自己的探索。西門子德國安貝格電子制造工廠是西門子打造的第一個(gè)數(shù)字工廠，正是由這家工廠探索出其從傳統(tǒng)制造向數(shù)字制造轉(zhuǎn)型的技術(shù)線路。SEWC作為安貝格在中國的姊妹工廠，亦實(shí)現(xiàn)了從企業(yè)管理、產(chǎn)品研發(fā)到制造控制層面的高度互聯(lián)，通過在整個(gè)價(jià)值鏈中集成IT系統(tǒng)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)包括設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、物流、市場和銷售等所有環(huán)節(jié)在內(nèi)的高度復(fù)雜的全生命周期的全自動化控制和管理。
正是在這些復(fù)雜IT技術(shù)的輔助下，靈活生產(chǎn)不必再被犧牲或者無法實(shí)現(xiàn)。指著正在生產(chǎn)線上自動拐彎、直行的元器件，SEWC卓越運(yùn)營部經(jīng)理戴霽明告訴記者：“這些半成品運(yùn)送到不同的路徑，將生產(chǎn)出不同型號的產(chǎn)品。現(xiàn)在工廠這兩條生產(chǎn)線上，可以同時(shí)生產(chǎn)20～30種型號產(chǎn)品。”
談及為何要建設(shè)數(shù)字化企業(yè)，西門子工業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域工業(yè)自動化系統(tǒng)首席執(zhí)行官Eckard Eberle表示：“我們建設(shè)數(shù)字工廠，其一是為了獲得更高的產(chǎn)品質(zhì)量，通過各種體系的無縫鏈接保障產(chǎn)品的質(zhì)量。其二是為了快速實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的調(diào)整。其三是幫助客戶有效縮短產(chǎn)品的上市時(shí)間。”
沒有紙張的車間
關(guān)于SEWC，讓西門子津津樂道的是這座工廠不僅是一個(gè)數(shù)字化企業(yè)，而且是自己生產(chǎn)自己——絕大多數(shù)技術(shù)來自西門子。
工廠里生產(chǎn)的每一件新品，都擁有自己的數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)在研發(fā)、生產(chǎn)、物流的各環(huán)節(jié)不斷豐富，實(shí)時(shí)保存在一個(gè)數(shù)據(jù)平臺中。基于這一數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，ERP、PLM、MES、控制系統(tǒng)以及供應(yīng)鏈管理實(shí)現(xiàn)信息互聯(lián)。工廠采用了西門子PLM（全生命周期管理）軟件，通過虛擬化的產(chǎn)品規(guī)劃和設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)信息無縫互聯(lián)。利用制造執(zhí)行系統(tǒng)SIMATIC IT和全集成自動化解決方案（TIA），將產(chǎn)品和生產(chǎn)生命周期進(jìn)行集成，縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。其設(shè)計(jì)還賦予工廠靈活性，可滿足不同產(chǎn)品的混合生產(chǎn)，并為將來的產(chǎn)能調(diào)整做出合理規(guī)劃。
“傳統(tǒng)的制造中，一般是研發(fā)時(shí)出一張圖紙，然后交給生產(chǎn)部門作出樣品，圖紙?jiān)俜祷匮邪l(fā)部門調(diào)整、修改后再生產(chǎn)。數(shù)字化制造下，從研發(fā)到制造都基于同一個(gè)數(shù)據(jù)平臺，改變了傳統(tǒng)制造節(jié)奏，研發(fā)和生產(chǎn)幾乎同步，而且完全不需要紙質(zhì)的圖紙、訂單。”面對基本看不到紙張的生產(chǎn)車間，戴霽明向記者闡述數(shù)字化制造帶來的改變。這種節(jié)奏的改變帶來的是產(chǎn)品上市時(shí)間的大大壓縮、生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的有效提升。
王云龍是SEWC的一名PLC（可編程控制器）裝配工位上的員工。每天由西門子MES（制造執(zhí)行管理系統(tǒng)）生產(chǎn)的電子任務(wù)單就展現(xiàn)在其面前的電腦屏上，訂單由系統(tǒng)下達(dá)，在與ERP（企業(yè)資源計(jì)劃）系統(tǒng)的高度繼承下，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃、物料管理等數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳送。
王云龍的工作臺上有5個(gè)不同的零件盒，當(dāng)自動引導(dǎo)小車送來一款待裝配產(chǎn)品時(shí)，電腦顯示屏?xí)霈F(xiàn)它的信息，相應(yīng)所需的零件盒的指示燈也會亮起。傳感器掃描產(chǎn)品的條碼信息，并將數(shù)據(jù)輸入了MES系統(tǒng)，MES系統(tǒng)通過與西門子TIA的互聯(lián)，操縱零件盒的指示燈。
王云龍確認(rèn)了裝配產(chǎn)品后，按下按鈕，自動化流水線的傳感器將掃描條碼信息，MES系統(tǒng)將以數(shù)據(jù)為判斷基礎(chǔ)，指揮小車去下一目的地。在達(dá)到下一工序前，這個(gè)產(chǎn)品將經(jīng)過20個(gè)質(zhì)量監(jiān)測節(jié)點(diǎn)。視覺檢測是數(shù)字化工廠的特有監(jiān)測方式，相機(jī)拍下產(chǎn)品圖像與Teamcenter數(shù)據(jù)平臺中的正確圖像對比，一點(diǎn)小小瑕疵都逃不過品質(zhì)管理模塊的“眼睛”。經(jīng)過多次裝配和質(zhì)量檢測后，成品將送到包裝工位，經(jīng)過人工包裝、裝箱，包裝好的產(chǎn)品將通過升降梯和傳送帶自動送往物流中心或者立體倉庫。這一生產(chǎn)過程，無需像傳統(tǒng)制造中，用幾十人甚至上百人的手工去完成。
Bukenberger表示：“應(yīng)用了西門子數(shù)字化企業(yè)平臺解決方案的成都工廠和其他工廠比，產(chǎn)品的交貨時(shí)間縮短了50%，產(chǎn)品的一次通過率可達(dá)到99%以上。安貝格電子制造工廠，平均每秒生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品，未來的SEWC有望沖擊這一紀(jì)錄。”
贊賞“兩化融合”
事實(shí)上，在SEWC的車間還有第三層，但是這一層除了少量的管理辦公室之外，建成了環(huán)形參觀走廊。在記者結(jié)束參觀時(shí)，SEWC總經(jīng)理再次表達(dá)了歡迎記者以及企業(yè)前來參觀的觀點(diǎn)，讓這家工廠多了一份參考物的色彩。
SEWC除了生產(chǎn)Simatic工業(yè)自動化產(chǎn)品外，還為工業(yè)企業(yè)提供控制系統(tǒng)和解決方案，用自動化技術(shù)為工業(yè)優(yōu)化升級打開潛力空間，通過改善企業(yè)自動化流程提高效率。
