数字化工厂的构建
郭兆祥游冰
机械工业第六设计研究院有限公司
【摘要】本文阐述了数字化工厂的相关概念,综述了制造企业通过工厂设计与建造、产品设计、制造工艺设计、产品仿真、虚拟试生产等多个环节的数字化，实现“按订单生产”模式的转变。
【关键词】数字化工厂工艺规划仿真优化
1引言
围绕激烈的市场竞争，制造企业已经意识到他们正面临着巨大的时间、成本、质量、产品差异化等压力。如何快速适应市场的变化，实现从“以产定销”到“按订单生产”模式转变？数字化工厂提供了较为理想的解决方案。
2 数字化工厂概述
数字化工厂是BIM(建筑信息模型)技术、现代数字制造技术与计算机仿真技术相结合的产物，同时具有其鲜明的特征。
2.1数字化工厂
2.1.1数字化工厂的概念
数字化工厂是以产品全生命周期的相关数据为基础，根据虚拟制造原理，在虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、优化和重组的新的生产组织方式。它是在设计建造阶段，建立全面、详实的信息，包括材料、工艺、设备运行管理等全生命周期的信息档案数据库，利用BIM(建筑信息模型)技术指导建筑物、构筑物及设备的科学使用和维护，为信息化、标准化管理提供数据基础平台，加上CAD、EEP、MEP等应用管理系统，实现工厂控制系统内部数字化信息的有效传递，既链接了生产过程的各个环节，又与企业经营管理相互联系，进而把整个企业数字化的资金信息、物流信息、生产装置状态信息、生产效率信息、生产能力信息、市场信息、采购信息以及企业所必须的控制目标都实时、准确、全面、系统地提供给决策者和管理者，帮助企业决策者和管理者提高决策的实时性和准确性以及管理者的效率，从而实现管理和控制数字化、一体化的目标。
2.1.2数字化工厂的优势
数字化工厂利用其工厂布局、工艺规划和仿真优化等功能手段，改变了传统工业生产的理念，给现代化工业带来了新的技术革命，其优势作用较为明显。预规划和灵活性生产：利用数字化工厂技术，整个企业在设计之初就可以对工厂布局、产品生产水平与能力等进行预规划，帮助企业进行评估与检验。同时，数字化工厂技术的应用使得工厂设计不再是各部门单一地流水作业，各部门成为一个紧密联系的有机整体，有助于工厂建设过程中的灵活协调与并行处理。此外，在工厂生产过程中能够最大程度地关联产业链上的各节点，增强生产、物流、管理过程中的灵活性和自动化水平。
缩短产品上市时间、提高产品竞争力：数字化工厂能够根据市场需求的变化，快速、方便地对新产品进行虚拟化仿真设计，加快了新产品设计成形的进度。同时，通过对新产品的生产工艺、生产过程进行模拟仿真与优化，保证了新产品生产过程的顺利性与产品质量的可靠性，加快了产品的上市时间，在企业间的竞争中占得先机。
节约资源、降低成本、提高资金效益：通过数字化工厂技术方便地进行产品的虚拟设计与验证，最大程度地降低了物理原型的生产与更改，从而有效地减少资源浪费、降低产品开发成本。同时，充分利用现有的数据资料（客户需求、生产原料、设备状况等）进行生产仿真与预测，对生产过程进行预先判断与决策，从而提高生产收益与资金使用效益。
提升产品质量水平：利用数字化工厂技术，能够对产品设计、产品原料、生产过程等进行严格把关与统筹安排，降低设计与生产制造之间的不确定性，从而提高产品数据的统一性，方便地进行质量规划，提升质量水平。
2.2数字化工厂的差异性
“数字化工厂”贯穿整个工艺设计、规划、验证、直至车间生产工艺整个制造过程，在实施过程需要注意系统集成方面的问题，“数字化工厂”不是一个独立的系统，规划时，需要与设计部门的CAD/PDM系统进行数据交换，并对设计产品进行可制造性验证（工艺评审），同时，所有规划还需要考虑工厂资源情况。所以，“数字化工厂”与设计系统CAD/PDM和企业资源管理系统ERP的集成是必须的。同时，“数字化工厂”还有必要把企业已有的规划“知识”（如工时卡、焊接规范等）集成起来，整个集成的底部是PLM构架。
同时，类似于PDM系统和ERP系统，每个企业都有自己的流程和规范，考虑到很多人都在一个环境中协同工作（工艺工程师、设计工程师、零件和工具制造者、外包商、供应商以及生产工程师等），随时会创建大量的数据，所以，“数字化工厂”规划系统也存在客户化定制的要求，如操作界面、流程规范、输出等，主要是便于使用和存取等。
3 数字化工厂的实现与应用
数字化工厂以突出的功能优点，在工业生产，尤其是制造业生产中具有广泛的应用，但其实现过程也涉及多种关键技术。
3.1数字化工厂的关键技术
数字化工厂涉及的关键技术主要有：数字化建模技术、虚拟现实技术、优化仿真技术、应用生产技术。
数字化建模技术：数字化工厂是建立在数字化模型基础上的虚拟仿真系统，输入数字化工厂的各种制造资源、工艺数据、CAD数据等要求建立离散化数学模型，才能在数字化工厂软件系统内进行各种数字仿真与分析。数字化模型的准确性关系到对实际系统真实反映的精度，对于后续的产品设计、工艺设计以及生产过程的模拟仿真具有较大的影响。因此，数字化建模技术作为数字化工厂的技术基础，其作用十分关键
虚拟现实技术：虚拟现实技术能够提供一种具有沉浸性、交互性和构想性的多维信息空间，方便实现人机交互，使用户能身临其境地感受开发的产品，具有很好地直观性，在数字化工厂中具有广泛的应用前景。虚拟技术的实现水平，很大程度上影响着数字化工厂系统的可操作性，同时也影响着用户对产品设计以及生产过程判断的正确性。
优化仿真技术：优化仿真技术是数字化工厂的价值所在，根据建立的数字化模型与仿真系统给出的仿真结果及其各种预测数据，分析虚拟生产过程中的可能存在的各种问题和潜在的优化方案等，进而优化生产过程、提高生产的可靠性与产品质量，最终提高企业的效益。由此可见，优化仿真技术水平对于能否最大限度地发挥企业效益、提升企业竞争力具有十分重要的作用，其优化技术的自动化、智能化水平尤为关键。
应用生产技术：数字化工厂通过建模仿真提供一整套较为完善的产品设计、
工艺开发与生产流程，但是作为生产自动化的需要，数字化工厂系统要求能够提供各种可以直接应用于实际生产的设备控制程序以及各种是生产需要的工序、报表文件等。各种友好、优良的应用接口，能够加快数字化设计向实际生产应用的转化进程。
3.2常见数字化工厂软件
由于数字化工厂技术在工业生产过程中的优越性，各知名企业竞相开发各种数字化工厂软件，其中较为常见、应用最为广泛的数字化工厂软件主要有eM-Power和Demia等。
eM-Power是由美国的Tecnomatix技术公司开发的数字化工厂软件，它在工业生产中应用十分广泛。该软件架构是建立在Oracle数据库之上的三层结构，它为企业用户提供零件制造解决方案、装配规划、工厂及生产线设计和优化、产品质量和人员绩效等主要功能。这些主要的功能模块建立在统一的数据库eM_Server中，实现整个生产制造过程的信息共享。2007年以来，西门子公司在收购了UGS（UGS于2004年收购了Tecnomatix）的基础上，推出了功能更为强大的Teamcenter 8和Tecnomatix 9，提供工厂设计及优化、制造工艺管理、装配规划与验证、开发、仿真和调试自动的制造过程和质量管理等功能，在各大企业具有广泛应用。
Delmia是由法国的Dassault公司开发的数字化工厂解决方案，该解决方案是构建在Dassault公司的PLM结构的顶层，由其专用数据库（PPR-Hub）统一管理。Delmia的体系结构主要包括：面向制造过程设计的（DPE）、面向物流过程分析的（QUEST）、面向装配过程分析的（DPM）、面向人机分析的（Human）、面向虚拟现实仿真的（Envision）、面向机器人仿真的（Robotics）、面向虚拟数控加工方针的（VNC）、面向系统数据集成的（PPR Navigato）等。它主要由面向数字化工艺规划模块、数字化仿真平台工具集以及车间现场制造执行系统的集成模块等组成。
3.3数字化工厂的应用
数字化工厂是信息化技术发展过程中出现的一种新的企业组织形式，是促进企业现代化发展的新兴技术，目前主要应用在汽车制造、航空航天等大型制造企业。
3.3.1数字化工厂技术在汽车行业的应用。
目前，数字化工厂技术在国内外汽车制造业中得到了广泛应用。在国外，如通用汽车公司使用Tecnmatix eMPower的解决方案，大大缩短了通用公司从新产品设计、制造到投放市场的时间，同时提升了其产品质量。奥迪公司使用eM-Plant进行物流规划仿真，如A3 Sportback项目。通过物流规划仿真不仅使得整个生产物流供应链之间建立起了紧密有序的联系，同时也方便对物流方案进行先期评估和可行性分析。在国内，如一汽大众在车身主拼线工艺设计中采用数字化工厂技术，改善了车身焊接工艺，提高车身焊接质量。上海大众在发动机设计和产品总装领域采用数字化工厂技术，大幅提升了公司的制造技术和产品质量。目前，华晨金杯公司引进西门子的Tecnomatix软件，对产品的总装工艺进行数字化改造。
3.3.2数字化工厂技术在飞机制造业的应用。
在飞机制造业，数字化工厂技术的先进性也得到了充分体现。如美国的洛克希德马丁公司在F35研制过程中，采用数字化工厂技术缩短了2/3的研制周期，降低了50%的研制成本，开创了航空数字化制造的先河。有如波音787飞机在研制过程中采用基于Delmia的数字化工厂技术，实现其产品的虚拟样机发布。空客A380飞机采用虚拟装配方案，实现整机的三维虚拟装配仿真和验证。不仅国外飞机制造企业在其产品的研制、生产过程中使用数字化工厂技术，国内的飞机制造企业也是如此。如上海飞机制造厂利用数字化工厂技术在三维环境中进行人工装配操作的数字化模拟，提高了人工操作的标准化。而西安航空动力控制公司则采用Tecnomatix的数字化工厂软件对其异型件生产线进行仿真和优化，进行技术改造探索。
3.3.3数字化工厂在铸造行业的探索
共享铸钢团《数字化工厂示范工程》拟运用先进制造理念（如虚拟制造、智能制造、绿色制造、柔性制造等）和先进铸造技术、方法，结合共享集团在铸造行业内领先的制造、技术和管理经验，全面融合先进信息化技术，建设数字化模样生产线、数字化柔性造型生产线、智能化熔炼控制系统、智能体联合控制的铸件精整线、数字化在线检测等综合集成的数字化铸造工厂，在“多品种、小批量、快捷”铸造生产方面达到同行业领先水平，建成一座在铸造行业领先的“数字化、
柔性化、绿色、高效”铸造工厂，集成并创造数字化铸造新模式。
4结束语
随着计算机技术、网络技术的飞速发展，数字化工厂技术不断与现代企业相结合，已成为提升企业竞争力的新动力。在当前企业发展的新形势下，数字化工厂技术出现了新的趋势。首先，现场总线技术在数字化工厂中的应用，提升数字化工厂的现场可操作性；其次，应用网络技术，拓展数字化工厂网络互联能力；最后，数字化工厂的智能化发展，实现虚拟仿真与企业真实生产的无缝链接，打造真正的智能数字化工厂。
作者简介
郭兆祥（1976-）男，硕士研究生，从事技术质量管理工作。
参考文献.
[1]李险峰.DELMIA让数字化工厂成为现实[J].CAD/CAM与制造业信息化，2006，(9)：48-50.
[2]魏娜.数字化工厂的提出及其关键技术[J].科技创新导报，2009，(9)：238.
[3]张立波.数字化工厂示范工程[J].铸造纵横,2012，（8）：12.
数字化工厂 数字化工厂（DF）以产品全生命周期的相关数据为基础，在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。 数字化工厂（DF）是指以产品全生命周期的相关数据为基础，在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。是现代数字制造技术与计算机仿真技术相结合的产物，同时具有其鲜明的特征。它的出现给基础制造业注入了新的活力，主要作为沟通产品设计和产品制造之间的桥梁。[1] 1数字化工厂由来编辑 在设计部分，CAD 和 PDM系统的应用已相当普及；在生产部分，ERP等相关的信息系统也获得了相当的普及，但在解决“如何制造→工艺设计”这一关键环节上，大部分国内企业还没有实现有效的计算机辅助治理机制，“数字化工厂”技术与系统作为新型的制造系统，紧承着虚拟样机（VP）和虚拟制造（VM）的数字化辅助工程，提供了一个制造工艺信息平台，能够对整个制造过程进行设计规划，模拟仿真和治理，并将制造信息及时地与相关部分、供应商共享，从而实现虚拟制造和并行工程，保障生产的顺利进行。
“数字化工厂”规划系统通过同一的数据平台，通过具体的规划设计和验证预见所有的制造任务，在进步质量的同时减少设计时间，加速产品开发周期，消除浪费，减少为了完成某项任务所需的资源数目等，实现主机厂内部、生产线供给商、工装夹具供给商等的并行工程。 数字化工厂（DF）是企业数字化辅助工程新的发展阶段，包括产品开发数字化、生产准备数字化、制造数字化、管理数字化、营销数字化。除了要对产品开发过程进行建模与仿真外，还要根据产品的变化对生产系统的重组和运行进行仿真，使生产系统在投入运行前就了解系统的使用性能，分析其可靠性、经济性、质量、工期等，为生产过程优化和网络制造提供支持。 2数字化工厂内涵编辑 德国工程师协会定义：数字化工厂（DF）是由数字化模型、方法和工具构成的综合网络，包含仿真和3D/虚拟现实可视化，通过连续的没有中断的数据管理集成在一起。 数字化工厂（DF）集成了产品、过程和工厂模型数据库，通过先进的可视化、仿真和文档管理，以提高产品的质量和生产过程所涉及的质量和动态性能： ●提高盈利能力
智能工厂建设的主要模式及国内外发展现状 2018-08-21 智能工厂是实现智能制造的重要载体，主要通过构建智能化生产系统、网络化分布生产设施，实现生产过程的智能化。智能工厂已经具有了自主能力，可采集、分析、判断、规划；通过整体可视技术进行推理预测，利用仿真及多媒体技术，将实境扩增展示设计与制造过程。系统中各组成部分可自行组成最佳系统结构，具备协调、重组及扩充特性。已系统具备了自我学习、自行维护能力。因此，智能工厂实现了人与机器的相互协调合作，其本质是人机交互。 一、智能工厂主要建设模式 由于各个行业生产流程不同，加上各个行业智能化情况不同，智能工厂有以下几个不同的建设模式。
第一种模式是从生产过程数字化到智能工厂。在石化、钢铁、冶金、建材、纺织、造纸、医药、食品等流程制造领域，企业发展智能制造的内在动力在于产品品质可控，侧重从生产数字化建设起步，基于品控需求从产品末端控制向全流程控制转变。因此其智能工厂建设模式为：一是推进生产过程数字化，在生产制造、过程管理等单个环节信息化系统建设的基础上，构建覆盖全流程的动态透明可追溯体系，基于统一的可视化平台实现产品生产全过程跨部门协同控制；二是推进生产管理一体化，搭建企业CPS 系统，深化生产制造与运营管理、采购销售等核心业务系统集成，促进企业内部资源和信息的整合和共享；三是推进供应链协同化，基于原材料采购和配送需求，将CPS系统拓展至供应商和物流企业，横向集成供应商和物料配送协同资源和网络，实现外部原材料供应和内部生产配送的系统化、流程化，提高工厂内外供应链运行效率；四是整体打造大数据化智能工厂，推进端到端集成，开展个性化定制业务。 第二种模式是从智能制造生产单元（装备和产品）到智能工厂。在机械、汽车、航空、船舶、轻工、家用电器和电子信息等离散制造领域，企业发展智能制造的核心目的是拓展产品价值空间，侧重从单台设备自动化和产品智能化入手，基于生产效率和产品效能的提升实现价值增长。因此其智能工厂建设模式为：一是推进生产设备（生产线）智能化，通过引进各类符合生产所需的智
数字化实训工厂建设方案 为了适应当前职业教育发展的需要，深化教学改革，我校需要从根本上转变过去教学计划中的传统意识，来满足企业对人才的要求。从目前我校实际教学情况上来看，受传统教育思想的影响很深，重理论，轻实践比较普遍，以致教学内容，形式不能适应当前实际需要。具体体现在几个方面：知识传输体系上仍然求全求深；理论教学与实践教学的比例上仍偏重前者；教学方式方法上仍在很大程度上采用传统模式。这些都直接影响了对学生动手能力的培养。 职业教育的发展改革要从劳动市场的实际需要出发，坚持培养生产一线的高素质的劳动者，以能力为本位，培养学生综合职业能力，我们需要采用一些先进的教育模式和方法，来努力满足企业岗位要求。数字化实训工厂技术是当前企业发展的方向，是技术工人必须应用的技能。而目前我校没有与之对应的相关教学手段。当务之急，我们迫切需要一套数字化实训工厂的教学模式和方法，通过软件平台建设带动学生和老师的教学改革，通过案例和软件教学来推动实践教学，改变过去一味讲理论教学方式，通过做产品理解理论知识，让学生学到实际应用技术和技能。 一、建设目标： 把现代化的无纸化的企业生产模式引入学校，真实模拟现代企业的生产经营场景，利用信息化技术，再现企业生产过程，打造一个真实的数字化实训工厂。建立数字化设计制造体验中心以及现代化车间，建立起数字化设计制造及教学管理平台。从而实现教学、实训的全数字化。为职教人才培养模式及教学改革、“双师型”师资队伍培养创造平台。 数字化实训工厂模型： 二、建设内容： 实训设备和场地按企业生产要求组织建立重现企业流程的信息化运行平台，实训项目结合学校的设备配置状态，针对实训教学的特点，重现企业生产场景。实训项目按照企业真实角色和流程组织。 在数字化实训工厂里面，通过建立的数字化设计平台、数字化工艺平台、数字化网络制造平台和数字化管理平台，使学生体验企业产品的整个生命周期的过程。 实现从报价到获得产品订单的流程。从订单开始，启动报价流程，实现销售与设计人员的协同。 实现产品设计流程。通过设计主管、项目经理、设计人员的角色分工以及设计、
DELMIA数字化工厂 随着企业竞争在经济全球化发展的促进下越演越烈，作为社会发展重要力量的工业生产在经济竞争中扮演着至关重要的角色。企业必须采用先进的制造技术，才能满足现代制造（Contemporary Manufacturing）阶段制造业的高速度、低成本、高质量生产的要求。在此要求下，基于仿真技术和虚拟现实技术的数字化工厂（DigitalizedFactory）技术，实现了对真实工业生产的虚拟规划和仿真优化，在现代制造领域中具有极大的研究价值。DELMIA软件是法国达索公司开发的一款产品，包括面向制造过程设计的DPE（Digital Process Engineer）、面向物流分析的QUEST（Queuing Event Simulation Tool）和面向装配过程分析的DPM（Digital Process Manufacturing）３大主要模块，各模块之间可以通过PPR Hub（Process －Product－Resource）连接，形成了一套从设计到制造的完整解决方案，目前，已经在航空业和汽车行业上得到了很好的应用。它为数字化企业提供完整的数字解决方案，主要进行数据管理使不同领域数据得以协同配合，并对维护过程和复杂制造进行仿真控制。 1 数字化工厂 数字化工厂作为产品设计与制造的媒介逐渐成为一种新型的生产组织方式，它立足于产品整个周期的相关数据，以真实数据为依托，在虚拟环境中对生产全过程进行仿真、优化及重构。 1.1数字化工厂的功能和优势。 数字化工厂以“数据驱动”为导向，分别从已经实施的CAD、PDM系统获取产品运行数据，同时在ERP系统获取生产计划数据，对产品制造过程进行严谨规划和仿真分析，分析过程在数字化环境中进行，并在分析后将仿真和优化结果反馈到相关系统，用来验证其可行性和系统生产能力。数字化工厂通过对生产过程的预测，对工艺过程进行优化，最终对生产决策进行裁决。数字化工厂的功能如图１所示。 图1 数字化工厂的功能 数字化工厂的优势体现在：①预规划和灵活性生产；②缩短产品生产时间，提高
数字工厂（工艺规划） 在当今激烈的市场竞争中，制造企业已经意识到他们正面临着巨大的时间、成本、质量等压力。在设计部门，CAD & PDM系统的应用获得了成功。同样，在生产部门，ERP等相关信息系统也获得了巨大的成功，但在解决“如何制造→工艺设计”这一关键环节上，大部分国内企业还没有实现有效的计算机辅助管理机制，“数字化工厂”技术则是企业迎接21世纪挑战的有效手段。 “数字化工厂”技术与系统作为新型的制造系统，为制造商及其供应商提供了一个制造工艺信息平台，使企业能够对整个制造过程进行设计规划，模拟仿真和管理，并将制造信息及时地与相关部门、供应商共享，从而实现虚拟制造和并行工程，保障生产的顺利进行。在汽车行业，数字化工厂更是发挥着重要的作用。从产品设计到制造开始的工作转换是汽车开发过程中最关键的步骤之一，“数字化工厂”规划系统可以通过详细的规划设计和验证预见所有的制造任务，在提高质量的同时减少设计时间，从而加速汽车开发周期；并且还可以消除浪费，减少为了完成某项任务所需的资源数量等。此外，“数字化工厂”规划系统通过统一的数据平台，实现主机厂内部、生产线供应商、工装夹具供应商等的并行工程。 1.全面的制造过程管理 “数字化工厂”提供了全面的制造过程管理，在实际产品生产前，在计算机模拟的环境中完成虚拟生产全部过程，生成经过“数字化工厂”验证过的、实际生产所需的各种工艺数据和文档。 2.工作流程 工作流程如图所示，下面分别详细介绍： （1）从设计部门获取产品数据：
通过系统集成，从设计部门的PDM系统中自动下载产品相关数据，包括3D模型、装配关系等；并在“数字化工厂”环境中进行工艺审查、公差分析等。 （2）从工装工具、生产部门获取资源数据（2D/3D）： 通过系统集成，从企业的资源库中自动下载相关资源数据；在“数字化工厂”环境中建立相关项目的资源库。 （3）工艺规划： 在“数字化工厂”规划模块中进行协同规划或导入工艺部门已有工艺信息。工艺规划包括：总工艺计划、细节工艺计划、生产计划及产品、工艺、资源关联及工时等工艺信息。 （4）工艺验证、仿真： 在“数字化工厂”工程模块中验证规划结果。工艺验证包括：工艺验证、动态装配、工位布局验证、线平衡、工时分析、人机工程仿真、工厂布局、物流仿真、机器人仿真、NC仿真、冲压仿真、PLC仿真和质检等。 （5）客户化输出： 通过系统集成和客户化开发，输出工艺执行文件；通过系统集成和客户化开发，输出生产、采购、招投标、维护、培训等信息或将数据传递到现有的CAPP系统中。3.规划模式 整个过程始终涉及汽车主机厂和生产线供应商，这就要求各企业使用同一平台以保证实现并行工程和统一的数据规范，从而实现并行工厂。由于协作模式、控制权及平衡标准等的不同，全球不同汽车规划体系（美系、欧系、日系等）使用的“数字化工厂”解决方案具有不同模式和本地化特点。通过与不同厂家的合作，逐步积累了丰富的经验，已经探索出适合中国本地的模式，下面以汽车业的具体项目说明。
数字化制造车间的关键技术 自从进入21世纪以来，中国经济以非常快的速度融入世界经济，特别是中国制造业正在越来越深刻和广泛的融入到国际分工体系中，而以信息化技术为代表的高新技术的迅速发展，带动了传统制造业的升级，极大地提高了生产效率。制造执行系统国际联合会定义MES(制造执行系统)为能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化的管理。当车间发生实时事件时，制造执行系统能够对此及时作出反应、报告，秉用当前的准确数据对他们进行指导和处理。这种状态变化的迅速响应使制造执行系统能够减少企业内部没有附加值的活动，有效指导车间的生产运作过程，从而使其既能提高及时交货能力和改善物流性能，又能提高生产回报率。 制造业信息化走到今天，制造车间数字化已为制造企业所广泛认同，为应对更加激烈的市场竞争，市场法则迫使我们必须以高教的晦部运作和敏捷的制造响应能力去应对变幻莫测的市场。在工厂的制造过程中，生产计划高效执行从某种意义上讲甚至比计划制订过程本身更加重要，而传统的MRPⅡ/ERP系统的计划制订过程得不到有力支持(仅能依据市场需求及企业宏观资源、能力，而至关重要的车间执行层信息无法有效获取)，强计划、弱执行的问题目渐突出。 制造企业迫切需要提高制造车间的可视化水平，在优化资源配置、优化生产过程的同时，实现车间执行、控制过程的高效管理和控制，实现由上(MRPⅡ/ERP)至下(设备控制层/SFC)的信息集成，提高快速制造响应能力：
（1）通过合理的计划排产，提高每台设备在相同加工时间内的加工批量，减少设备的安装准备时间。一方面提高设备的利用率，另一方面减少设备引起的产能瓶颈。 （2）通过及时收集现场作业数据，反馈生产进度，车间管理层可以实时监控车间现场的生产情况，针对异常情况及时采取相应措施。 （3）实时监控设备的运行状态，不断优化设备运行参数，保证设备安全稳定运转，提高产品的加工质量和合格率。 （4）在生产效率方面：在统计零件生产所需资源的配套方面和生产进度统计反馈方面投入了大量的人力物力，如何通过信息化手段减少人力物力的投入，同时满足快速生产的需求。 （5）在质量管理方面，通过收集生产过程中产品的质量数据，以辅助进行质量分析。 （6）在信息共享方面，通过与分厂已有的ERP系统、PDM系统、CAPP系统和其他系统进行无缝集成，以减少人工重复工作量，提高数据的准确性。 通过离散型制造业的车间业务流程进行分析，在MES理论思想的指导下，从车间生产管理的全局出发，利用计算机网络技术和强大的数字化管理技术开发一套面向离散制造业的制造执行系统中的车间生产管理系统。结合离散制造业的特点研究MES的车间生产管理体系结构，在MES框架下，通过对面向离散制造业的车间生产管理系统的设计，建立符合离散制造业的生产任务管理、制造资源管理、工艺信息管理、车间调度管理。
数字化工厂规划 newmaker 来源：Ringer 三维实时虚拟模型技术不仅在汽车车型开发方面扮演了重要的角色，它还在工厂规划方面帮助许多汽车制造商节省了大量的时间和成本。这项技术可以帮助汽车制造商在某一车型真正投入生产前就对生产环节进行优化和评估。 在工厂及生产线规划阶段，通过三维实时虚拟现实可视化技术，工厂内的所有设施、生产线、设备等都可以仿真。参与工厂建设的相关人员可以通过3D眼镜对工厂及生产线进行评估。与此同时，工厂的规划还可以同产品开发一同进行，这样可以在最短时间内提高产量并缩短产品上市的时间。 奥迪公司一直以来都积极推进数字工厂技术的应用。奥迪A4 Avant和Q5就采用了同一底盘平台，采用标准的流程，而且共用模具和夹具。“如果不采用数字工厂软件对模具和夹具等进行规划，这两款车根本无法在同一平台上生产，因为它们几乎没有相同的底盘零部件，”奥迪公司制造工程副总裁Arne Lakeit指出。通过生产线的共享，数字工厂规划增加了车型生产的灵活性，这样可以针对市场需求随时对产量进行调节。 戴姆勒-克莱斯勒采用三维虚拟现实技术进行工厂的设计。 计算机建立的虚拟模型通过美国视觉投影系统供应商Christie提供的设备进行投影放大， 设计人员可以对工厂设计进行直观的评估。 在整个流程包括从产品到生产再到服务中都采用数字工具的话，究竟可以帮助汽车制造商节约多少成本？Lakeit保守估计大约可以节省30%的成本。“如果在整个流程中IT的投入约占全部投资的10~15%，那么可以带来约15%的成本节省，”Lakeit说。“事实上，目前有些工作只能通过数字工具来完成，比如三年前我们就无法在生产前对驾驶舱进行操作性的评估和验证。”
今天读了下《智能制造之路-数字化工厂》这本书，由机械工业出版社初步，同济大学中德工程学院陈明和西门子数字化工厂梁乃明共同编著。从2013年开始，可以看到工业4.0，工业 互联网，智能制造一直是持续火热的一个新兴技术关注点，买这本书也是希望对这块能有一 个更加系统的了解。 整体这本书可以打3星及格，写的好的地方反而是前面几张整体概述和框架，工业4.0和智 能制造整体发展过程介绍部分的内容，而后面涉及到PLM和MES方面的内容，更多则是基 于西门子本书的产品体系来展开谈的，更多的像是西门子产品的产品手册，虽然有一定的参 考价值，但是缺乏体系性的介绍。 工业4.0，重点是实现产品生命周期和价值链整个过程中人，物，机器之间的连接，同时实 现他们之间信息的及时共享和协同，以提供一个实时，自动化，智能，可视，柔性的动态自 组织架构。德国工业4.0可以概括为一个基础网络(信息物理系统网络），双重战略（领先供 应商，主导市场），三项集成（横向集成，纵向集成，端到端集成），八项举措，十七项主题。 工业4.0的核心和关键是建立一个人，机器，资源互联互通的网络化社会。 美国对智能制造的定义：智能制造是先进智能系统强化应用，新产品快速制造，产品需求动 态响应，以及工业生产和供应链网络实时优化的制造。其核心技术是网络化传感器，数据互 操作性，多尺度动态建模和仿真，智能自动化以及可扩展的多层次网络安全。结果是在一个 柔性，敏捷，创新的制造环境中提升性能和效率。同时使业务和制造过程有效的串联在一起。 工业互联网：最早由通用电气在2012年提出，倡导将人，数据和机器连接起来，形成开放而全球化的工业网络，其内涵已经超越了制造业本身，跨越产品生命周期整个价值链，相比工 业4.0，更加注重软件，网络和大数据。工业互联网系统由智能设备，智能系统和智能决策 三大要素构成。 工业4.0，通过人，物和系统的连接，实现企业价值网络的动态建立，实时优化和自组织。 我国对智能制造的定义：通过新一代信息技术（云计算，物联网，大数据，工业机器人，工 业数控，互联网+IT信息技术等），贯穿设计，生产，管理，服务等制造活动各个环节，具 有信息深度感知，智慧优化和自决策，精准控制和自执行功能的先进制造过程，系统和模式 的总称。 对于智能制造的解读，书里面谈的一些核心特点体现，比较有参考意义，记录如下： 1. 工业4.0不是无人工厂，人是工业4.0的核心。 2. 要实现工业4.0，首先要进行生产组织和业务流程的梳理和重构。 3. 实现人，机器，工件（产品）之间的互联互通。
数字化工厂的框架与落地实践 数字化工厂正在闪现迷人的色彩，其光芒吸引了制造业的注意力。然而耀眼辉光之中，很多企业也被各种相互矛盾和相互纠缠的概念弄得无所适从，渴望能够拥有一个洞开一切的神器。而数字化工厂的确犹如一道有着清晰轨迹的光路，它正指引着那些走向理解智能工厂和工业4.0的必经之路。 数字化工厂的定义 虽然国内外对数字化工厂的研究越来越多，但是对于数字化工厂的定义却没有统一的定论。目前存在两种数字化工厂的定义，一种是广义的，一种是狭义的。 广义数字化工厂 以生产产品或提供服务的制造企业为核心企业，以及相关联的成员，包括核心制造企业、供应商、软件系统服务商合作伙伴、协作厂商、客户、分销商、银行等，是其生产与经营过程中所有信息数字化的动态联盟。 狭义数字化工厂 以制造资源、生产操作和产品为核心，以产品生命周期数据为基础，应用仿真技术、虚拟现实技术、实验验证技术等，使产品在生产工位、生产单元、生产线以及整个工厂中
的所有真实活动虚拟化，并对加工和装配过程进行仿真、试验、分析、优化的一种集成组织方式。 笔者倾向并采用的概念为狭义的数字化工厂。实际上，这也符合工厂企业的实际认知。数字化工厂将产品信息数字化、过程信息数字化和资源物料信息数字化，并将这三种数字化流进行有效结合，是真实工厂的制造过程（包括设计、性能分析、工艺规划、加工制造、质量检测、生产过程管理和控制）在计算机上的一种映射。 数字化工厂、智能工厂与工业4.0 工业4.0的官方说法文字太多。简单说，工业4.0有两个维度：技术维度就是物联网和服务在制造业的应用，而商业维度就是用户驱动。其两大主题也为读者所耳熟能详，一是“智能工厂”，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现；二是“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。 数字化工厂和工业4.0之间隔着一个智能工厂的距离。 关于工业4.0的阶段和实施先决条件，北航刘强教授说过一段话，提到了非常经典的“三不要原则”。第一，不要在不具备成熟的工艺下做自动化，工艺如果不成熟，就最好先做生产线，这是工业2.0解决的问题。第二，不要在管理不成熟的时候做信息化，这是工业3.0解决的问题。第三，
数字化工厂 142020002周刚 数字化制造技术作为先进制造技术的重要发展方向,已经成为国内外先进制造技术研究的热点,数字化工厂是数字化制造中关键环节之一,数字化工厂技术最主要的是解决产品设计和产品制造之间的鸿沟,降低设计到生产制造之间的不确定性,提高系统的成功率和可靠性,缩短从设计到生产的转化时间. 根据在范围、阶段、视角上的关注点存在差异，对于数字化工厂也有不同提法。基于三维模型的数字化协同研制，基于虚拟仿真技术的数字化模拟工厂和基于制造过程管控与优化的数字化车间是比较典型的三类提法。 基于三维模型的数字化协同研制：由于航空航天领域在产品设计、材料成本、成型技术和制造精度方面具有相对更苛刻的要求，所以其在加工和装配制造工艺上整体领先于其他行业，这为基于三维模型的数字化协同研制奠定了基础。 当前，世界先进的飞机制造商已逐步利用数字化技术实现了飞机的“无纸化”设计和生产，美国波音公司在波音777和洛克希德·马丁公司在F35的研制过程中，基于三维模型的数字化协同研制和虚拟制造技术，缩短了2/3的研制周期，降低研制成本50% 。数字化产品的数据从研制工作的上游畅通地向下游传递，还有助于大幅减少飞机装配所需的标准工装和生产工装。 数字化工厂技术技术已在航空航天、汽车、造船以及电子等行业得到了较为广泛的应用，特别是在复杂产品制造企业取得了良好的效益，据统计，采用数字化工厂技术后，企业能够减少30%产品上市时间；减少65%的设计修改；减少40%的生产工艺规划时间；提高15%生产产能；降低13%生产费用。 在我国，面对传统产业转型升级、工业与信息化融合的战略发展要求，大力开展对于数字化车间技术系统的研究、开发与应用，有利于推动实现制造过程的自动化和智能化，并可望有效带动整体智能装备水平的提升。 现在数字化工厂技术技术成功的运用于航空航天、汽车、造船这些大的领域，如何将其推广到小的领域，被更多的公司使用，也是我们需要考虑的。
数字化工厂深度解读:何谓数字化工厂？ 随着制造数字化转型，制造生态链的分工细化，传统的生产模式遇到极大的挑战和痛点，多品种小批量的快速、透明生产诉求，倒逼制造企业的工厂数字化转型。 随着“工业4.0”的热潮从德国涌向全球，中国经济经过30年两位数的高速发展，也到了发展的十字路口，需要转型升级、提高制造业整体水平。 在中国制造从制造大国向智造强国转型过程中，因为历史遗留原因，大部分制造企业信息化建设相对比较落后，工厂制造过程中还均已纸质流转卡、手工报表的方式来管理工厂车间。 但随着制造数字化转型，制造生态链的分工细化，传统的生产模式遇到极大的挑战和痛点，多品种小批量的快速、透明生产诉求，倒逼制造企业的工厂数字化转型。 以下是利元亨对数字化工厂解读，欢迎各位同行专家指正！ 何谓数字化工厂？ 数字化工厂（Digital factory）是指以产品全生命周期的相关数据为基础，在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。
同时也是现代数字制造技术与计算机仿真技术相结合的产物，同时具有其鲜明的特征。它的出现给基础制造业注入了新的活力，主要作为沟通产品设计和产品制造之间的桥梁。 不过，数字化工厂也不等于全自动化。数字化工厂的价值，并不是完全用自动化设备取代人，而是用来帮助人。此外，数字化工厂另一个重要价值是提高效率。当前中国制造企业更多地是考虑如何控制成本、提高效率。通过效率的提高，可以在人工成本不增加的同时增加产能。 数字化工厂核心 数字化工厂核心，即是ERP、PLM、MOM、WMS、DCS五大系统的全面集成，并以MOM/MES（制造运营系统）为中枢核心，形成智能制造创新平台。 数字化工厂五大核心系统集成 通过五大系统深度集成，明确定义系统业务边界。
数字化工厂的构建 郭兆祥游冰 机械工业第六设计研究院有限公司 【摘要】本文阐述了数字化工厂的相关概念,综述了制造企业通过工厂设计与建造、产品设计、制造工艺设计、产品仿真、虚拟试生产等多个环节的数字化，实现“按订单生产”模式的转变。 【关键词】数字化工厂工艺规划仿真优化 1引言 围绕激烈的市场竞争，制造企业已经意识到他们正面临着巨大的时间、成本、质量、产品差异化等压力。如何快速适应市场的变化，实现从“以产定销”到“按订单生产”模式转变？数字化工厂提供了较为理想的解决方案。 2 数字化工厂概述 数字化工厂是BIM(建筑信息模型)技术、现代数字制造技术与计算机仿真技术相结合的产物，同时具有其鲜明的特征。 2.1数字化工厂 2.1.1数字化工厂的概念 数字化工厂是以产品全生命周期的相关数据为基础，根据虚拟制造原理，在虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、优化和重组的新的生产组织方式。它是在设计建造阶段，建立全面、详实的信息，包括材料、工艺、设备运行管理等全生命周期的信息档案数据库，利用BIM(建筑信息模型)技术指导建筑物、构筑物及设备的科学使用和维护，为信息化、标准化管理提供数据基础平台，加上CAD、EEP、MEP等应用管理系统，实现工厂控制系统内部数字化信息的有效传递，既链接了生产过程的各个环节，又与企业经营管理相互联系，进而把整个企业数字化的资金信息、物流信息、生产装置状态信息、生产效率信息、生产能力信息、市场信息、采购信息以及企业所必须的控制目标都实时、准确、全面、系统地提供给决策者和管理者，帮助企业决策者和管理者提高决策的实时性和准确性以及管理者的效率，从而实现管理和控制数字化、一体化的目标。 2.1.2数字化工厂的优势
数字化车间 数字化车间是数字化、网络化技术在生产车间的综合应用，它将数控设备与工艺设计系统、生产组织系统和其他管理系统的信息进行集成，形成综合信息流自动化的集成制造系统。从整体上改善生产的组织与管理，提高制造系统的柔性，提高数字化设备的效率。 数字化车间的架构 数字化车间可以分为车间生产控制和现场执行两部分，车间生产控制是数字化车间的核心，主要强调的是生产计划控制和执行。它主要完成车间的人员调配、劳动组织、生产调度、产量控制、质量控制、成本控制、工艺反馈与改进、质量分析、生产统计、定额核算、安全生产、现场管理等整个车间生产管理与执行控制任务。现场执行是数字化车间的基础，主要强调的是设备管理、现场数据采集和现场监控等真个车间设备状态和现场实时数据管理。 由数字化生产设备、综合网络、数据综合管理系统建立起来的制造执行系统是数字化车间的实施核心，用以实现产品的工艺设计过程、生产管理、生产控制和资源计划管理。 车间的实施核心，用以实现产品的工艺设计过程、生产管理、生产控制和资源计划管理。数字化车间建设中，数字化制造起着非常重要的作用，数字化制造提供从产品设计、工艺编制、车间计划到产品的整个加工过程的生产活动实现信息化管理。对生产活动进行初始化，及时引导、响应和报告车间的活动，对随时可能发生变化的生产状态和条件做出快速反应，重点削减不产生附加值的活动，从而有效的推动车间运行。数字化制造改善运行设备的回报，以及改善及时交货、库存周转、毛利和现金流通性。 数字化车间可以缩短产品制造周期、提高数控综合应用效率，提高制造的快速响应能力，实现高动态性，高生产率，高质量和低成本的产品数字化制造。利用DNC技术提升车间网络化能力 信息化时代制造环境的变化需要建立一种面向市场需求具有快速响应机制的网络化制造模式。数控机床成为现代加工车间普遍使用的设备，构建网络化数控车间生产现场的信息数据交换平台尤为重要。DNC(Distributed Numeric Control)作为一种实现数控车间信息集成和设备集成的管理系统，实现车间制造
数字化工厂的构建 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
数字化工厂的构建 郭兆祥游冰 机械工业第六设计研究院有限公司 【摘要】本文阐述了数字化工厂的相关概念,综述了制造企业通过工厂设计与建造、产品设计、制造工艺设计、产品仿真、虚拟试生产等多个环节的数字化，实现“按订单生产”模式的转变。 【关键词】数字化工厂工艺规划仿真优化 1引言 围绕激烈的市场竞争，制造企业已经意识到他们正面临着巨大的时间、成本、质量、产品差异化等压力。如何快速适应市场的变化，实现从“以产定销”到“按订单生产”模式转变？数字化工厂提供了较为理想的解决方案。 2 数字化工厂概述 数字化工厂是BIM(建筑信息模型)技术、现代数字制造技术与计算机仿真技术相结合的产物，同时具有其鲜明的特征。 2.1数字化工厂 数字化工厂是以产品全生命周期的相关数据为基础，根据虚拟制造原理，在虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、优化和重组的新的生产组织方式。它是在设计建造阶段，建立全面、详实的信息，包括材料、工艺、设备运行管理等全生命周期的信息档案数据库，利用BIM(建筑信息模型)技术指导建筑物、构筑物及设备的科学使用和维护，为信息化、标准化管理提供数据基础平台，加上CAD、EEP、MEP等应用管理系统，实现工厂控制系统内部数字化信息的有效传递，既链接了生产过程的各个环节，又与企业经营管理相互联系，进而把整个企业数字化的资金信息、物流信息、生产装置状态信息、生产效率信息、生产能力信息、市场信息、采购信息以及企业所必须的控制目标都实时、准确、全面、系统地提供给决策者和管理者，帮助企业决策者和管理者提高决策
在制造型企业，车间处于非常重要的位置。在很大程度上，车间强则企业强，车间智则企业智。《中国制造2025》中也明确指出：“推进制造过程智能化，在重点领域试点建设智能工厂/数字化车间。
数字化车间架构图 很多人认为，大量采购和引入数字化设备是建设好数字化车间的前提。这是一个很大的误解：数字化设备与数字化车间之间既非必要条件，也非充分条件。 即便车间中全是数字化设备，如果没有实现设备的互联互通，没有实现生产过程的数字化管理，数据没有实现真正的有序流动，也不能称之为数字化车间。 数字化车间建设有三条主线： 一条是以机床、热处理设备、机器人、测量测试设备等组成的自动化设备与相关设施，实现生产过程的精确化执行，这是数字化车间的物理基础。 第二条线是以MES为中心的智巧化管控系统，实现对计划调度、生产物流、工艺执行、过程质量、设备管理等生产过程各环节及要素的精细化管控。 第三条主线是在互联互通的设备物联网基础上，并以之作为桥梁，联接起信息化系统与机床等物理空间的自动化设备，构建车间级的HCPS系统，实现了两个世界的相互作用、深度融合。 1 精益思想要贯穿始终 如果说设备、MES、HCPS等三条主线是“实线”的话，精益生产则是数字化车间建设的一条“虚线”，要贯穿数字化建设的始终。 1）精益生产，智能制造的重要指导思想 精益生产是管理学史上重要的实践成果之一，深刻地影响着汽车工业，乃至全球制造业。精益生产基本思想和追求的管理目标，并没有随着智能制造的发展而落伍，恰恰相反，精益思想是企业进行智能制造体系构建的重要指导思想之一。
在此，笔者总结出五条可以指导智能制造建设的精益思想原则。 ①关注客户价值：精益生产强调，流程中所有环节的输入与输出都应当用客户价值这个标尺去衡量。在前端要打通客户真实需求之间的接口，在企业内部，以客户需求来定义自己的产品与服务。 ②识别并消除浪费：企业在实施智能制造系统之前，应当对流程中各种浪费进行梳理与改善。精益生产中将制造过多过早、库存、搬运、等待、不必要的作业、不必要的动作以及不良品流窜等七大浪费需要不断进行完善与消除。 ③价值的快速流动：精益生产强调价值流的快速流动，包括物理布局工艺流程化，信息传递自动化，以及人、产线设备、仓储物流之间高效协同化。如果在物理布局上有大量断点存在，就会给智能制造的排产与调度带来了更大复杂度。 ④高度柔性与适应性：精益生产的柔性是指通过快速切换（SMED）的实施与改善，实现产线在生产不同型号、不同配置，甚至是不同种类产品时，可以根据需要进行快速切换。 在小品种多批量、客户需求千变万化的今天，智能制造建设也必须要考虑产线柔性与适应性等问题，否则就可能造成大量投资的浪费。 ⑤尽善尽美原则：精益生产中标准作业、自工序完结、良品条件创建与维持、质量内建、安灯控制、防错与纠错机制、变化点管理、全员生产性维持（TPM）等术语之下，都有一套品质维持的理念、原则与方法，这些原则和方法同样可以指导智能制造的建设。 2）智能制造，精益生产的有效使能手段 传统精益生产目视管理有很多很有效的手段和方法，比如5S管理、安灯、标准作业三票、可视化看板等方法。这些方法可以直观地提示发生问题的区域、工位、或是机台、材料等信息，但是要深究问题的根本原因还需要大量的观察与分析，当变异的条件发生变化时，会给分析带来很多困难。
数字化工厂内容 数字化工厂的具体内容应该是建立一个以三维虚拟炼厂为基础的集成管理平台，集成工程设计、生产运营、机动设备、环保安全等各种动态静态数据，运用三维可视化技术，提供企业资产信息全生命周期管理、具备高度可配置化应用的系统，是对企业信息管理系统的扩充应用。在物理资产从产生、运营到退役的全过程中，提供资产信息的工程设计、数字资产移交、整合与生命周期管理、技改变更、运行维护、动态展示、信息查询和模拟演示，能够为规划、设计、施工、运营等部门提供准确数据支持的管理环境。 1 三维数字化工厂的关键技术 1.1数字化建模技术 需要建立装置设备模型、生产环境模型、工艺模型以及生产管理模型等。三维数字化工厂是建立在模型基础上的综合应用管理系统，所以数字化建模是数字化工厂的基础。 1.2优化仿真技术 在数字化建模的基础上，对生产系统装置设备布置、三维数字化工厂技术在中石油炼化企业中的应用加工能力、加工路线等各方面进行动态仿真和优化。 1.3虚拟现实技术 文本信息、图表和二维图纸很难满足数字化炼厂的需求。随着三维技术发展，具有沉浸性的虚拟现实技术，使用户能身临其境地感受装置的设计建造过程和生产加工过程，使用户对现场工艺的了解更全面、更准确、更便捷。 1.4软件之间的重组和集成 数字化工厂软件模块之间以及和其他软件模块之间的信息交换和集成。 1.5应用工具 产生虚拟环境的工具集、各种数据转换工具、设备控制程序的生成器、各种报表的输出工具等。 2 三维数字化工厂的特点 2.1直观 最自然、全景式、实体化、融合的三维虚拟现实工作环境，如实地描述和反映设备的实体关系，基于角色的用户界面，满足不同用户需求。
智能制造下数字化工厂所具备的优势 随着智能制造的浪潮来袭，通过工业物联网实现的数字化工厂也被越来越多的工厂所认知，但很多人并不清楚传统工厂的弊端到底有哪些。 1.传统工厂：人工统计，效率低且不准确 在中国很多传统的中小型工厂中，对于设备生产数据的采集，几乎完全依靠人工完成。流动的人员、散落的数据，导致数据的保存成了一个巨大的问题。同时人工统计的效率也非常的低，往往都是每天下班或者每周进行一次统计，完全不能进行实时生产数据更新。 此外，数据对于设备而言有着时效性和历史数据参考性的关键作用，据羿戓技术文件编制所了解，从底层操作工的数据记录-数据分析-数据反馈-管理者的决策，中间的环节让数据的时效性大大降低，同时人工的记录统计也会造成数据不准确等问题，而且庞大的数据计算分析，对于人力是一个非常大的耗损。 其次，历史数据对于设备的维护具有参考性的意义，但是传统工厂的数据，靠着一张张的记录纸或者大量的Excel表无疑是给未来的工作又增添了难度，而且工厂不能控制人员的流动，每一次的交接都可能导致数据的流失。 2.数字化工厂：设备联网，数据自动上传反馈 而在数字化工厂中，物联网的概念就被运用到每一台设备上。设备与设备之间，早也不是信息孤岛，而是将人、设备，通过数据建立紧密联系。一个工厂管理者可以在手机或者PC终端观测到每一台设备的实时数据，而且可以随时收到设备的状态提醒。 比如你设置了：轴承的温度超过80度，提醒温度过高。当设备高于80摄氏度时，就会立即收到提醒，实现了收集、分析、反馈的同步进行，大大缩短了时间，提高了决策的效率。 除了收集、计算、反馈等“去工人化”的功能，设备联网之后，还有一大好处就是数据的存储。大量历史数据，包括设备损失数据，也给后期工厂设备的很多操作都提供了参考意义。之后，再遇到工厂的人员流动，这些数据依然可以随时调用并完善保存。 3.传统工厂：设备意外停机频发，造成大量损失 除了数据的管理问题，传统工厂还有一大痛点，那就是经常遭遇意外停机。意外停机不仅造成了生产的停滞，而且对于设备造成的隐性破坏不可估
上海电科所数字化车间系统方案文件 上海伊沃信息技术公司 2013年03月29日
伊沃文档控制记录1、文档更新记录 2、文档审核记录
文档说明 内容摘要： 本文档是伊沃信息针对上海电机系统节能工程技术研究中心有限公司（以下简称：电科所）数字化车间项目的技术解决方案。本技术方案的内容包括项目背景、行业特点分析、电科所数字化车间系统目标与需求、伊沃数字化车间应用模式、报价方案、公司介绍等。 基本假定 本文档是在伊沃信息与电科所就本项目进行了多次交流之后完成的方案，用于前期对项目的理解、实施内容确认、探讨，并不作为最后的实施稿。 最终的实施稿在后续的业务细化访谈后形成。 参考资料 《电科所数字化车间信息系统会谈纪要》 另外，方案中可能会涉及到电科所提供的资料，以及电科所网站上的部分资料。 特殊说明： 提交时间：2013年3月29号 文档版本：1.0 状态：发布 本技术方案是伊沃信息公司专为电科所制作。电科所以及第三方单位或个人未经上海伊沃公司许可，不得传播、引用，以及复制本技术方案。
目录 1项目背景 (5) 2电机行业分析 (5) 2.1电机行业特点 (5) 2.2电机行业信息化关注点 (5) 3电科所数字化车间项目需求 (5) 4伊沃信息数字化车间MES系统方案 (6) 5基本报价方案 (8) 6公司介绍 (8)
1项目背景 电机是我国最重要的基础工业之一，生产厂家众多，多年来，电机行业的利润不是体现在品质上，而是在简单而廉价的劳动力基础上建立起来的优势。而随着劳动力结构的变化，这种优势正在减弱，这就倒逼着我们的电机行业必须在以数字化和自动化为特征的新的生产方式上重新建立优势。制造车间数字化就是在这一背景下因运而生的。 在电机的制造过程中，生产计划高效执行从某种意义上讲甚至比计划制订过程本身更加重要，制造企业迫切需要提高制造车间的可视化水平，在优化资源配置、优化生产过程的同时，实现车间执行、控制过程的高效管理和控制，实现由上(MRPⅡ/ERP)至下(设备控制层/SFC)的信息集成，提高快速制造响应能力，如何通过先进的信息技术实现车间的数字化管理将是制造业企业面向未来市场竞争的最核心法宝。 2电机行业分析 2.1 电机行业特点 产品系列多，型号多，属多品种小批量； 产品设计以变型设计为主； 对工艺设计要求高； 产品交货周期短，市场竞争激烈； 对生产自动化程度要求高。 2.2 电机行业信息化关注点 建立统一规范的设计、工艺与生产管理平台； 车间数字化 办公无纸化 3电科所数字化车间项目需求 1）通过合理的计划排产，提高每台设备在相同加工时间内的加工批量，减少设备的安装准备时间。一方面提高设备的利用率，另一方面减少设备引起的产能瓶颈。 2）通过及时收集现场作业数据，反馈生产进度，车间管理层可以实时监控车间现场的生产情况，针对异常情况及时采取相应措施。
数字化工厂信息系统结构研究 数字化工厂是以制造产品的企业为核心，由核心企业以及与之相关联的成员构成的动态联盟，通过数字化工厂信息系统有效地管理和利用联盟的数字化信息和数字化信息流，实现成员之间的高度协同工作和资源共享，为客户提供满意的产品。本文基于数字化工厂的基础应用平台采用系统交互与集成方法，通过对数字化工厂信息系统的组成及其已有技术基础的分析，演绎数字化工厂信息系统的实现设想与结构，抽取数字化工厂信息系统公共服务。 1 数字化工厂信息系统及其特征 数字化工厂最重要的原料是关于产品和市场的信息啦)，信息经过各种数字化处理后，成为其决策及行动的知识方案。其运作模式可以概括为产品开发过程数字化、产品制造过程数字化、产品本身数字化、产品销售过程数字化、技术支持与服务过程数字化、经营决策过程数字化、信息与知识数字化及其信息与知识共享。 数字化工厂信息系统是数字化工厂产生、处理、传递、储存和利用数字化信息的系统和工具。通过它控制数字化工厂的信息和信息流，进而达到控制、管理、利用物流和资金流以及协同工作的目的。并且，数字化工厂的每个过程和功能领域都需要其信息系统支持。 (1)从应用角度来看，在产品设计过程和功能领域中，需要CAD、CAPP、CAM、DFX和PDM 等分、子系统。在产品制造过程和功能领域中，需要经营计划、主生产计划、车间作业计划、库存控制、制造设备自动化控制等分、子系统，此外还应该有质量控制系统。在销售服务过程和功能领域中，需要客户关系管理。在经营决策过程和功能领域中，需要决策支持系统，以及其他日常事务处理系统和工具。在资源供应过程和功能领域中，需要有供应链管理和人力资源管理等系统。在财务核算与控制过程和功能领域中，需要财务核算与控制系统。其他公共系统和工具，如电子邮件、字处理、电子会议等。 (2)从支持应用的支撑系统角度来看，需要支持这些系统的平台和工具，如操作系统、通讯网络、各种数据库管理系统等等。 2 数字化工厂信息系统的实现设想 为了满足数字化工厂对信息交换／共享和协同工作的要求，数字化工厂的信息系统必定需要信息交互和系统集成。数字化工厂成员信息系统之间的信息交互和集成可以有两种方法：点对点的交互与集成方法和基于基础应用平台(或称为基础集成框架)的交互与集成方法。前者应用广泛，后者则是目前研究和开发的热点。 由于实现信息交互和系统集成方法是在需要进行信息交互和集成的系统内部和系统之间的交互点，使用特定的通讯设施和编程技术开发接口，这就是点对点信息交互和系统集成(如图1所示)。点对点方法提供了一种在部门级解决方案或应用程序家族之间实现信息自动交换的手段。