数字化工厂中的工厂物流
江衡仿真
一．传统制造业的物流规划有如下问题：
1, 以模仿性规划为主。规划工程师根据生产产品的种类、形式，通过对同行业企业的调查、类比，估算出所需设施配置。
整个规划过程以手工计算为主。
2, 对产品的结构、生产工艺、生产规模等缺乏足够的考证。
3, 分析都是在二维的图纸上完成的，沟通性不好。
真正的效果只能在实际系统运转后才能发现，可调整性差一旦发现有重大的布置不合理处，则进行再次调整，重新返工，从而造成重大损失
4，规划的周期长，工作量庞大。
5，无法考虑整体工序而实现生产区域以及其它资源配置的优化。
6，财务没有独立的物流成本核算，而是纳入到普通的成本分析中，使传统的成本方法掩盖了物流成本中被浪费的部分。
7，管理上，物流规划方案无法完全落实，物流管理缺乏力度，最终使得生产企业因物流不合理而造成产品成本增高。
二．针对以上的问题，产生“数字化工厂”中的物流概念：
1，企业的物流主要集中在生产物流，企业生产物流的边界起源于原材料、外购件的投入，止于成品仓库，贯穿生产全过程。
2，客户希望购买的价格里只包括材料成本和加工成本，而不希望有过多的管理，以及生产企业内部的物流等辅助成本。
3，数字化优势与自动化技术的结合，可以优化产品成本结构，最大限度降低辅助成本，从而提高企业核心竞争力。
三．数字化工厂解决工厂物流的优势:
能对生产制造企业物流进行规划分析、辅助设计和评价的最简单、最经济、最有效的方法。可以在计算机上模拟产品进料、加工、库存、搬运、出库等活动，从而获得最优物流方案。
可以有效实现：
A.全面优化物流的规划（根据产品种类；生产形式；生产规模， 对企业的管
理生产营销全过程；尤其是每个工序及工艺进行数字化分解，建立模型，进行配置和优化）
B.缩短规划周期(只需要根据工厂和工况进行系统配置计算)
C.有效进行物流的资源配置和调整。（在现有的生产过程中根据已有的资源情
况作出最合理最高效的配置，并进行及时合理的调整）
D.精确的物流成本估算(由于每个工序和工艺都考虑在内,所以对成本的计算
是十分精确和全面的)
E.有效进行物流的管理，从而降低物流成本。（通过模型的建立和系统的优化
来实现)
江衡仿真专业的数字化团队可以助力企业：
z在工厂建立之前，在电脑中建立逼真的3D虚拟工厂，实现身临其境的工厂漫游。并通过空间分析发现新车间及生产线配置和布局规划的潜在问题，找到最佳的解决方案。
z对于工厂的外部物流、内部物流以及生产线上的工艺流程进行3D
可视化的物流过程仿真，验证物流和工艺过程，发现物流瓶颈； z对装配线进行装配过程的3D可视化仿真，从而实现装配工艺优化、制作三维操作指导书、人机工程学优化、操作过程培训等目的
z基于物联网技术，与工厂现有MES、PDM系统结合实现生产线状态的实时监控；合理的生产过程的综合管理与监控。
汽车工业是机器人应用最广泛的领域，汽车制造的高度自动化使得机器人越来越多地出现在工厂里。然而这还不够，互联时代对工业制造提出了更高的要求，自动化工厂进一步升级，增添了互联的概念：把工厂的机器以及人连接到网络中去，机器与机器之间、人与机器之间实现对话。 依托信息物理系统(CPS)和信息通信技术的结合，工厂将引入大数据技术进行分析优化管理，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，最终将实现自动化、智能化、互联化的生产制造。 在德国人的概念中，能实现这种制造方式的工厂被称为智能工厂。工业4.0战略的展开方向之一就是智能工厂。在这场新的变革中，汽车制造商、零部件供应商、软件提供商等站在各自需求角度对智能工厂都有着各自的解读，也因而带来了不同层面的实践，以及不同形态的智能制造解决方案。 广泛应用于汽车行业的自动化、数字化、智能化车间，已经成为汽车智能制造的重要载体。在这里，可以看到的工人越来越少，取而代之的是一只只效率和精准度更高的智能化机器手，越来越多的关键工序已经由机器人代替工人。近年来更是出现了“无人化”车间，弧焊、点焊、装配、搬运、喷漆、检测、码垛、研磨抛光和激光加工等复杂作业全部交由工业机器人来做一条传送带，上百台不同类型的机器人分工明确、林立两边，只需短短的1分钟，一辆完整的汽车就在机器人的“手忙脚乱”中“诞生”了。 在我国，工业机器人最初主要用于汽车及工程机械的喷涂及焊接。随着汽车需求的不断增长，工业机器人已经广泛参与到汽车生产的四大工艺以及汽车关键零部件的生产。在汽车车身生产中，有大量压铸、焊接、检测等应用，这些目前均由工业机器人参与完成，特别是焊接线上的焊接机器人在汽车制造业中发挥着不可替代的作用。焊接机器人是在工业机器人基础上发展起来的先进焊接设备，是从事焊接（包括切割与喷涂）的工业机器人，主要用于工业自动化领域，其广泛应用于汽车及其零部件制造、摩托车、工程机械等行业，在汽车生产的冲压、焊装、涂装、总装四大生产工艺过程都有广泛应用，其中应用最多的以弧焊、点焊为主。与人工相比，使用机器人焊接具有质量稳定、效率大增、更加安全等三大优势。 在汽车内饰件生产中，则需要表皮弱化机器人、发泡机器人、最后的产品切割机器人。汽车车身的喷涂由于工作量大，危险性强，通常都会采用工业机器人代替。近年来，适应现代汽车制造技术柔性化、灵捷化、智能化、信息化的发展趋势，国内汽车制造业在汽车生产中引入了AGV (又名移动机器人）技术，使汽车装配的生产组织、信息管理和物流技术等方面实现了质的飞跃。 在德国博世洪堡工厂的一条液压产品生产线上，所有零件都配备一个独特的射频识别码(RHD)，并能同沿途关卡自动对话，当工件到达某个工位时，显示屏上就会相应提示员工所需处理的具体工作内容，而每一个工位也可以根据员工的个性化设置进行自动调节。 博世在全球超过250家工厂里应用工业4.0的理念和技术，其位于中国苏州的工厂也是其工业4.0试点基地之一，在那里，从基础的无纸化办公到自动备料系统的实施都已经——成为现实。在未来博世的工厂里，一台平板电脑的视频图像上会给出所显示部件的综合信息和维修指令，工人可以直接通过触摸屏处理这些信息。 而德国蒂森克虏伯集团董事会主席海里希·赫辛根(HeinrichHiesitiger)认为，工业4.0概念的推行是要做很多前期准备工作的。比如必须要做好IT基础设施的准备，网速要有保障，而且这些新的基础设施还要能整合到现有生产设施当中，才能保证以高效的方法来传递和输送大量信息和数据。 现在，蒂森克虏伯集团希望将2300多个不同地点的IT网络能够通过高速和超宽带宽的基础设施联系起来。还有一个重要的前提是生产设施的自动化。2014年11月，蒂森克虏伯发动机系统(常州)有限公司正式开业，这家发动机系统生产基地将为中国生产发动机缸盖罩盖模块总成。
数字化工厂系统概念详解 在经济发展迅猛的今天，为了更加有效的改善管理体制，顺利的实施建筑生产施工过程，实现精益管理，数字化工厂这一新型管理模式呼之欲出，由于建筑产业现代化的推进，建筑构件的生产施工需求不断增强，越来越多的PC工厂出现在全国建筑业的市场上。如何有效的管理生产、保证建筑构件质量成为了业内普遍关注的问题。 沈阳卫德软件公司通过分析PC工厂的生产任务及数据、流程，从根本上了解PC工厂的基本需求，特为PC工厂定制了适应其生产运营需求的软件系统——数字化工厂管理系统，主要针对建筑构件生产材料从采购入库，再到生产，直至最后施工安装的一系列产业化流程进行合理配置与管理。 那么，数字化工厂具体是一个什么样的概念呢？ 数字化工厂，从系统结构上分析，主要包括以下六点： 1.生产控制数字化：生产制造执行系统MES，柔性制造系统FMS，在线控制与管理系统的集成； 2.设计研发数字化：计算机辅助生产，完善专业开发工具，缩短产品开发周期，提高产品开发效率； 3.物流产品数字化：二维码数据采集，RFID产品识别； 4.办公管理数字化：建立企业资源管理体系，完善供应链管理和客户关系管理，打通设计、生产、管理通道； 5.生产设备数字化：计算机辅助制造系统CAM，信息港系统建设，安置和基建的跟踪； 6.运营决策数字化：建立绩效评价体系，监控核心业务流程，实现可视化管理。 卫德软件公司的研发工程师认为建筑企业的数字化优势具体体现在以下两点：首先信息技术的发展，加速了知识的传递、加工和更新，提升了生产型建筑企业有效利用信息的能力，从而提高了企业的工作效率和生产能力，提升了企业的核心竞争能力。其次智能化技术的发展，提高了员工的满意度，提升了企业管理水平，提高了企业的工作效率，也影响到了企业的生产、运维、安全以及企业文化、企业形象等众多方面。
一 Quest概述
Part: 物流过程中的产品 Source: 产生part并将其输送到仿真系统中的部件 Buffer: 用于物料缓冲 B ff Machine: 机器 Labor: 工人 用于运送 操作部件 工人，用于运送,操作部件 Conveyor: 传送带 Carrier:运送装置 Sink: 相对于Source，用于接受系统处理好的Parts Logic: 用仿真控制语言编写的逻辑控制程序 Class: 用于创建一个及以上数目的element 并且这些 用于创建一个及以上数目的element, element拥有相同属性； Element：继承class属性的实体；
https://www.doczj.com/doc/7716061088.html,
软件中class 和element的系统命名规则： 以Source为例：Source1为class名，Source1_1 为Source1这个class 下的创建的一个element 下的创建的一个element。 其它实体命名依次Source1_2，Source1_3……。 （当然建立class时可以自己命名，生成的element （当然建立class时可以自己命名 生成的element 则自动如上依从class命名） Quest中Class和Element类型：AGVs, Quest中Class和Element类型：AGVs AGV path systems, buffers, controllers, conveyors, labor, labor power and free path systems sources systems, sources, sinks, and machines
https://www.doczj.com/doc/7716061088.html,
加快数字化工厂建设步伐，追赶未来制造 ——中益机械两化融合综述（二） 三、2018年度数字化工厂技改项目 （一）项目背景 当前公司效益良好，订单量不断增多，但是交货速度总是跟不上，月准时交付率徘徊在72%左右。通过调研分析，存在以下问题：首先，公司拥有数控机床、加工中心、滚齿机等加工设备196套左右，其中加工中心19台，数控车间60台，滚齿车间117台。在目前的情况下，无法得知每台设备的运行效率，设备完工数量靠检验员人工数据录入，而且很多时间都是产品加工完了再开派工单，检验员通过派工单录入完工数量。数据上报存在严重的滞后性，从而也影响到生产计划排产。由于存在有些设备满负荷运行，有些设备却是停机状态，管理人员无法直观地、及时地获取现场设备运行情况。而在计划排产方面，由于没有数据支撑，只能根据订单的金额及交货日期进行粗糙式排单。 其次，机代码重复使用效率不高，分布式存储在不同的地方。有些机代码需要在电脑上编写，然后使用U盘等工具拷贝至数控设备上，甚至一些重要机密的机代码只被个别编程员掌握，这些机代码没有服务器存储，随着编程员的离职而不知去向。机代码的修改之后的新版本与老版本之间没有形成关联式管控，往往只是直接在原文件上编辑或者另外存为以日期作为区别的新版本文件。当出现多次更改之后，也同时保存了多份文件。
再次，公司有一条农用密封盖半自动化产品检测线，为提高检测效率须改造为全自动数字化检测线，另外还需研发农用变速箱、汽车正时链轮两条数字化检测线。 （二）项目目标 通过三界新厂的数控、加工中心、滚齿车间的MES项目实施，实现设备机联网，可视化管控设备运行状态，三界新厂的月准时交付率至少提高到92%。 （三）项目需求 1、功能要求 （1）设备运行状态监控。可以通过现场大屏幕的方式，按照每个车间的设备现场摆放顺序布局电子屏，实时查看每台设备的运行状态。屏幕需显示如下信息：每台设备的当前运行状态（运行、停机、待机、调试），每台设备的实时可用率（加工时间/计划时间），每台设备的实时产量和加工进度，设备总利用率（运行/全部数量）。PC 端：能够统计每个设备的OEE，提供每台设备的时序图、主轴转速、主轴倍率、主轴负载、当前程序版本号。每个设备的历史产量、加工任务、加工用时、合格率等。 （2）报警管理。实现设备故障报警提示功能，当机床出现严重故障导致机床停止运行时，通过金蝶云之家消息推送给设备管理人员。 （3）生产管理 实现与中益MES系统进行数据集成，主要功能如下：MES系统提供工单信息给机联网系统，工单信息包含工单编号、生产批号、规
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
虚拟现实简称VR也泛指“计算机模拟仿真”或者“虚拟世界”。为了建立这个虚拟环境，高性能计算机将大量的数据转化为立体的三维图像，给观察者像在现实世界中同样的视觉感受——虚拟世界 看上去是真的。实际上这样的虚拟环境可以独特地取代许多领域和运用的现实环境，如果它适用于 模拟一个详细定义的现实环境。 汽车的虚拟未来已经起步网络世界已经从简单的程序发展到十分严谨、意义重大的工业化工具。使用者可以在虚拟环境中漫游，实时交互甚至可以改变他周围的虚拟世界。现代虚拟现实视觉系统 有通常被称为自动沉浸式虚拟环境或简称为CAVE ——一个电子化沉浸式环境，在这个环境中观察 者被最多六面实时投影画面的墙体包围。使用者戴上特殊的立体眼镜后就可以看到一个他所处虚拟 环境的空间三维影像。 从初步概念到系列产品——前所未有的快速和高效虚拟仿真在当今的汽车工业是不可或缺的。当原来建立的一些原型样机进行组件高级测试时，现在规划师、设计师和工程师在同一个数字模型 上工作，在屏幕上优化这个模型，如果有必要，将模型数据通过数据线同时传输到全世界各地。这样减少了研发成本，特别加速了研发过程，提供了更快的市场化时间。虚拟现实更深远的优势在于 使用者可以在最初的时间点上及时评估不同变量—甚至是最初为表达一个设计新概念的参数可以 在虚拟现实中显示出来，为虚拟仿真提供了数据。牢固地掌握这种计算机辅助仿真技术是宝马设计 团队将原来开发新车型所需的6年时间缩短为现在2年半的先决技术条件之一。 汽车成为虚拟事物为了测试新车的设计和概念，虚拟现实工程师将计算机中保存的数据收集起来，并在这个基础上构建初步3D模型。在这个过程中，计算机将整车数据细分为三角面体也就是多 边形体。也就是说，计算机向虚拟网络中添加了描述汽车设计和布置几何元素的网格体。然后特定 的色彩和表面特征根据它们实际特征和属性被赋予各个单独的部件。最后，向观察者实时地从各个 视图和透视方向展示高度真实的设计结果。 在江衡仿真看来，虚拟仿真的高超之处生成虚拟环境运用的复杂方法符合明确的意图：提供一 个清晰的蓝图替代一大串繁杂的数据，创造一种人们易于感受的视觉形式。如果这些数据全部以数 字和图表的方式作为列表印在纸上，没有人将对自己所见的东西有所概念。所以数据只有转化为三 维展示模型，它能够整合人类大脑独特的能力来利用大型、高性能计算机的计算能力直观地处理图片。然而在很多领域，单纯的视觉表达是不充分的—例如评估汽车的声学、控制功能和安全性方面 或者其单个组件。 在这种情况下，一切依赖于组件所使用的材料及其属性。在彻底的分析之后，计算机提供了大 量的具有高标准精度的描述未来汽车的信息。工程师可以在虚拟环境中从各个角度观察考虑汽车， 解剖汽车任何他想要观察的部位，行为测量，在汽车中漫游，放大或缩小图像的大小。运用相应的 软件，他甚至可以在虚拟现实中驾驶汽车，检查这个过程中产生的噪音和声响。另外（这实际上是VR的高超之处）他甚至可以直接在虚拟环境中驾驶虚拟车或者说是一个驾驶模拟器，从而在虚拟道 路上测试特定技术部件的质量和特征却不危及其他的道路使用者。最后，至少包括整车的破坏性试 验现在也能在虚拟环境中实施。 超级计算机为了利用全部的设备，成熟、高度专业的软件是必需的。实际上宝马研发创新中心 的虚拟现实技术中心（VRC）有极其庞大的具有特殊功能的玻璃显示墙，其中又隐藏着极强能力的计算机：一台计算机并联了几个处理器来处理庞大的数据集群，大型投影仪以投影到投影墙毫米以下的精度来传输图像。戴上特殊的立体眼镜，使用者驾驶进入这个的投影的环境，那样的立体眼镜只 能让右眼看到右面的立体图像，让左眼看到左面的立体图像。 这两个通道的图像随着观察者不同的位置和观察角度即时变化。使用3D鼠标或者3D操纵杆，使 用者可以在虚拟环境中漫游，传感器捕捉他的每一个动作并立即形成正确的透视图像。这个过程是 实时的，计算机的功能使使用者与图像交互，对他所观察的一切做出直觉的反应。
新工厂的精益布局方式 与传统的“以资产为核心”的布局方式截然相反，精益工厂布局从顾客开始,然后围绕作业员工来设计工序流动。资产为核心的布局方式先从设备、工装开始,最后再考虑工序的流动。 精益布局的目标是为了使作业流程中的浪费和过载最小化，同时增强现场的目视沟通。以下是评估和设计精益工厂布局的常用工具:?价值流图分析–观察整体的材料和信息流动,理解其内在的关联。?办公布局"意大利面图"–画出员工移动的路线来识别无效的移动。 关系矩阵–识别流程和资源之间的内部顾客和供应商关系从而确定适当的位置。 物流评估–理解在不同顾客需求下工厂中的材料和人力的交通繁忙度。 生产准备流程(３P)–重新评估现存的生产设备，或按照精益流程原则设计新的生产线。??新工厂的布局，应该减少或消除产品和物料的大量搬动时间。此外，若把供料(组装)工序,具体放置在生产线的物料被消耗在下游产品上的装配点上,将会减少搬动和等候时间。 应该为新企业进行一种纸上模拟仿真,将工厂布置成精益结构。用创制一张大纸布局的办法,来开始资源的布局,表明了新精益生产线的所占面积。让团队参与时,所用纸张越大越好。标记出所有不能搬动的物体(“界标”)，如电源地沟、房间立柱、排水沟、大型的搬动费用昂贵的设备和其他永久性的建筑结构等。对于每一种确定的资源装备，按照图纸设定比例,准备好同比例尺寸的纸样。 从最靠近顾客的点(通常是发货点)开始向上游工作,把算出的资源装备的纸样,顺着混合产品的流程图进行布局。对可以使搬动量最小，以及使产品从一个工位到另一个工位的流动最佳化的所有想法，要加以检验。对所有用于产品生产的辅助性夹具、支架和小车，都要制作相应比例的纸样,虽然它们本身并不是资源装备。一定要为所需物料的搬动留出容纳的空间，例如自动装卸车的通道和大型的物料集装箱。要把工位设计得紧凑些，但是对操作人员，要尽可能符合人机工程学的要求。 最佳生产线的设计必须不受当前遗留的工作流的限制。头脑里要考虑到“界标”，布局时应该在没有障碍的为理想的生产线准备干净的空地上。最佳的布局可能会建议横穿一条现有的通道。通道并不是一种界标！要牢记OSHA(职业安全与卫生条例）的规定，以及环境与安全性的考虑，最佳精益方案的车间场地布局,应该优先于先前任何主观武断的阻塞性布置。?如果钱不成问题，就可搬动任何东西和每一样东西。作为一个实际问题,有一些物件的搬动，也许是太昂贵而负担不起的。对于某些搬动来说,从投资的回收看来,搬动到新的地方就不能认为是正确的。具体的实例包括：安装在经过特别工程设计的混凝土底座上的重型车床、污秽而危险的工序、需要特殊通风或维护要求的EPＡ（工程实践修正)工序，或吵闹的工序等。应该将实用而价格恰当的办法,推荐给最后的生产线设计，以便使精益生产管理方法的作用达到最大限度,并且显得通情达理。?在结束布局时，所有这些问题都应该考虑到。在完成时,团队的全体成员，都必须同意新的生产线的设计。程序指导委员会还必须对新的精益生产线的布局，给予批准和签字。然后,应该把采用资源装备的纸样所进行的纸张布局,转变为一张正式的企业布置图,这通常要由生产或设备工程师，使用CＡD系统来进行。根据最后的布局,必须制订安装生产线的设备计划。这通常涉及风道的设置和电线的布线、钳工桌的重新搬动，以及和索具公司和其他承包人签合同等。如果新的布局需要生产关停一段时间,也必须对关停和重新布局制订计划。 工场规划布局较为复杂，没有统一的模式，还是要看我们的具体情况，以下思路仅供参考： 1：基本思路（以流水线、或形成一个流生产型态为例子） 1）确定厂房的平面图(尺寸)； 2)产品的工艺流程图、生产线布置图、生产单元布置图、周转库（店铺）布置图、成品库布置图、原料库等（布置图均核算占用面积）； 3)确定车间大物流、分割生产单元位置、确定车间通道及物流方式(笔直流为宜）； 4)按分割好的位置、物流型态，摆放生产单元（一条线一条线的布置）、店铺布置； 5）核算车间能耗(水、电、气、油等),规划设计总桥架,生产线桥架,按桥架要求施工；
数字化工厂建设方案v2
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、校对、审核、批准直至归档的流程管理，体现出产品从概念设计、三维产品设计、二维工程图出图、有限元分析等各个环节。 实现产品的工艺设计流程。从定义工艺模板开始，完成机加工、数控加工等工艺的编制与工艺流程的管理，以及生产过程需要的派工单、检验卡的定义与使用。统计各种工艺数据。 实现数控设备的联网，结合视频监控，形成对生产现场设备运行状态、设备运行参数和设备现场环境的实时监控。可以在局域网上任意一个经过授权的
经济学家、中国社科院学部委员吕政前不久总结，从1949到远期2049年上下一百年的时间维度来看，中国制造业的发展可以用简单的12个字来概括“从无到有，从少到多，从大到强”，中国毫无疑问的成了世界工厂。 但同时，吕政教授也认为现在的中国制造也正面临很大的麻烦。造成问题的原因有很多，但核心的有这样几个。首先是固定资产投资增速和5年前相比下降了两位数。其次是中国大规模的基础设施建设已经逐渐减少。一直占中国经济增长大头的房地产开发也已经从之前20%增长降到5%左右。市场需求变了，制造业的景气也结束了。更何况，人口红利消失带来的成本上升，也让人力成本占比极高的制造业举步维艰。 在众多制造业细分行业，装备制造业又是受伤害最大的一个行业。因为无论是基础建设，还是房地产，用到最多的制造业产品，除了水泥沙子等大宗原材料，剩下最重要的就是装备制造业这些施工设备。其实即使宏观环境没有变化，制造业可能也面临转型升级的问题。欧美等发达国家的制造业已经更早遇到了需求不足和成本过高的问题。相比较而言，中国市场的宏观环境已经不能算差。涉及多区域运营的跨国公司在这方面有更切身的体会，英特尔中国区总经理夏乐蓓在2015年9月18日第九届政企信息化策略研讨会上就表示，中国在任何行业的发展速度都很快，尤其是制造业，在全球来看都属于增长速度最快的国家行列。 正因为有了这样的发展空间。在有挑战的地方，就存在机会。高额固定资产投入带来的快钱不好赚了，中国制造业到了苦练内功的时候，尤其装备制造业是其中最大的门类，也是中国制造2025最重要的门类，所以装备制造业的问题可以上升为整个制造业的问题。 这一切对于工作在装备制造领域十余年的“青岛冷箱”数字化IT项目经理耿峰来说有着最直 观的认识，在他看来中国传统装备制造业本身就面临产品创新不足和内部有待优化两大问题。而这些问题可能之前因高增长被掩盖了。要解决这些问题，他的观点是：“产品创新需要利用先进制造技术（IT技术、自动化、机器人等）提升工艺（提高产品吸引力）；内部优化则要使用精益制造的模式，从各个环节杜绝浪费。” 而要实现这两种转变，装备制造业马上要面临的问题就是提高对新兴技术的运用。换言之，就是利用IT，将传统工厂升级为数字化工厂。数字化工厂的建设已经成为装备制造业现阶段最重要的任务，但搭建数字化工厂并不是一蹴而就的，首先就要让IT环境适应从研发，到制造，再到后期运维，甚至产品（智能化产品）带来的弹性业务，高密度计算和全程数据可视化。 装备制造业在信息化的建设上走的都相对较早，有比较完整的基础。基础网络、PDM、HR、CRM、ERP等平台基本都建设完成。而当下马上要做的就是云计算上的部署。在英特尔全球数据中心企业应用总监Patrick Buddenbaum看来，企业的业务在发生变化时，云计算非常值得去应用，因为这样企业就有了非常灵敏的业务支持环境。 正因为如此，基于英特尔X86服务器实现虚拟化在装备制造业当中正变得非常主流，同时再部署云计算时也更加得心应手。正是因为有了标准化的工业标准架构，可以很好的降低TCO，同时在业务基于云后，可以明显缩短企业内部的业务部署时间，在工厂每一个环节都可能提出IT 需求的时候，都能提高响应速度，提高制造业内部IT部门的服务水平。 由于之前所讲到的，装备制造业的IT建设较早，所以企业内部往往已经有了成熟的IT架构。
数字化工厂技术发展与展望 摘要：制造业对一个国家的经济和政治地位至关重要,以及它在21世纪工业生产中的决定性的地位和作用，很多国家尤其是美国等西方发达国家都把制造业发展战略列为重中之重。随着各种现代制造技术与软件系统产生、研究与实践的不断深入，“数字化工厂”(MPM)技术与系统也就应运而生了，“数字化工厂”技术与系统作为新型制造技术与系统，是制造业迎接21世纪挑战的有效手段。本文通过对数字化工厂技术的关键技术及其发展趋势进行讨论，可以为在国内应用推广数字化工厂技术提供参考。 关键词：数字化工厂虚拟制造仿真技术 1 数字化工厂的概念 制造技术已从物质形式的制造向信息制造转变，产品中知识信息的价值占据越来越高的比例，这不但反映在产品本身，而且体现在产品的整个生命周期，特别是生产制造环节，随着信息技术的发展，不断出现了新的制造理念和制造系统，如FMS、CIMS、敏捷制造和网络化制造等。这些技术从制造的现实出发，对制造过程中产生的数据进行数字化，并对它们进行加工处理，产生相关信息，在制造系统中进行存储和交换，并直接应用于对生产过程的管理和控制，进一步可对信息进行分析加工产生相关知识，使制造系统的“智能”得到提高，通常把这种生产方式称为数字化制造。另一方面，随着仿真技术的发展和虚拟现实技术的产生，另一种概念的数字化工厂随之产生，这个工厂生存于数字信息世界，在真实工厂或生产过程还没有开始前，这个工厂在虚拟空间中运作，对真实工厂进行虚拟现实的仿真，提供优化的结果，这是现在数字化工厂主要研究和应用的内容[1]。 作为数字化与智能化制造的关键技术之一，数字化工厂是现代工业化与信息化融合的应用体现，也是实现智能化制造的必经之路。数字化工厂借助于信息化和数字化技术，通过集成、仿真、分析、控制等手段，可为制造工厂的生产全过程提供全面管控的一种整体解决方案。早在2000年前后，上汽、海尔、华为和成飞等制造企业均已开始着手建立自己的数字化工厂。近年来，随着国际竞争的不断加剧和我国制造业劳动力成本的不断上升，对设备效率、制造成本、产品质量等环节的要求不断提高，离散制造业中以汽车、工程机械、航空航天、造船为代表的大型企业已越来越重视数字化工厂的建设[2]。 数字化工厂最主要解决产品设计和产品制造之间的“鸿沟”，如图1所示为从工艺设计到产品设计的数字化仿真图。以前产品设计完成后，没有一个科学的转化渠道，仅仅凭借工艺人员、制造工程师和管理人员的经验知识进行生产工艺安排、生产计划制订，然后直接投入制造系统进行制造，对出现的问题只有在生产过程中解决。
数字化工厂虚拟工厂布局软件平台VR-Layout 江衡仿真 虚拟工厂布局软件平台VR-Layout JHLayout是江衡信息科技有限公司自主开发的虚拟工厂布局与仿真平台，提供三维虚拟环境中实现车间布局进行可视化仿真以及漫游功能。VR-Layout可以取代传统的二维布局软件，在实际生产线建设之前，对布局方案进行评估、修改，提高布局规划的效率。 ?实时三维布局功能 JHLayout能够方便的在三维环境中进行模型的移动、旋转、缩放等操作，实时对当前的布局进行修改并可视化。 ?物流路径规划功能 JHLayout允许让用户进行三维标识、三维路径规划与显示，在生产线布局时能够作为物流路径的显示，在旅游规划中能够作为旅游路线的安排。
?大规模数据实时处理能力 飞机及其加工工装数模通常包含大量曲面数据，这类产品生产线仿真要求能够对大规模数据进行实时处理。JHLayout具有强大的3D图形处理能力，支持超大量三维模型数据（1000万面片以上）的实时渲染，并支持光照、阴影等特效，能够在三维环境下对真实场景进行仿真。 ?三维CAD软件接口 JHLayout支持大部分主流CAD软件（CATIA、ProE、UG、Solidworks等）以及三维设计软件（如3dmax、Maya等）以及中三维模型导入，将多中三维软件中设计的模型放在同一环境中显示。 ?三维立体显示
JHLayout能够实现主动立体、被动立体、红蓝立体等多种立体显示方式，支持几乎所有的立体显示器、3D电视以及3D投影仪，让用户获得更真实的视觉效果。 江衡仿真专业的数字化团队可以助力企业： z在工厂建立之前，在电脑中建立逼真的3D虚拟工厂，实现身临其境的工厂漫游。并通过空间分析发现新车间及生产线配置和布局规划的潜在问题，找到最佳的解决方案。 z对于工厂的外部物流、内部物流以及生产线上的工艺流程进行3D 可视化的物流过程仿真，验证物流和工艺过程，发现物流瓶颈； z对装配线进行装配过程的3D可视化仿真，从而实现装配工艺优化、制作三维操作指导书、人机工程学优化、操作过程培训等目的 z基于物联网技术，与工厂现有MES、PDM系统结合实现生产线状态的实时监控；合理的生产过程的综合管理与监控。
工厂布局规划
如何做好工厂及车间的布局规划？ A新建—全新建厂规划 B现成—现成厂房规划 C原地—原地大幅优化 服装企业近几年的趋势是从沿海向内地及国外迁移，原有老厂也按新的生产模式改建。在新建或改建厂房时，如何实现更合理的规划？规划要适应缝制类生产5年~10年的发展，能包含自动流水线、自动设备、物联网等在生产系统的布局，符合工业4.0的扩展架构，能适应未来的柔性快速生产。 一、新工厂规划的方法
二、现有厂房升级的方案
总体规划产能—工厂规划总纲，做什么产品，做多大的量，决定着规划规模，是工厂规划永远的第一手需求资料： 1、产品BOM料表—了解产品的构成，从产成品向前梳理 垂直整合策略—确认零部件自制的程度，对自制零部件生产需作车间规划，对于外购与外协件需确定仓储需求，而往往自制零件的车间规划比总装还要复杂2、订单批量关系—“品-量”与“批-量”的分析，是大批量生产模式还是小批量定制化的生产，生产模式将不同 2、生产工艺流程—确认生产工艺，规划作业单元 3、工艺环境条件—确定特殊区域环境防护 4、生产作业工时—作为资源测算重要参数，需确认 5、物料包装规范—用于制定物料仓库的存储方式 6、成品包装规范—用于制定成品仓库的存储方式 7、辅助配套需求—用于配套设施规划需求收集 8、优化建议汇集—客户自身提出的当前困惑、存在问题、规划建议或在期望在新厂中实现的想法。
三、工厂规划功能区划Step1-整体规划原则Step2-资源配置测算Step3-人车物流动线Step4-厂区模块划分Step5-建筑轮廓设定Step6-精益优化方案Step7-立体物流动线Step8-楼层功能定位
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。”
江衡仿真之工厂布局
一、厂址选择 所谓工厂选址，是指如何运用科学的方法决定工厂的地理位置，使企业的整体经营运作系统有机结合，以便有效、经济地达到企业的经营目的。 (一)选址 选址包括两个层次的问题：第一是选位，即选择什么地区（区域）设厂。第二是定址。地区选定之后，具体选择在该地区的什么地方。 (二)工厂选址的影响因素 选择地区时的影响因素有： 1.是否接近于市场 这里的市场概念是广义的，也许是一般消费者，也许是配送中心，也许是作为用户的其他厂家。接近产品目标市场的最大好处是有利于产品的迅速。投放和运输成本的降低。 2.是否接近于原材料供应地 对原材料依赖性较强的企业应考虑尽可能接近原材料供应地，特别是与产品相比，在原材料的重量和体积更大的情况下，应尽量靠近原材料供应地。 3.运输问题 根据产品及原材料、零部件的运输特点，考虑应接近铁路、港口还是其他交通运输条件较好的区域。 4.与外协厂家的相对位置 5.劳动力资源 不同地区的劳动力，其工资水平、受教育状况等都不同。在有些特殊情况下，可能在某些特定地区才更容易提供符合某些特定要求的熟练劳动力等。 6.基础设施条件 对于一个工厂来说，有五项基础设施是需要在选址时予以认真考虑的：供水；电；煤气；排水；“三废”处理。某些企业要耗用大量的水，如食品制造、电镀等；而另一些企业如化学加工的工艺过程则需大量的电。对这些基础设施如不在选址时予以充分考虑，则会造成成本上升和带来不便。 7.气候条件 根据产品的特点，有时还需要考虑温度、湿度、气压等气候因素，如精密仪器对这方面的要求就比较高。 8.政策法规条件
在某些国家或地区建厂，可能会得到一些政策、法规上的优惠待遇，如我国的经济特区、经济开发区、某些低税率国家等。这也是当今跨国企业在全球范围内选址时要考虑的重要因素。 9.政治和文化条件 选址时对于一些涉及政治、少数民族政策、人文风情等方面的因素也不能忽视，否则可能带来严重后果。 选择具体位置时的影响因素主要有： 1.可扩展性 除了根据生产运作规模来规划和决定所需的面积外，还需要考虑到必要的生活区用地、绿地占地等。最重要的是要考虑到未来的可扩展性，一个工厂一开始就建设到容积极限，不留余地无疑是不明智的，应在选址时为将来的发展留下充分的可能。 2.地质情况 如地面是否平整，地质状况是否能满足未来设施的载重等方面的要求。 3.周围环境 所选位置能否为职工提供包括住房、娱乐、生活服务、交通等在内的良好生活条件。这也是能使生产运作系统有效、高效运行的必要条件之一。同时也要考虑科技依托条件，对于一些技术密集型产业，尤其是高新技术产业，应选择建在科技人员集中的地区，如大专院校和科研院所的附近，以利依靠雄厚的科技力量开发新产品。 二、工厂平面布置的分析程序 (一)对生产的物流的分析 高效的物流，就是能够充分符合生产工艺和产量变化的要求，是连续、均匀、顺畅的，而不是间断的、波动的、倒流的，符合生产从最初工艺到成品完成的全部生产过程对物流的要求。 (二)与活动范围有关联的分析 在进行布置规划时，除了以物流为主体来考虑布置外，还包括按照作为邻近性理由的活动范围的联系程度来规划布置的内容。在此阶段，暂不考虑现实情况的制约，仅仅是在理论上求出最合适的活动范围位置关系，以后再根据制约条件加以修正。 (三)绘制物流活动范围关联线图 在分析了物流活动范围相互关系后，以此为根据，将活动范围和工序展示在线图上，将这些活动范围转换成位置关系，称为活动范围关联线图。 (四)面积设定 关联线图完成后，必须估算生产经营活动范围的必要面积，并依据可利用的空间进行
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
新工厂精益布局规划 Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】
新工厂的精益布局方式 与传统的“以资产为核心”的布局方式截然相反，精益工厂布局从顾客开始，然后围绕作业员工来设计工序流动。资产为核心的布局方式先从设备、工装开始，最后再考虑工序的流动。精益布局的目标是为了使作业流程中的浪费和过载最小化，同时增强现场的目视沟通。以下是评估和设计精益工厂布局的常用工具: 价值流图分析–观察整体的材料和信息流动，理解其内在的关联。办公布局 "意大利面图"–画出员工移动的路线来识别无效的移动。关系矩阵–识别流程和资源之间的内部顾客和供应商关系从而确定适当的位置。物流评估–理解在不同顾客需求下工厂中的材料和人力的交通繁忙度。生产准备流程(3P)–重新评估现存的生产设备，或按照精益流程原则设计新的生产线。新工厂的布局，应该减少或消除产品和物料的大量搬动时间。此外，若把供料(组装)工序，具体放置在生产线的物料被消耗在下游产品上的装配点上，将会减少搬动和等候时间。应该为新企业进行一种纸上模拟仿真，将工厂布置成精益结构。用创制一张大纸布局的办法，来开始资源的布局，表明了新精益生产线的所占面积。让团队参与时，所用纸张越大越好。标记出所有不能搬动的物体(“界标”)，如电源地沟、房间立柱、排水沟、大型的搬动费用昂贵的设备和其他永久性的建筑结构等。对于每一种确定的资源装备，按照图纸设定比例，准备好同比例尺寸的纸样。从最靠近顾客的点(通常是发货点)开始向上游工作，把算出的资源装备的纸样，顺着混合产品的流程图进行布局。对可以使搬动量最小，以及使产品从一个工位到另一个工位的流动最佳化的所有想法，要加以检验。对所有用于产品生产的辅助性夹具、支架和小车，都要制作相应比例的纸样，虽然它们本身并不是资源装备。一定要为所需物料的搬动留出容纳的空间，例如自动装卸车的通道和大型的物料集装箱。要把工位设计得紧凑些，但是对操作人员，要尽可能符合人机工程学的要求。最佳生产线的设计必须不受当前遗留的工作流的限制。头脑里要考虑到“界标”，布局时应该在没有障碍的为理想的生产线准备干净的空地上。最佳的布局可能会建议横穿一条现有的通道。通道并不是一种界标!要牢记OSHA(职业安全与卫生条例)的规定，以及环境与安全性的考虑，最佳精益方案的车间场地布局，应该优先于先前任何主观武断的阻塞性布置。如果钱不成问题，就可搬动任何东西和每一样东西。作为一个实际问题，有一些物件的搬动，也许是太昂贵而负担不起的。对于某些搬动来说，从投资的回收看来，搬动到新的地方就不能认为是正确的。具体的实例包括：安装在经过特别工程设计的混凝土底座上的重型车床、污秽而危险的工序、需要特殊通风或维护要求的EPA(工程实践修正)工序，或吵闹的工序等。应该将实用而价格恰当的办法，推荐给最后的生产线设计，以便使精益生产管理方法的作用达到最大限度，并且显得通情达理。在结束布局时，所有这些问题都应该考虑到。在完成时，团队的全体成员，都必须同意新的生产线的设计。程序指导委员会还必须对新的精益生产线的布局，给予批准和签字。然后，应该把采用资源装备的纸样所进行的纸张布局，转变为一张正式的企业布置图，这通常要由生产或设备工程师，使用CAD 系统来进行。根据最后的布局，必须制订安装生产线的设备计划。这通常涉及风道的设置和电线的布线、钳工桌的重新搬动，以及和索具公司和其他承包人签合同等。如果新的布局需要生产关停一段时间，也必须对关停和重新布局制订计划。 工场规划布局较为复杂，没有统一的模式，还是要看我们的具体情况，以下思路仅供参考： 1：基本思路（以流水线、或形成一个流生产型态为例子） 1）确定厂房的平面图（尺寸）； 2）产品的工艺流程图、生产线布置图、生产单元布置图、周转库（店铺）布置图、成品库布置图、原料库等（布置图均核算占用面积）； 3）确定车间大物流、分割生产单元位置、确定车间通道及物流方式（笔直流为宜）； 4）按分割好的位置、物流型态，摆放生产单元（一条线一条线的布置）、店铺布置； 5）核算车间能耗（水、电、气、油等），规划设计总桥架，生产线桥架，按桥架要求施工； 6）期间还要关注车间排污、排气、车间辅助设施位置等（如计量室、车间现场办公室、设备保全备品室、模具库房、模具保全区域、车间垃圾废料置场等）。