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)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，但其存在諸多結構性矛盾，轉型升級任務緊迫且艱巨。當前，以市場為導向，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，關注能源、資源、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，并且不斷提高相關的項目管理經(jīng)驗，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，倡導工廠生產(chǎn)以信息為主導，綜合物質和能量，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)字化工廠是關鍵技術之一。數(shù)字化工廠[2]是指以工廠全生命周期（從工廠的設計、建造、移交、運營到拆除）和產(chǎn)品的全生命周期（從產(chǎn)品設計、工藝規(guī)劃、產(chǎn)品制造、銷售到后期服務）的相關數(shù)據(jù)為基礎，在計算機虛擬環(huán)境中，對整個工廠的建造過程和生產(chǎn)過程進行設計規(guī)劃、模擬仿真和管理，形成一個虛擬工廠信息平臺，并和實際工廠進行集成，從而使整個工廠的建造和生產(chǎn)信息可以全部覆蓋和控制，使得各個環(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)字化工廠技術已經(jīng)在航空航天、汽車、造船、機械、電子等行業(yè)得到了較為廣泛的應用，特別是在復雜產(chǎn)品的制造企業(yè)取得了良好的效益[3]，未來，對數(shù)字化工廠技術的探索必將步步加深，其應用范圍將也將會更加寬廣。
2 PLM解決方案平臺―達索V6平臺
達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)品進行管理和協(xié)同，并可以充分利用企業(yè)內外部的各種資源，以系統(tǒng)工程思想為指導，貫穿從產(chǎn)品需求開始、經(jīng)過產(chǎn)品設計、產(chǎn)品制造直至產(chǎn)品服務的全生命周期的過程。在各個階段的各種信息能夠被準確的定義到以三維模型為核心的技術數(shù)據(jù)包中，并始終保持上游的技術數(shù)據(jù)包能夠被下游直接重用，一直拓展到生產(chǎn)現(xiàn)場或服務現(xiàn)場[4]。其具體運用是：在協(xié)同管理平臺ENOVIA的基礎上，利用CATIA強大的參數(shù)化及知識工程儲備功能，結合DELMIA規(guī)劃設計、仿真模擬的優(yōu)勢，可以完成從產(chǎn)品設計、工藝規(guī)劃、工藝實現(xiàn)、生產(chǎn)制造、運行維護等全過程的服務。本文簡要介紹基于達索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)化兩方面內容的探索，流程圖如圖1。
3 ENOVIA完成項目協(xié)同管理
ENOVIA提供一個在線協(xié)同環(huán)境的PLM2.0平臺，可以將工程建設全生命周期中的項目管理人員、設計者、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，在項目開始階段即劃分好項目參與者的角色，高效統(tǒng)一地實施項目計劃，做好溝通交流，做好工程文件實時記錄，它還是CATIA和DELMIA集成管理的平臺，統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)，保證設計文件的唯一性和時效性。
4 CATIA進行工廠布局設計
CATIAV6[6]繼承了強大的參數(shù)化建模功能，并且改進優(yōu)化了知識工程模塊，可令設計企業(yè)完善自身知識、資源、項目經(jīng)驗的積累和提升。其在快速生成工廠布局，完成工藝規(guī)劃方案，并及時對設計方案進行修改等方面具有強大的優(yōu)勢。隨著設計企業(yè)知識庫的不斷充實，設計過程的模板調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)自身設計流程的特點，開發(fā)了快速生成廠房插件，快速生成廠房骨架模型。并結合企業(yè)設備構件庫，完成廠房建筑方案，生產(chǎn)設備的布局，工藝流程設計、物流方向設計等。圖2為某鑄造有限公司一期建設項目工廠布局設計圖。
5 DELMIA進行仿真優(yōu)化
在工廠布局設計完成之后，根據(jù)設計模型、數(shù)據(jù)，添加已知生產(chǎn)條件，設定生產(chǎn)節(jié)拍，利用DELMIA對工廠進行生產(chǎn)仿真模擬，通過Quest軟件對物流過程進行分析。對分析結果進行綜合考慮，并發(fā)現(xiàn)工廠布局設計的不合理之處，逆向對工藝設計方案進行修改，從而統(tǒng)一了設計數(shù)據(jù)的一致性，提高了分析結果的指導性。圖3為DELMIA
建立的仿真模型圖。
設定生產(chǎn)初始條件，環(huán)境變量，利用仿真模型得到相應的分析結果，對生產(chǎn)的全部工序進行平均化，調整作業(yè)負荷，從而使得各個工序作業(yè)時間盡可能相近，提高設備利用率，降低半成品的滯留和等待時間。仿真模擬使得在工廠設計的初期，就可以進行虛擬生產(chǎn)，尋找最優(yōu)的解決方案，提高設計質量。圖4、圖5為仿真模擬相應結果。
6 結語
本文基于達索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項目為背景，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)劃設計的新的思路和方法，對設計方案進行實時仿真模擬，及時糾正設計方案的不足之處，提高了設計效率和設計質量。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。
參考文獻
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[2]陳淼.借力智慧技術中機六院實現(xiàn)跨躍發(fā)展[N].中國工業(yè)報，2013-11-13.
[3]張國軍，黃剛.數(shù)字化工廠技術的應用現(xiàn)狀與趨勢[J].航空制造技術，2013，8（4）：34-37.
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間、成本、質量、產(chǎn)品差異化等壓力。如何快速適應市場的變化，實現(xiàn)從“以產(chǎn)定銷”到“按訂單生產(chǎn)”模式轉變？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、現(xiàn)代數(shù)字制造技術與計算機仿真技術相結合的產(chǎn)物，同時具有其鮮明的特征。
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數(shù)據(jù)為基礎，根據(jù)虛擬制造原理，在虛擬環(huán)境中，對整個生產(chǎn)過程進行仿真、優(yōu)化和重組的新的生產(chǎn)組織方式。它是在設計建造階段，建立全面、詳實的信息，包括材料、工藝、設備運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)技術指導建筑物、構筑物及設備的科學使用和維護，為信息化、標準化管理提供數(shù)據(jù)基礎平臺，加上CAD、EEP、MEP等應用管理系統(tǒng)，實現(xiàn)工廠控制系統(tǒng)內部數(shù)字化信息的有效傳遞，既鏈接了生產(chǎn)過程的各個環(huán)節(jié)，又與企業(yè)經(jīng)營管理相互聯(lián)系，進而把整個企業(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)所必須的控制目標都實時、準確、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時性和準確性以及管理者的效率，從而實現(xiàn)管理和控制數(shù)字化、一體化的目標。
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)帶來了新的技術革命，其優(yōu)勢作用較為明顯。
預規(guī)劃和靈活性生產(chǎn)：利用數(shù)字化工廠技術，整個企業(yè)在設計之初就可以對工廠布局、產(chǎn)品生產(chǎn)水平與能力等進行預規(guī)劃，幫助企業(yè)進行評估與檢驗。同時，數(shù)字化工廠技術的應用使得工廠設計不再是各部門單一地流水作業(yè)，各部門成為一個緊密聯(lián)系的有機整體，有助于工廠建設過程中的靈活協(xié)調與并行處理。此外，在工廠生產(chǎn)過程中能夠最大程度地關聯(lián)產(chǎn)業(yè)鏈上的各節(jié)點，增強生產(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)品進行虛擬化仿真設計，加快了新產(chǎn)品設計成形的進度。同時，通過對新產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)過程進行模擬仿真與優(yōu)化，保證了新產(chǎn)品生產(chǎn)過程的順利性與產(chǎn)品質量的可靠性，加快了產(chǎn)品的上市時間，在企業(yè)間的競爭中占得先機。
節(jié)約資源、降低成本、提高資金效益：通過數(shù)字化工廠技術方便地進行產(chǎn)品的虛擬設計與驗證，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、降低產(chǎn)品開發(fā)成本。同時，充分利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)資料（客戶需求、生產(chǎn)原料、設備狀況等）進行生產(chǎn)仿真與預測，對生產(chǎn)過程進行預先判斷與決策，從而提高生產(chǎn)收益與資金使用效益。
提升產(chǎn)品質量水平：利用數(shù)字化工廠技術，能夠對產(chǎn)品設計、產(chǎn)品原料、生產(chǎn)過程等進行嚴格把關與統(tǒng)籌安排，降低設計與生產(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，方便地進行質量規(guī)劃，提升質量水平。
2.2數(shù)字化工廠的差異性
“數(shù)字化工廠”貫穿整個工藝設計、規(guī)劃、驗證、直至車間生產(chǎn)工藝整個制造過程，在實施過程需要注意系統(tǒng)集成方面的問題，“數(shù)字化工廠”不是一個獨立的系統(tǒng)，規(guī)劃時，需要與設計部門的CAD/PDM系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，并對設計產(chǎn)品進行可制造性驗證（工藝評審），同時，所有規(guī)劃還需要考慮工廠資源情況。所以，“數(shù)字化工廠”與設計系統(tǒng)CAD/PDM和企業(yè)資源管理系統(tǒng)ERP的集成是必須的。同時，“數(shù)字化工廠”還有必要把企業(yè)已有的規(guī)劃“知識”（如工時卡、焊接規(guī)范等）集成起來，整個集成的底部是PLM構架。
同時，類似于PDM系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)，每個企業(yè)都有自己的流程和規(guī)范，考慮到很多人都在一個環(huán)境中協(xié)同工作（工藝工程師、設計工程師、零件和工具制造者、外包商、供應商以及生產(chǎn)工程師等），隨時會創(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)字化工廠的實現(xiàn)與應用
數(shù)字化工廠以突出的功能優(yōu)點，在工業(yè)生產(chǎn)，尤其是制造業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛的應用，但其實現(xiàn)過程也涉及多種關鍵技術。
3.1數(shù)字化工廠的關鍵技術
數(shù)字化工廠涉及的關鍵技術主要有：數(shù)字化建模技術、虛擬現(xiàn)實技術、優(yōu)化仿真技術、應用生產(chǎn)技術。
數(shù)字化建模技術：數(shù)字化工廠是建立在數(shù)字化模型基礎上的虛擬仿真系統(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)學模型，才能在數(shù)字化工廠軟件系統(tǒng)內進行各種數(shù)字仿真與分析。數(shù)字化模型的準確性關系到對實際系統(tǒng)真實反映的精度，對于后續(xù)的產(chǎn)品設計、工藝設計以及生產(chǎn)過程的模擬仿真具有較大的影響。因此，數(shù)字化建模技術作為數(shù)字化工廠的技術基礎，其作用十分關鍵
虛擬現(xiàn)實技術：虛擬現(xiàn)實技術能夠提供一種具有沉浸性、交互性和構想性的多維信息空間，方便實現(xiàn)人機交互，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用前景。虛擬技術的實現(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，同時也影響著用戶對產(chǎn)品設計以及生產(chǎn)過程判斷的正確性。
優(yōu)化仿真技術：優(yōu)化仿真技術是數(shù)字化工廠的價值所在，根據(jù)建立的數(shù)字化模型與仿真系統(tǒng)給出的仿真結果及其各種預測數(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，進而優(yōu)化生產(chǎn)過程、提高生產(chǎn)的可靠性與產(chǎn)品質量，最終提高企業(yè)的效益。由此可見，優(yōu)化仿真技術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)化技術的自動化、智能化水平尤為關鍵。
應用生產(chǎn)技術：數(shù)字化工廠通過建模仿真提供一整套較為完善的產(chǎn)品設計、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用于實際生產(chǎn)的設備控制程序以及各種是生產(chǎn)需要的工序、報表文件等。各種友好、優(yōu)良的應用接口，能夠加快數(shù)字化設計向實際生產(chǎn)應用的轉化進程。
3.2常見數(shù)字化工廠軟件
由于數(shù)字化工廠技術在工業(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技術公司開發(fā)的數(shù)字化工廠軟件，它在工業(yè)生產(chǎn)中應用十分廣泛。該軟件架構是建立在Oracle數(shù)據(jù)庫之上的三層結構，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)線設計和優(yōu)化、產(chǎn)品質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，實現(xiàn)整個生產(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）的基礎上，推出了功能更為強大的Teamcenter 8和Tecnomatix 9，提供工廠設計及優(yōu)化、制造工藝管理、裝配規(guī)劃與驗證、開發(fā)、仿真和調試自動的制造過程和質量管理等功能，在各大企業(yè)具有廣泛應用。
Delmia是由法國的Dassault公司開發(fā)的數(shù)字化工廠解決方案，該解決方案是構建在Dassault公司的PLM結構的頂層，由其專用數(shù)據(jù)庫（PPR-Hub）統(tǒng)一管理。Delmia的體系結構主要包括：面向制造過程設計的（DPE）、面向物流過程分析的（QUEST）、面向裝配過程分析的（DPM）、面向人機分析的（Human）、面向虛擬現(xiàn)實仿真的（Envision）、面向機器人仿真的（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)字化工廠的應用
數(shù)字化工廠是信息化技術發(fā)展過程中出現(xiàn)的一種新的企業(yè)組織形式，是促進企業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的新興技術，目前主要應用在汽車制造、航空航天等大型制造企業(yè)。
3.3.1數(shù)字化工廠技術在汽車行業(yè)的應用。
目前，數(shù)字化工廠技術在國內外汽車制造業(yè)中得到了廣泛應用。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)品設計、制造到投放市場的時間，同時提升了其產(chǎn)品質量。奧迪公司使用eM-Plant進行物流規(guī)劃仿真，如A3 Sportback項目。通過物流規(guī)劃仿真不僅使得整個生產(chǎn)物流供應鏈之間建立起了緊密有序的聯(lián)系，同時也方便對物流方案進行先期評估和可行性分析。在國內，如一汽大眾在車身主拼線工藝設計中采用數(shù)字化工廠技術，改善了車身焊接工藝，提高車身焊接質量。上海大眾在發(fā)動機設計和產(chǎn)品總裝領域采用數(shù)字化工廠技術，大幅提升了公司的制造技術和產(chǎn)品質量。目前，華晨金杯公司引進西門子的Tecnomatix軟件，對產(chǎn)品的總裝工藝進行數(shù)字化改造。
3.3.2數(shù)字化工廠技術在飛機制造業(yè)的應用。
在飛機制造業(yè)，數(shù)字化工廠技術的先進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飛機在研制過程中采用基于Delmia的數(shù)字化工廠技術，實現(xiàn)其產(chǎn)品的虛擬樣機。空客A380飛機采用虛擬裝配方案，實現(xiàn)整機的三維虛擬裝配仿真和驗證。不僅國外飛機制造企業(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，國內的飛機制造企業(yè)也是如此。如上海飛機制造廠利用數(shù)字化工廠技術在三維環(huán)境中進行人工裝配操作的數(shù)字化模擬，提高了人工操作的標準化。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)線進行仿真和優(yōu)化，進行技術改造探索。
3.3.3數(shù)字化工廠在鑄造行業(yè)的探索
共享鑄鋼團《數(shù)字化工廠示范工程》擬運用先進制造理念（如虛擬制造、智能制造、綠色制造、柔性制造等）和先進鑄造技術、方法，結合共享集團在鑄造行業(yè)內領先的制造、技術和管理經(jīng)驗，全面融合先進信息化技術，建設數(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)方面達到同行業(yè)領先水平，建成一座在鑄造行業(yè)領先的“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結束語
隨著計算機技術、網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展，數(shù)字化工廠技術不斷與現(xiàn)代企業(yè)相結合，已成為提升企業(yè)競爭力的新動力。在當前企業(yè)發(fā)展的新形勢下，數(shù)字化工廠技術出現(xiàn)了新的趨勢。首先，現(xiàn)場總線技術在數(shù)字化工廠中的應用，提升數(shù)字化工廠的現(xiàn)場可操作性；其次，應用網(wǎng)絡技術，拓展數(shù)字化工廠網(wǎng)絡互聯(lián)能力；最后，數(shù)字化工廠的智能化發(fā)展，實現(xiàn)虛擬仿真與企業(yè)真實生產(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，從事技術質量管理工作。
參考文獻.
篇3
一、“數(shù)字化工廠”具體的內涵
信息化建設是現(xiàn)代設計技術的發(fā)展方向，是企業(yè)走向競爭市場的一次深刻的革命。我們認為從五個方面著手實現(xiàn)“數(shù)字化工廠”的目標。對各項目標的具體實施，即為“數(shù)字化工廠”具體的內涵。
（1）搭建一體化工作站數(shù)字化
搭建安全快速的網(wǎng)絡平臺是一體化工作站信息化的前提。計算機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)平臺由計算機主機、網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫等組成。通過軟件來相連各個系統(tǒng)的平臺，將實訓車間的數(shù)控設備與數(shù)據(jù)管理平臺相連，進而實現(xiàn)對數(shù)控設備網(wǎng)絡化管理。當然，操作技術人員必須具備網(wǎng)絡操作能力，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)，即可看到學生現(xiàn)階段一體化工作站的任務零件及相關信息如：毛坯尺寸、產(chǎn)品材料、加工圖樣、工藝流程、注意事項等，實現(xiàn)與現(xiàn)代化的生產(chǎn)制造流程接軌。對學生生產(chǎn)用到的數(shù)控程序，通過數(shù)據(jù)終端直接傳輸?shù)綑C床上進行應用加工，實現(xiàn)無紙化的設計與生產(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，可將學生在PLM體驗中心中的工作過程現(xiàn)場調出來，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、仿真結果、加工程序等。同時，也可看到車間機床操作面板及產(chǎn)品加工過程。通過模型結果及機床加工過程現(xiàn)場，實現(xiàn)理論與實踐的一體化教學。
（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在工作臺上的操作場景，包括工件裝夾情況、找正對刀、機床加工等情況。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)范化轉變。
二、建設數(shù)字化工廠的體會
幾年來的信息化建設，使我們在探索建立數(shù)字化工廠的道路上感受頗多，在此談談自己的心得體會。
（1）規(guī)劃管理要統(tǒng)一
信息化建設要統(tǒng)一規(guī)劃，在指導部門的安排下進行信息化的建設，信息互聯(lián)互通，共享資源，避免重復建設。“應用主導，面向市場”是信息化建設的內在動力和重要手段。
① 強調資源共享時，也耍推進方法和經(jīng)驗的交流，取長補短。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習進步。
② 建成管理網(wǎng)絡。分三個層次：一層是信息化主管部門負責全廠信息化建設整體規(guī)劃及協(xié)調工作；二層由專業(yè)科室組成，負責在信息化推進過程中結合專業(yè)具體開展工作；三層是車間部門層，是各項工作具體落實和實現(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，長期目標包括五年計劃，短期目標包括年度和季皮工作計劃等，規(guī)劃將包容全廠的信息化工作內容，各部門在此基礎上再制定分解目標，既緊扣總體規(guī)劃，又體現(xiàn)自身的個性內容。
（2）現(xiàn)代化技術要合理運用
在建設一體化數(shù)字化工廠的過程中，先進的技術是其重要支撐。但是，片面的依賴高、新、全為目標的話，是一個錯誤的誤區(qū)，關鍵是要選擇最適合自己的先進的技術。其功能以夠用為主。
（3）推行管理要逐步化
一體化數(shù)字工廠是一個長周期的過程，初期投入的時間很長。在建設完善過程中要有耐心和恒心。在建設過程中從人員配合及管理人員的超前意識等等都是一個逐步完善的過程。，要在每一個環(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，再將目標提高一個臺階。最終提出了全面推行信息化管理，實現(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)字工廠的建設的整個過程中，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，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)，這其實是操作系統(tǒng)需要本身扁平。
（5）建設過程要應用化
篇4
中國海油氣電集團的“數(shù)字氣電”從研究數(shù)字化管道技術開始，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)字化技術研究與應用，主要研究了數(shù)字站線的建設原則與實施策略、總體框架、功能需求與數(shù)據(jù)需求、應用系統(tǒng)建設、數(shù)據(jù)采集與質量控制等(圖1)。其中，數(shù)據(jù)采集內容包括基礎地理信息數(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計、施工、運營維護到停役的全生命周期;應用系統(tǒng)的建設包括管道數(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)、地質災害管理系統(tǒng)、缺陷管理系統(tǒng)、維修維護管理系統(tǒng)、應急信息管理系統(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，被地面與建構筑物所覆蓋，二位圖形無法表現(xiàn)管道之間的空間關系。數(shù)字化管網(wǎng)、場站的可視化系統(tǒng)是在基礎地理信息系統(tǒng)軟件與可視化開發(fā)語言進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也是西門子全球第三個工業(yè)自動化產(chǎn)品研發(fā)中心，也就是說，它同時承擔著西門子全球工業(yè)自動化產(chǎn)品的研發(fā)任務。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。
在成都工廠，包括NX和Teamcenter在內的西門子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軟件可進行模擬設計，并可在設計中模擬組裝。這種數(shù)字化設計大大縮短了產(chǎn)品從設計到分析的迭代周期，可減少多達90%的編程時間，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。
完成設計的產(chǎn)品載著自己專有的數(shù)據(jù)信息繼續(xù)前進，通過CAM系統(tǒng)邁向生產(chǎn)線，同時，它的數(shù)據(jù)信息進入到Teamcenter軟件中，供之后的制造、質量、采購和物流等部門共享，并實時更新，各部門都會在第一時間拿到最新的數(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，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)基地卓越運營部經(jīng)理戴霽明介紹說，在這個區(qū)域，進料檢驗人員采用Teamcenter中的同步數(shù)據(jù)進行檢驗，由物流管理系統(tǒng)將物料送入倉庫，并進行歸位，準確地將原材料放入自動化高位貨架。倉庫中有近3萬個物料存放盒，物料的存取通過“堆取料機”用數(shù)字定位的模式進行抓取，而不是用傳統(tǒng)的叉車搬運。
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)用來進行整個生產(chǎn)計劃的調度。SIMATIC IT集成了工廠信息管理、生產(chǎn)維護管理、物料追溯和管理、設備管理、品質管理、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，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，判斷下一個步驟。例如，生產(chǎn)表面貼裝，所有過程都是通過計算機模擬形成的。當物料上架后，SIMATIC IT給出了生產(chǎn)指令，進行自動生產(chǎn)。第一個工序是絲網(wǎng)印刷，然后自動進入貼片工序，之后進入質量控制點。在成都工廠，生產(chǎn)中，當產(chǎn)品要到達下一個工序前都要通過嚴格的檢驗，整個生產(chǎn)過程中有20多個質量控制點，以保證產(chǎn)品的質量。視覺檢測是數(shù)字化工廠特有的質量檢測方法，它用相機拍照下產(chǎn)品的圖像，與Teamcenter數(shù)據(jù)平臺中的正確圖像進行比對，任何瑕疵都不會逃過，這相比傳統(tǒng)生產(chǎn)中的人工抽檢當然要可靠和快速得多。
經(jīng)過多次裝配和多道檢驗后的產(chǎn)品將到達包裝工位，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，整個車間里的工人人數(shù)屈指可數(shù)。
在成都工廠落成的當天，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)計算機實現(xiàn)了量產(chǎn)。西門子工業(yè)業(yè)務領域工業(yè)自動化集團首席執(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、技術密集型，同時又風險密集型的石化企業(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，以期最大限度地滿足業(yè)務需要、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)能夠帶來怎樣的價值，給企業(yè)管理帶來怎樣的改變，是建設新系統(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)信息化建設中產(chǎn)生的，主要是解決產(chǎn)品設計和產(chǎn)品制造之間的鴻溝，使設計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，提前發(fā)現(xiàn)設計和生產(chǎn)工藝中存在的不足，從而縮短從設計到生產(chǎn)的轉化時間。
對流程工業(yè)的石化企業(yè)而言，設計和生產(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)字化工廠所關注的內容發(fā)生了很大變化，主要關注在：集成設計、設備、運行等相關數(shù)據(jù)，在工廠規(guī)劃、裝置設計、工程建設、工廠維護、生產(chǎn)運行、員工培訓、應急演練等業(yè)務領域，利用三維虛擬工廠實現(xiàn)對現(xiàn)實工廠立體式監(jiān)控、浸入式交互和協(xié)同式管理。
三、成本實施的費用劃分
分析蘭州石化數(shù)字化工廠系統(tǒng)建設費用大體可分為三個部分：系統(tǒng)建設前、系統(tǒng)建設中和系統(tǒng)建設后。系統(tǒng)建設前的費用包括：系統(tǒng)前期技術調研、方案設計、技術咨詢和查新檢索等費用。系統(tǒng)建設中的費用包括：標準定義、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、數(shù)據(jù)采集優(yōu)化驗證、歷史數(shù)據(jù)遷移等。系統(tǒng)建設后的費用包括：軟件維護、服務支持、新用戶培訓、系統(tǒng)改進、硬件維護、變更管理、數(shù)據(jù)備份等。
四、給企業(yè)帶來的收益價值分析
（一）直接收益
1.流暢、優(yōu)化的數(shù)據(jù)移交
當今各設計院工程設計已采用三維立體設計，裝置在設計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圖紙移交方式，移交驗收工作量大，很難高效校驗圖紙的完整性和準確性，也很難使這些工程設計數(shù)據(jù)在工程建設信息化管理方面發(fā)揮作用。通過數(shù)字化工廠系統(tǒng)建立了一個自定義的工程數(shù)據(jù)管理架構，并能固化復雜的校驗規(guī)則，實現(xiàn)對裝置工程設計資料的完整接收，和對移交資料的校驗和分析，確保進入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)完整、準確。工程數(shù)據(jù)電子化移交，使信息交接能力和質量得到極大提升。如德勤對澳大利亞WOODSIDE（烏賽石油公司）數(shù)字化工廠項目測算得到：一般每個裝置的工程數(shù)據(jù)移交費用在100萬到250萬美元之間，實施數(shù)字化工廠系統(tǒng)用于數(shù)字化移交后，移交費用降到每個裝置25萬美元之內。
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)省了大量的時間。裝置改造、設備維修、動火審批、危險源評估、預案編制、應急救援等管理方案的制定和決策的下達都需要大量的基礎數(shù)據(jù)提供支持。數(shù)據(jù)分散，檢索不便會導致決策的延遲，數(shù)據(jù)不一致、不準確、不充分會導致不恰當?shù)臎Q策和判斷。數(shù)字化工廠系統(tǒng)導入了大量裝置設計數(shù)據(jù)和設備技術數(shù)據(jù)，以及各種相關的建設、運維、安全數(shù)據(jù)，并通過集成各種生產(chǎn)運行相關的信息系統(tǒng)，使裝置動靜態(tài)數(shù)據(jù)得以進入一套系統(tǒng)中，數(shù)字化工廠系統(tǒng)在數(shù)據(jù)間建立復雜的網(wǎng)狀關聯(lián)關系，通過信息間的互校驗和索引信息，保證了信息的單點查詢、正確無誤和高效檢索，極大地減少了信息的檢索時間。
如德勤對烏賽項目測算得到：用戶用于搜索信息的時間從占用用戶時間的40%降到20%，相當于每個用戶平均每天節(jié)省3/4小時，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備資料還是以紙質資料為主，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間的節(jié)約效果將更為明顯。
3.培訓費用降低
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：ERP、儀表元件庫、文檔管理系統(tǒng)、2D和3D模型、生產(chǎn)運行動態(tài)數(shù)據(jù)、安全環(huán)保數(shù)據(jù)、設備檢維修數(shù)據(jù)等大量的信息數(shù)據(jù)，整合到一個系統(tǒng)中，員工查詢信息只需要熟悉一套系統(tǒng)，免去了對員工進行多個信息系統(tǒng)使用方法的培訓。
數(shù)字化工廠系統(tǒng)在工藝培訓管理方面，主要通過全裝置三維模型，集成專業(yè)培訓系統(tǒng)，實現(xiàn)應用場景、虛擬拆解、異常情況處理、模擬演練、HAZOP分析、知識管理及轉移等員工培訓功能，達到傳統(tǒng)的培訓無法達到的效果與目的。
培訓時間的減少是明顯的，如德勤對烏賽項目測算得到：實施數(shù)字化工廠以后對新員工的培訓時間由20小時降到1.5個小時。
4.減少支持性應用程序數(shù)量
大量的信息化應用可以直接在數(shù)字化工廠系統(tǒng)上實現(xiàn)，如工作流配置和管理。同時數(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容，免去了客戶端購買大量應用和瀏覽軟件工具的費用，和這些軟件的維護、支持費用。如德勤對烏賽石油公司數(shù)字化工廠項目測算得到：實施數(shù)字化工廠系統(tǒng)后，管理系統(tǒng)由253個降到18個。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用支出，投入大，使用率卻不高，造成了極大的浪費。數(shù)字化工廠系統(tǒng)能夠減少這部分費用支出。
（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.信息質量的提升帶來更安全的工作環(huán)境，降低應用錯誤信息的風險
基礎信息進入數(shù)字化工廠系統(tǒng)需要通過自定義的校驗規(guī)則的檢驗，集成多個信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)之間也能夠實現(xiàn)互驗證，這有效地提升了信息的質量，同時信息的跨系統(tǒng)單點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大的支撐。有效地降低了不正確不充分的信息導致的決策失誤。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)字化工廠集成了設備、裝置基礎資料，與ERP系統(tǒng)、MES系統(tǒng)、設備管理平臺、預知維修系統(tǒng)、大機組檢測系統(tǒng)等系統(tǒng)集成，加強了對設備、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)的細心和負責，這將使資產(chǎn)在售出過程中贏得客戶的認可和信任，從而獲得更大的收益。
3.工程數(shù)據(jù)的共享和設計成果的重用，節(jié)省更多的工程設計費用支出
數(shù)字化工廠系統(tǒng)能夠完整地接收工程設計數(shù)據(jù)資料，包括工程設計庫數(shù)據(jù)。進入系統(tǒng)的工程設計模型也能夠導出標準的工程設計二維圖，這使工程數(shù)據(jù)共享和設計成果的重用更加便捷。公司在裝置改造、新建、擴建過程中可以有效地利用已有的設計成果，促進了設計的標準化，節(jié)省了更多的工程設計費用的支出。
4.設備采購、比選更具主動優(yōu)勢，節(jié)省采購成本
完整、準確，查詢便捷的工程設計信息，使采購人員對設備原始設計參數(shù)和技術要求更加了解，更加清楚各種表象信息下，哪些技術要求才是需要重點關注的，這使采購人員在設備采購、比選過程中更具主動優(yōu)勢，采購到最適合需要的設備，節(jié)省采購成本。
（三）未來的機會
面對未來，數(shù)字化工廠系統(tǒng)提供了更大的應用拓展空間：
1.集成和拓展新的應用系統(tǒng)
數(shù)字化工廠系統(tǒng)是一個綜合的集成應用平臺，通過有限的二次開發(fā)可以實現(xiàn)更多的應用功能，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的成本。
2.集成移動辦公設備
數(shù)字化工廠系統(tǒng)集成移動辦公設備，實現(xiàn)系統(tǒng)工作流各控制點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）設備跟蹤識別設備
采用RFID等物流網(wǎng)新技術，實現(xiàn)設備、車輛、人員在數(shù)字化工廠三維虛擬空間中的實時定位，有效地提升了公司對生產(chǎn)區(qū)域內各對象空間位置信息的掌控，更有利于工廠的安全運行。
4.集成視頻和媒體庫，使現(xiàn)實和虛擬更加融合、真實
通過集成遍布廠區(qū)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實的便捷切換。系統(tǒng)可以聯(lián)動各種生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)、火災報警數(shù)據(jù)、危險源監(jiān)控數(shù)據(jù)，在這些數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時，自動定位異常位置點，顯示實時視頻信息，使異常的應對更加迅速高效。
五、總結
數(shù)字化工廠系統(tǒng)是一套開放的信息和應用集成平臺系統(tǒng)，它提供了與現(xiàn)實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)實裝置，建立在之上的各種應用將為企業(yè)提供安穩(wěn)長滿優(yōu)運行的信息支撐，為企業(yè)積累數(shù)據(jù)財富，并幫助企業(yè)持續(xù)降低生產(chǎn)運行和管理成本，其給企業(yè)帶來的收益和價值將在企業(yè)未來發(fā)展中得到逐步體現(xiàn)，為企業(yè)管理提升提供強有力的信息支撐。
參考文獻：
[1]管 政 企業(yè)信息化需提高投資回報 中國經(jīng)濟信息 2004 1期57-58
篇7
1 校企合作模式下校園數(shù)字化工廠實訓教學模式的構建
1.1 校企合作模式下基于CAXA的數(shù)字化工廠實訓系統(tǒng)教學平臺的建設
（1）數(shù)字化工廠實訓系統(tǒng)網(wǎng)絡設計。
要達到項目目標，需要首先建設車間網(wǎng)絡環(huán)境，通過工業(yè)以太網(wǎng)絡實現(xiàn)所有數(shù)控設備的連接，并且與管理人員的辦公網(wǎng)絡連接。配置服務器、終端機、觸摸屏終端機等。必須保證整個校園網(wǎng)絡的通暢，特別是教室（機房）到車間（實訓）的網(wǎng)絡必須是暢通的，也就是說建立一個良好的網(wǎng)絡環(huán)境是數(shù)字化工廠實訓系統(tǒng)的基礎保障。
在學校局域網(wǎng)的架構下，數(shù)字化實訓中心內的多臺交換機與裝有通信客戶端/管理客戶端的計算機通過已建好的學校局域網(wǎng)和計算機網(wǎng)絡中心的總服務器相聯(lián)。而各種數(shù)控車、數(shù)控銑、加工中心等數(shù)控設備則通過CAXA智能終端和無線網(wǎng)絡聯(lián)接到就近位置的交換機。
（2）數(shù)字化工廠實訓系統(tǒng)硬件設計。
需要PLM體驗中心教室一間，可容納6張六角桌，桌椅上配置電腦，每張桌椅6個人。在實訓車間需要數(shù)控機床20臺以上，同時在實訓車間預留一體化討論區(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)控機床內部安置攝像頭各一臺。
（3）數(shù)字化工廠實訓系統(tǒng)軟件配置。
通過對CAXA公司的調研，參觀了多個依托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校數(shù)字化工廠實訓系統(tǒng)。配置CAXA實體設計軟件、CAXA分析軟件、CAXA電子圖板軟件，形成數(shù)字化設計平臺。配置CAXA網(wǎng)絡DNC代碼管理、文檔管理、機床信息監(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)控機床聯(lián)網(wǎng)，形成先進數(shù)字化網(wǎng)絡化制造平臺。配置CAXA 工藝匯總表軟件和CAXA工藝圖表軟件，與CAXA網(wǎng)絡DNC管理軟件構成數(shù)字化工藝平臺。
1.2 基于數(shù)字化工廠實訓系統(tǒng)教學平臺的數(shù)字化教學資源庫的建設
通過對企業(yè)的走訪調研，以企業(yè)對人才的需求為主要依據(jù)，確定對應的教W內容和學習任務與技能培養(yǎng)任務，根據(jù)教學內容和技能培訓的相關課題建立和完善了教學資源庫。該平臺集成我校和校外收集的各種教學課件、教育資源，學習資源，提供由教師根據(jù)企業(yè)實例優(yōu)化后應用于教學的項目；合作編寫教材；可以管理各種教職工資料及教學中使用的課件、題庫或科研成果，分級授權訪問。
實訓課教師示范時可以將特定機床上的現(xiàn)場加工視頻連接到實訓中心，通過在實訓工場電視屏幕或投影的方式，讓學生觀看，還可以同步切換到計算機仿真上，讓學生公平直觀的接受現(xiàn)場教育，從而理解專業(yè)課教學中關于工藝設置等方面的理論內容，理論教學與實踐教學融入一體，豐富課堂教學手段。
主要包括以下幾個模塊：（1）多媒體課件庫。收錄重點專業(yè)有關課程的教師優(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、考試模塊。按系（部）和專業(yè)，創(chuàng)建在線測驗、考試系統(tǒng)，形成專業(yè)試題庫，可用于學生自測及網(wǎng)上考試。
2 校企合作模式下校園數(shù)字化工廠實訓教學模式的運行
數(shù)字化實訓工廠是運用在職業(yè)教育的綜合實訓項目中，借鑒西方發(fā)達國家職業(yè)學校的培養(yǎng)模式，采用項目式分組規(guī)劃，按一個班30人的規(guī)模來規(guī)劃分5組，每組6人為一個項目小組，共同完成一個目標，作為共同的綜合實訓成績，老師作為指導和最終的評分。總共有5個項目，每組完成一個項目。完成后輪換項目。
（1）產(chǎn)品的接單流程。從企業(yè)接收客戶預定展開項目，啟動需要加工產(chǎn)品的報價流程，實現(xiàn)學生模擬企業(yè)員工達到銷售與設計的協(xié)同。
（2）產(chǎn)品的設計流程。通過在學生參與的項目小組中設立項目主管、經(jīng)理、以及產(chǎn)品設計人員的角色分工開展企業(yè)產(chǎn)品設計管理流程，一系列過程展示出產(chǎn)品從理論設計、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。從項目組學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)品最終的檢驗卡的設計流程。統(tǒng)計各種工藝數(shù)據(jù)。
（4）實現(xiàn)數(shù)控編程與設備聯(lián)網(wǎng)、管理。結合網(wǎng)絡視頻攝像機，形成對實訓工場人員及材料使用狀況、機器設備的運行狀態(tài)、參數(shù)和設備內部的加工狀態(tài)進行實時監(jiān)控。可以在聯(lián)網(wǎng)的任意一臺計算機上通過遠程身份的確認查看生產(chǎn)現(xiàn)場所有狀況。
項目編程完成后，經(jīng)過仿真和老師的檢查，通過教師機的無線網(wǎng)絡DNC把每組編好的程序發(fā)放到需要加工的機床，各個小組分成數(shù)車加工組和數(shù)銑加工組到各個機床邊上進行加工，加工前到數(shù)字化庫房領料，實訓老師根據(jù)學生設計好的零件進行實訓規(guī)劃，發(fā)送實訓物資需求單據(jù)（種類、規(guī)格、數(shù)量、用途），由庫房管理員收到單據(jù)核對后準備物資，實訓老師刷卡領取物資，庫房管理員審核存檔。
學生組在加工工程中通過觸摸屏電腦查看實訓內容和工藝要求調閱該零件的造型（包括注意事項、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）進行測量。
在討論區(qū)內，通過工場內部網(wǎng)絡及投影，可以將學生做的基于企業(yè)生產(chǎn)過程的項目實例播放出來，很快捷地查詢項目設計圖紙、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)控仿真結果以及完整的加工程序。同時，必要時也可在此區(qū)域內查看實訓工場內數(shù)控機床的實時操作的視頻或錄像。參訓學生通過軟件的模擬仿真技術與實際操作視頻的對比，實現(xiàn)理實一體的教學實踐。
老師在調用管理平臺數(shù)據(jù)時，可以現(xiàn)場對共性問題進行圈閱和講解。對機床現(xiàn)場操作的注意事項及操作方法，對照視頻進行講解。
在車間現(xiàn)場設置數(shù)字化的教學示范區(qū)，通過電子白板，與學生進行互動。在整個車間配備電子白板作為討論區(qū)，改變傳統(tǒng)的手工白板教學模式。可以通過電子白板訪問到互動體驗中心中的服務器，將基于工作過程所做過的實例調出來進行實際加工，使實踐與理論一體化。
整體布局按企業(yè)場地來規(guī)劃，在保持現(xiàn)有機床布局的前提下，按企業(yè)7S標準來規(guī)劃。在數(shù)控車區(qū)域配置一套電子白板系統(tǒng)。
指導老師在機床現(xiàn)場進行加工示范（包括零件的裝夾、對刀、加工過程等）學生在討論區(qū)可以通過電子白板非常清晰直觀的看到整個過程，進行遠程現(xiàn)場視頻教學。
在車間加工現(xiàn)場可以調閱該零件的造型（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），實現(xiàn)任務的分發(fā)與接收。
3 結語
篇8
2017年3月，由國務院發(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，并認為在工業(yè)4.0智能工廠時代工業(yè)機器人創(chuàng)新中心的建設將不斷提速。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。深圳市也在準備于今年12月開幕的深圳國際先進制造與智能工廠展，智能工廠的發(fā)展已經(jīng)成為未來趨勢。
當前，智能制造熱度高企，石化、鋼鐵、機械裝備制造、汽車制造、航空航天、飛機制造等行業(yè)紛紛開始探索建設智能工廠。作為“中國制造2025”的主攻方向，總理一直高度關注智能制造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。總理在今年的《政府工作報告》中剛剛提出2017年要全面深入實施《中國制造2025》。《中國制造2025》明確提出要推進制造過程智能化，在重點領域試點建設智能工廠/數(shù)字化車間，這必將加速智能工廠在工業(yè)行業(yè)領域的應用推廣。
工信部印發(fā)的《原材料工業(yè)兩化深度融合推進計劃（2015～2018年）》也提出，要以智能工廠示范為著力點，推動企業(yè)向服務型和智能型轉變，提升我國原材料工業(yè)綜合競爭力。
實際上，早在這些戰(zhàn)略和計劃之前，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”的基礎之上。數(shù)字化工廠的本質就是實現(xiàn)信息的集成，通過對企業(yè)全部流程進行數(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)字化工廠的基礎上，利用物聯(lián)網(wǎng)技術和監(jiān)控技術加強信息管理服務，提高生產(chǎn)過程可控性、減少生產(chǎn)線人工干預，以及合理計劃排程。同時，集初步智能手段和智能系統(tǒng)等新興技術于一體，構建高效、節(jié)能、綠色、環(huán)保、舒適的人性化工廠。可以看出，智能工廠的本質是人機交互，也就是賦予智能工廠自主判斷、自我學習、自行維護能力，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進行推理預測，利用仿真及多媒體技術，將實境擴增展示設計與制造過程。
當然，概念上的實現(xiàn)需要技術的支撐，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)技術實現(xiàn)優(yōu)質、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、自我維護的感知能力，能夠理解環(huán)境信息和自身信息，并進行分析和判斷；智能設備能夠實現(xiàn)互聯(lián)互通和實時控制，通過設備間的互聯(lián)來提高設備間的協(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；同時還要有系統(tǒng)的軟件來支撐，實現(xiàn)總體數(shù)據(jù)整合，通過進行大數(shù)據(jù)智能分析來建立專家系統(tǒng)，進行智能決策。
除此之外，由于智能工廠主要在3C制造、物流倉儲、食品飲料、機械制造、材料加工、包裝、汽車、醫(yī)藥、消費品等行業(yè)應用較多，所以智能工廠的生產(chǎn)設備需要具備足夠的安全性、可靠性、可用性和可維護性，并符合人機工程理念；生產(chǎn)流程能實現(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、準確、及時、一致的生產(chǎn)設備、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)品質量管理系統(tǒng)和測試檢驗系統(tǒng)，以讓產(chǎn)品質量穩(wěn)定可控達到行業(yè)先進水平。
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，德國也是第一個實踐智能工廠的國家。
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）及相關產(chǎn)品，產(chǎn)品種類達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)化及驗證全部實現(xiàn)數(shù)字化，并且能夠達到實體與數(shù)字信息同步，達到設計、制造、調試信息一體化的聯(lián)動，其中任何一個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)變化，都能在整個環(huán)節(jié)上同步進行變更，強調的是集成的、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準。
正是依賴統(tǒng)一的數(shù)據(jù)和聯(lián)動機制，安貝格工廠僅通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)就可以進行聯(lián)絡，大多數(shù)設備都在無人操作狀態(tài)下進行挑選和組裝。安貝格工廠為全球6萬多家客戶提品，達到自接到訂單，最短可達到一天之內為用戶提品，生產(chǎn)組織形式真正高效、靈活。這個占地10萬平方米的廠房內，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，可靠性達到99%，追溯性更是達到100%。
位于德國洪堡的博世工廠主要生產(chǎn)汽車發(fā)動機零部件，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器與人之間的協(xié)調關系，在博世工廠，人始終能在智能生產(chǎn)中找到一席之地，而且人是整個生產(chǎn)體系中最靈活的一部分。尤其是在很多裝配的精細環(huán)節(jié)，機器的出錯率依然很高，所以博世工S也建立了工人同機器人“混搭”而成的生產(chǎn)線，這樣就將人力轉移到更加靈巧和復雜的工序中去。
為了便于人機對話，博世工廠生產(chǎn)線所有零件都有一個獨特的射頻識別碼，能同沿途關卡自動“對話”。每經(jīng)過一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，讀卡器會自動讀出相關信息，反饋到控制中心進行相應處理，從而提高整個生產(chǎn)效率。獨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。目前博世在全球十家工廠每個月掃描200萬個射頻碼。而這種讓每個零件都能說話的技術，也是智能工廠的重要體現(xiàn)形式。
德國巴斯夫化工集團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一步。巴斯夫位于凱澤斯勞滕的試點智能工廠所生產(chǎn)的洗發(fā)水和洗手液已經(jīng)完全實現(xiàn)自動化。隨著網(wǎng)上的測試訂單的下達，其生產(chǎn)流水線上的空洗手液瓶貼著的射頻識別標簽會自動地跟生產(chǎn)機器進行通訊，告知后者它需要何種肥皂、香料、瓶蓋顏色和標記。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”論壇的總結認為，智能化工工廠是全數(shù)字化控制的、建立在數(shù)字化流程設備基礎之上的綜合化工生產(chǎn)基地。其主導思想是：為復雜的流程工藝設備開發(fā)數(shù)字化的3D模型，從流程設備的規(guī)劃設計、生產(chǎn)制造和安裝調試開始，在流程設備的整個壽命周期內都可以使用的3D模型。而巴斯夫智能工廠建設以來的第一號目標就是，每一臺真實的流程設備都有一個完整的、可供智能化網(wǎng)絡使用的數(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)達到了“智能工廠”的要求。例如，通過增強現(xiàn)實工具“世界之窗”（Window to the World）系統(tǒng)，預生產(chǎn)中心的員工能夠將虛擬3D零部件投影到汽車上，從而實現(xiàn)虛擬世界與現(xiàn)實世界的汽車開發(fā)精確結合。在奧迪模具部門，先進的3D打印設備能夠生產(chǎn)出復雜的金屬零部件，其智能工具可以通過準確的高壓分配對金屬板材進行沖壓，精確度高達百分之一毫米。在英戈爾斯塔特工廠的裝配車間，機器人與員工在生產(chǎn)線上并肩工作，機器人以適當?shù)乃俣群头先梭w工學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輸全部由無人駕駛系統(tǒng)完成。小型化、輕型化的機器人將取代人工來實現(xiàn)瑣碎零件的安裝固定。奧迪智能工廠發(fā)明的柔性抓取機器人最大特點在于柔性觸手，這種結構類似于變色龍舌頭，抓取零件更加靈活。除了抓取普通零件外，柔性抓取機器人還可以抓取螺母、墊片之類的細微零件。
奧迪的在線雜志《Encounter》還展望了未來汽車生產(chǎn)的遠景：放棄傳統(tǒng)的裝配線，采用獨立智能工作臺（competence islands）生產(chǎn)汽車，所有的部件由3D打印制作，無人機負責材料的運輸，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、模塊化及相對標準化的產(chǎn)品設計，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，來實現(xiàn)智能工程的穩(wěn)定運行。
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、廣州空調生產(chǎn)中心建設了三座智能工廠。所謂“智能”，指工廠在設備自動化、生產(chǎn)透明化、物流智能化、管理移動化、決策數(shù)據(jù)化進行了升級和改造。主要用于美的家電空調等產(chǎn)品的制造。工廠內建有智能化中控中心，可實現(xiàn)線上線下數(shù)據(jù)共享，通過手機等移動終端實時了解數(shù)據(jù)，接入平臺。
據(jù)悉，美的智能工廠的設計與搭建共耗時兩年時間，前期走訪德國、日本等國調研，累計投入50億元。廠內共布設有1500臺機器人，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，幫助美的集團在機器人本體生產(chǎn)、工業(yè)自動化方案、系統(tǒng)集成、以及智能物流等領域全面布局。
在格力空調武漢生產(chǎn)線，已實現(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)機器人、智能AGV、數(shù)控機械手、大型自動化線體、數(shù)控機床、智能檢測設備、工業(yè)零部件等10多個領域，上百種規(guī)格產(chǎn)品，超百項專利技術。整個格力電器武漢工廠共安裝了120臺工業(yè)機器人，這些機器人和自動化生產(chǎn)線都是格力自己研發(fā)生產(chǎn)的，具有完全知識產(chǎn)權。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達指定地點，然后由機器人接力，將物料提上生產(chǎn)線，自動打上螺釘螺母，之后在計算機控制的生產(chǎn)線上，由機器人自動安裝底盤、插管、頂蓋等各個部件，中間還穿插人工輔助的以機器人操作為主的焊接和制冷劑灌注等工藝流程。最后在末端進行自動化套袋、包裝，一臺空調就生產(chǎn)出來了。
海爾先后建造了沈陽冰箱、鄭州空調、佛山滾筒、膠州空調、青島熱水器、FPA電機、青島模具和中央空調七大互聯(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、更準確的向大規(guī)模定制轉型。作為中國首個、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多套相關軟件均屬海爾自主產(chǎn)權開發(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)工廠的實踐中，逐步構建的一個開放共享的生態(tài)體系。該平臺運轉的核心用戶可以全流程參與產(chǎn)品設計研發(fā)、生產(chǎn)制造、物流配送、迭代升級等環(huán)節(jié)，進而實現(xiàn)產(chǎn)品從大規(guī)模制造到大規(guī)模定制的快速轉型。現(xiàn)在海爾COSMOPlat平臺上聚集了上億的用戶資源，同時還聚合了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“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)不斷向智能制造領域邁進。
鴻海集團布局的智能工廠已經(jīng)擴及在中國28個廠區(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型。 鴻海集團積極布局機器人、高階設備、數(shù)控機床、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，朝向軟硬整合目標前進。鴻海集團在中國持續(xù)布局熄燈工廠，目前集團熄燈工廠數(shù)超過5個，有望增加到10個，包括成都制造平板計算機的塑料成型、噴涂、CNC加工等制程，就采用熄燈工廠模式。 此外，鴻海集團在重慶廠區(qū)的一體成型計算機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)字化議程項目。在實施工業(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、大數(shù)據(jù)和云計算等領域新的商業(yè)模式創(chuàng)新，為德國開辟發(fā)展機遇，促進經(jīng)濟增長和就業(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《美國先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃》，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)化深度融合專項行動計劃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)濟發(fā)展和金融領域合作”，設 “經(jīng)濟”、“工業(yè)4.0合作”、“金融”3大主題。涉及工業(yè)4.0合作的內容有：工業(yè)生產(chǎn)的數(shù)字化（工業(yè)4.0）對于未來中德經(jīng)濟發(fā)展具有重大意義，該進程應由企業(yè)推進，政府政策支持;建立兩國工業(yè)4.0對話機制;將工業(yè)4.0議題納入中德標準化合作委員會;進一步深化兩國在移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等領域合作。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系時，使用了“如出一轍、異曲同工、殊途同歸”三個關鍵詞。
工業(yè)4.0的國際探索與實踐案例
據(jù)2013年德國“工業(yè)4.0前景”報告，47%的公司已積極參與工業(yè)4.0計劃，18%的公司參與了對工業(yè)4.0的研究，12%的企業(yè)已開始實施工業(yè)4.0計劃。筆者認為，德國企業(yè)既往成績斐然，目前是實施工業(yè)4.0戰(zhàn)略的主角，探索最佳實踐眾望所歸。
工業(yè)4.0最佳企業(yè)實踐
根據(jù)文獻研究和筆者2014年訪德交流，工業(yè)4.0實施既包括工業(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)羅蘭貝格報告（2014），工業(yè)4.0最佳企業(yè)實踐包括：
德國通快公司作為工業(yè)4.0技術提供商，實施了首例“社會化機器（一種人與技術交互而達成產(chǎn)出的環(huán)境）”案例，據(jù)稱其產(chǎn)品的每一個零件都是智能的，保留著以往加工的所有信息;同時各生產(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;用戶也得以實時介入乃至干預產(chǎn)品的加工。
德國西門子公司實施工業(yè)4.0的醫(yī)療工程，一改需要廢時多日適配患者的標準化人造膝蓋和髖關節(jié)，在工業(yè)4.0方案下僅數(shù)小時即可完成個性化產(chǎn)品的人體植入。
英國勞斯萊斯公司采用3D打印技術制造航空發(fā)動機元器件，采用輕型材料，并將原需18個月的訂單周期（源于復雜工藝工裝）大大縮減，顯著提高了企業(yè)競爭力。
法國達索工業(yè)軟件公司，重視工業(yè)4.0在產(chǎn)品開發(fā)與生產(chǎn)集成方面的應用，實現(xiàn)了從工程到PLM，進而演進到集成虛擬-實體平臺的工業(yè)4.0模式，核心內容完整的3D數(shù)字化工藝設計、制造和數(shù)字化生產(chǎn)線解決方案，以及3D數(shù)字化體驗平臺。
工業(yè)4.0實踐案例
【德國博世公司實踐案例】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，其實踐也較完整地表達了工業(yè)4.0的內涵。
物聯(lián)網(wǎng)和務聯(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)與服務平臺、務聯(lián)網(wǎng)、應用領域等四層，通過機器間（M2M）的無線網(wǎng)絡互聯(lián)、業(yè)務流程與業(yè)務規(guī)則的改進，形成了物聯(lián)網(wǎng)與務聯(lián)網(wǎng)模式。物聯(lián)網(wǎng)的IT技術環(huán)境包括M2M語義獲取、數(shù)據(jù)歸集和大數(shù)據(jù)處理;務聯(lián)網(wǎng)的IT技術環(huán)境包括互聯(lián)的企業(yè)、互聯(lián)的業(yè)務流程和業(yè)務規(guī)則、云計算與大數(shù)據(jù)的服務等。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)、預測性維護等內容。智慧工廠的外部界面包括自適應的物流模塊，通信與服務模塊，以及云服務的“技術和交易市場”。
工業(yè)4.0的應用：智慧服務是工業(yè)4.0的核心概念。博世推出“預測性維護”的智慧服務產(chǎn)品，包括實時解釋機器與傳感器數(shù)據(jù)、分析機器數(shù)據(jù)及故障預測、規(guī)劃維護流程、集成企業(yè)IT等環(huán)節(jié)。對制造企業(yè)客戶，好處是提高設備的整體效用和系統(tǒng)運行可靠性，有效利用零部件和產(chǎn)品的最大服務生命周期，并提供專家知識的積累和傳遞。預測性維護的“遠程服務門戶”可集中訪問客戶的機器和系統(tǒng)，并完成遠程軟件更新。
工業(yè)4.0路線圖：博世演進開發(fā)的工業(yè)4.0系統(tǒng)，第一階段開發(fā)遠程服務門戶，包括通信平臺建設、對象的狀態(tài)監(jiān)視和預測性維護模塊;第二階段開發(fā)基于對象的數(shù)據(jù)，包括智慧化的適應性測試、物流運輸和庫存數(shù)據(jù)等;第三階段將開發(fā)數(shù)據(jù)挖掘和分析系統(tǒng)。
【德國西門子公司實踐案例】作為倡導者和踐行者，西門子在漢諾威工業(yè)博覽會上展示了工業(yè)4.0示范，表達其構建未來智慧生產(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、更多的復雜產(chǎn)品和更大的數(shù)據(jù)量來縮短產(chǎn)品入市時間、個性化的規(guī)模定制和更高的產(chǎn)能來增強產(chǎn)品對市場的適應性。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，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”而包含整個價值鏈的自組織信息，其生產(chǎn)流程因“端到端的集成”而體現(xiàn)依實時場景的靈活決策。
強調工業(yè)信息技術和工業(yè)軟件：各類計算機輔助應用軟件、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流程設計與工廠分析工具、制造執(zhí)行系統(tǒng)等，實現(xiàn)企業(yè)價值創(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。
“智慧生產(chǎn)”案例：西門子安貝格工廠生產(chǎn)高度數(shù)字化，可獨立于實體生產(chǎn)進行仿真與優(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，允許在一分鐘內更改產(chǎn)品及工序;工廠的測量事件達每日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，控制系統(tǒng)可依既定工序進行干預和糾正。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)。
設計智慧工廠，構建貫穿價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)品設計”開始，經(jīng)過“生產(chǎn)規(guī)劃”和“生產(chǎn)工程”，到“生產(chǎn)實施”和“服務”等5個環(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)品設計”階段，實現(xiàn)貫穿整個產(chǎn)品生命周期的價值增值，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，通過虛擬仿真技術和PLM解決方案，客戶在實體生產(chǎn)之前即可對生產(chǎn)流程進行模擬檢查和優(yōu)化，并保證虛擬生產(chǎn)模型與實際生產(chǎn)設備間的無縫互動。在“生產(chǎn)實施”階段，一改傳統(tǒng)單臺產(chǎn)品的優(yōu)化模式，轉而采用“全集成自動化（TIA）”概念的“集成驅動系統(tǒng) （IDS）”，一站式地實現(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)平臺是實現(xiàn)數(shù)字制造的載體，在物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、工業(yè)網(wǎng)絡技術的支持下，通過共同的數(shù)據(jù)庫和集成工具鏈，集成先進的生產(chǎn)管理系統(tǒng)、生產(chǎn)過程軟件和硬件，達成各種產(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
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坐落在西門子北京辦公園區(qū)的西門子數(shù)字化體驗中心包括數(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)能源和信息安全實驗室五大展廳，集中展示了數(shù)字化在產(chǎn)品設計、生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)工程、生產(chǎn)制造和運維的整個生命周期的具體應用。
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用。西門子數(shù)字化體驗中心在向各界展示西門子數(shù)字化技術實力的同時，兼具孵化創(chuàng)新、產(chǎn)學合作的平臺功能。
“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值鏈上提供‘數(shù)字化雙胞胎’的企業(yè)，西門子能夠幫助企業(yè)實現(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)字化工廠集團總經(jīng)理王海濱表示，“我們正在構建一個強大的生態(tài)系統(tǒng)，攜手所有合作伙伴深度挖掘數(shù)據(jù)的價值。”
MindSphere是西門子數(shù)字化業(yè)務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)中的價值，以最少的投入大幅提高生產(chǎn)設備的性能和可用性。西門子龐大的工業(yè)設備基礎和覆蓋眾多行業(yè)的專業(yè)知識，為MindSphere帶來獨特的數(shù)據(jù)采集和價值挖掘優(yōu)勢。
開放的MindSphere不僅為第三方設備的安全接入提供了多種方式，覆蓋所有支持OPC UA通信技術的設備或系統(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)或使用多樣化的應用。西門子還計劃面向數(shù)據(jù)連接的應用程序接口以支持更多協(xié)議。
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來自蓋世汽車網(wǎng)的統(tǒng)計數(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6億元進入重卡領域在懷柔建設歐曼重汽廠，因同時具備生產(chǎn)中重卡所需的沖壓、裝焊、涂裝、總裝四大生產(chǎn)工藝，一舉成為當時亞洲最現(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域，建成當年銷售重卡4.7萬輛，成為福田汽車的重要利潤增長點。2009年以后的國家經(jīng)濟刺激計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)線去應對突破10萬輛的年銷售量，一時間捉襟見肘。
突破原有產(chǎn)能限制，建設新的生產(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)字化的二工廠當年被納入2010年北京市重大項目和懷柔區(qū)重點建設工程。重金投入之下，歐曼二工廠，引進了4項世界級和8項中國一流的先進設備。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設施，實現(xiàn)了管理數(shù)字化、物流最合理，生產(chǎn)線主線自動化率達到60%。
“我們有PVC底涂機器人噴涂系統(tǒng)、步進式主線搬送機構、日本富士公司焊接夾具、生產(chǎn)質量控制系統(tǒng)、自動化機器人焊接以及擺桿輸送系統(tǒng)和SOENEN三維數(shù)控沖孔設備、6000噸沖壓生產(chǎn)線；美國英格索蘭擰緊設備。” 歐曼二工廠裝焊部部長孫志強對這些寶貝如數(shù)家珍。
36關檢測
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 “做工更精細了！”“面漆更亮了！”
漂亮的外觀背后是歐曼二工廠電泳機運線采用了擺桿輸送技術和日本Yaskawa公司生產(chǎn)的HP-20非防爆型機器人進行涂裝，該技術的漆膜顯映性、光澤度、漆膜厚度均達到了轎車涂裝品質。可以保證車身10年不銹蝕。“機器人的采用，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，面漆變化只是一個方面，還有很多地方都不一樣了。
客戶王琦一句“做工更細致了”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臺點焊機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，車身還要通過在線檢測的考驗。
“檢測車間中的調試車間全部采用德國馬哈提供的專業(yè)檢測設備，在線檢測技術對每一臺車輛進行檢測，對所有數(shù)據(jù)進行實時采集，出現(xiàn)異常能夠馬上報警。”裝焊部部長孫志強說。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)流程進行反饋解決。在孫志強看來，在線檢測還有一個重大優(yōu)點是能夠形成檢測結果的大數(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)線上各工位上有關設備運行、產(chǎn)品質量、物料流向和相關的生產(chǎn)管理信息，實時統(tǒng)計生產(chǎn)線生產(chǎn)的質量狀況、成品狀況和生產(chǎn)設備的運行狀況，確保產(chǎn)品質量和生產(chǎn)需求材料的適時供應，保持均衡生產(chǎn)的Andon系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠直接反應生產(chǎn)的即時狀況，生產(chǎn)線上哪個工位停下來，停了多長時間，停的原因是什么，都有詳細的記錄，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、生產(chǎn)及銷售，都必須進行嚴格的‘36關’嚴格把控。我們提出了‘研發(fā)3驗證、供應 3 重門、生產(chǎn)27關卡、銷售3檢查’的口號。實現(xiàn)了從原材料供應到生產(chǎn)設備的全程檢控，保證產(chǎn)品整體的檔次感和高品質。”二工廠總裝部副部長張慧強說。
“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在介紹自己部門時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械手的歐曼二工廠這樣的體力活已經(jīng)不復存在。
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)字化體驗中心。在體驗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為的演示環(huán)境，而是一條真實的數(shù)字企業(yè)示范線。西門子的專家以一個印章的生產(chǎn)為例，演示了一個產(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，但是整個的生產(chǎn)流程是完整、真實的，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，濟南二機床集團有限公司主要生產(chǎn)大型、復雜的機床設備，按照傳統(tǒng)的定制化生產(chǎn)模式，不僅機床設備的制造周期長，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，兩者有機結合，將產(chǎn)品的上市周期從以前的18個月縮減到8個月，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，還能讓專業(yè)化的協(xié)作保持一致。
西門子數(shù)字化體驗中心包括數(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)能源和信息安全實驗室五大展廳，集中展示了數(shù)字化在產(chǎn)品設計、生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)工程到生產(chǎn)制造和運維的整個生命周期內的具體應用。“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值鏈上提供‘數(shù)字化雙胞胎’的企業(yè)，西門子可以幫助企業(yè)實現(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)字化工廠集團總經(jīng)理王海濱表示。
現(xiàn)在，人們熱衷于談論數(shù)字經(jīng)濟。參觀完西門子數(shù)字化體驗中心，記者一個最突出的感受是，數(shù)字經(jīng)濟絕不是虛擬經(jīng)濟，而是用數(shù)字化的手段改變或者說重新塑造實體經(jīng)濟，促進實體經(jīng)濟更高效的發(fā)展。云計算、大數(shù)據(jù)剛出現(xiàn)時，之所以有人感覺“虛”，是因為沒有看到云計算、大數(shù)據(jù)與實體經(jīng)濟相結合的成功案例。現(xiàn)在，我們說云計算、大數(shù)據(jù)已經(jīng)進入了實際落地的階段，就是因為在傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)、工業(yè)、服務業(yè)中，我們看到了大量利用先進技術手段改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的鮮活例子，比如精準農(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，記者注意到了一個特別的柜子，里面是各種線路板、線纜和設備，還有一個不太起眼的小盒子。西門子（中國）有限公司數(shù)字化工廠集團工廠數(shù)字化服務總監(jiān)李漓一語道破，這個小盒子名為MindConnect NANO，它主要用于收集工業(yè)場景中各種終端和設備的數(shù)據(jù)，然后上傳到西門子MindSphere云平臺中。MindConnect NANO是一個即插即用的數(shù)據(jù)接入網(wǎng)關，支持開放通信標準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)，從中獲取價值。其實，MindSphere也是我們俗稱的PaaS平臺，向下為連接各類工業(yè)設備提供了統(tǒng)一的接口，實現(xiàn)不同設備之間的互聯(lián)互通；向上為各種各樣的應用軟件提供良好的開發(fā)、運營環(huán)境。用戶從MindSphere上獲取應用程序和服務就像從智能手機里的應用商店中獲取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垂直應用的開發(fā)即可。李漓也表示，基于Cloud Foundry開發(fā)的MindSphere是一個開放的平臺，為開發(fā)各類工業(yè)應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，推動MindSphere的發(fā)展。源訊、埃森哲、SAP、微軟、Evosoft、亞馬遜云服務（AWS）等都是西門子的合作伙伴。MindSphere應用程序被稱為MindApp，現(xiàn)已推出約50種，包括降低安全風險、提升互聯(lián)設備和工廠可用性等多種功能。西門子展示了20多個MindSphere的應用案例。
德國一家知名的研磨機床生產(chǎn)商，以前將機床交付給用戶就萬事大吉了。不過每次機床出問題，用戶總會有很多抱怨，比如不知機床的問題出在哪里，或者修理不及時等。在采用西門子MindSphere后，所有售出的機床運行數(shù)據(jù)，甚至刀具的運行數(shù)據(jù)都可以通過MindSphere監(jiān)測，在實際出現(xiàn)問題之前，機床生產(chǎn)廠商會提前與客戶進行溝通，利用一次計劃內停機的空當，對機床進行維修，更換零部件，從而消除了計劃外宕機，實現(xiàn)了故障的可控。
此外，還有很多西門子幫助客戶實現(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動品牌阿迪達斯開展合作，雙方將攜手推動阿迪達斯智能工廠SPEEDFACTORY的數(shù)字化進程，實現(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)有了一批成功的應用案例，但它本身還不是一個盡善盡美的產(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，瞄準的客戶都是那些有強烈的數(shù)字化轉型需求、愿意嘗試云等新模式、以實現(xiàn)業(yè)務增值為目標的行業(yè)先鋒客戶。在MindSphere項目實施的過程中，西門子會與客戶、合作伙伴一起，不斷完善MindSphere這個開放的生態(tài)系統(tǒng)。
更全面的數(shù)字化體驗
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，從原材料的進入，到送檢、按需分送、不同工序加工、到成品打包，垃圾包裝運送等一系列流程，都將在傳送帶上自動完成。
在記者問及是否會出現(xiàn)運送差錯、斷電等情況時，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，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。“每個班次，我們一共需要20～30名工作人員就能完成各項工作。”SEWC卓越運營部經(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。SEWC是西門子在中國建設的第一個數(shù)字化企業(yè)，實現(xiàn)了從產(chǎn)品設計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代的又一步，也打響了在工業(yè)4.0時代獲得更多機會的算盤。
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)品上市時間、增加制造的靈活性。然而在傳統(tǒng)的制造條件下，要同時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，能在短期內不斷推出各類新品參與競爭。
要同時滿足這三大需求，保障并提升產(chǎn)品質量，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時代。在西門子看來，第一次工業(yè)革命是蒸汽時代，第二次工業(yè)革命是電氣時代，第三次工業(yè)革命是計算機技術開始應用在制造業(yè)上，提升自動化水平，即將到來的工業(yè)4.0時代將是第四次工業(yè)革命。
“現(xiàn)在，一款汽車需要上千人設計，設計人員設計3年、生產(chǎn)模具1年、建設工廠生產(chǎn)4年，至少需要8年的時間。”西門子（中國）有限公司工業(yè)業(yè)務領域市場傳播部總經(jīng)理于纓向記者介紹西門子對工業(yè)4.0時代的構想，“未來的制造將是基于大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、人，結合各種信息技術進行柔性制造。其實現(xiàn)定制化生產(chǎn)，甚至可以當月定制車，下個月就可以生產(chǎn)出來。”
雖然這一構想的實現(xiàn)尚需時日，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)字制造轉型的技術線路。SEWC作為安貝格在中國的姊妹工廠，亦實現(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)，通過在整個價值鏈中集成IT系統(tǒng)應用，實現(xiàn)包括設計、生產(chǎn)、物流、市場和銷售等所有環(huán)節(jié)在內的高度復雜的全生命周期的全自動化控制和管理。
正是在這些復雜IT技術的輔助下，靈活生產(chǎn)不必再被犧牲或者無法實現(xiàn)。指著正在生產(chǎn)線上自動拐彎、直行的元器件，SEWC卓越運營部經(jīng)理戴霽明告訴記者：“這些半成品運送到不同的路徑，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，可以同時生產(chǎn)20～30種型號產(chǎn)品。”
談及為何要建設數(shù)字化企業(yè)，西門子工業(yè)業(yè)務領域工業(yè)自動化系統(tǒng)首席執(zhí)行官Eckard Eberle表示：“我們建設數(shù)字工廠，其一是為了獲得更高的產(chǎn)品質量，通過各種體系的無縫鏈接保障產(chǎn)品的質量。其二是為了快速實現(xiàn)生產(chǎn)的調整。其三是幫助客戶有效縮短產(chǎn)品的上市時間。”
沒有紙張的車間
關于SEWC，讓西門子津津樂道的是這座工廠不僅是一個數(shù)字化企業(yè)，而且是自己生產(chǎn)自己——絕大多數(shù)技術來自西門子。
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，實時保存在一個數(shù)據(jù)平臺中。基于這一數(shù)據(jù)基礎，ERP、PLM、MES、控制系統(tǒng)以及供應鏈管理實現(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)劃和設計，實現(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)生命周期進行集成，縮短產(chǎn)品上市時間。其設計還賦予工廠靈活性，可滿足不同產(chǎn)品的混合生產(chǎn)，并為將來的產(chǎn)能調整做出合理規(guī)劃。
“傳統(tǒng)的制造中，一般是研發(fā)時出一張圖紙，然后交給生產(chǎn)部門作出樣品，圖紙再返回研發(fā)部門調整、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)品上市時間的大大壓縮、生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量的有效提升。
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)的電子任務單就展現(xiàn)在其面前的電腦屏上，訂單由系統(tǒng)下達，在與ERP（企業(yè)資源計劃）系統(tǒng)的高度繼承下，實現(xiàn)生產(chǎn)計劃、物料管理等數(shù)據(jù)的實時傳送。
王云龍的工作臺上有5個不同的零件盒，當自動引導小車送來一款待裝配產(chǎn)品時，電腦顯示屏會出現(xiàn)它的信息，相應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，指揮小車去下一目的地。在達到下一工序前，這個產(chǎn)品將經(jīng)過20個質量監(jiān)測節(jié)點。視覺檢測是數(shù)字化工廠的特有監(jiān)測方式，相機拍下產(chǎn)品圖像與Teamcenter數(shù)據(jù)平臺中的正確圖像對比，一點小小瑕疵都逃不過品質管理模塊的“眼睛”。經(jīng)過多次裝配和質量檢測后，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)品的交貨時間縮短了50%，產(chǎn)品的一次通過率可達到99%以上。安貝格電子制造工廠，平均每秒生產(chǎn)一個產(chǎn)品，未來的SEWC有望沖擊這一紀錄。”
贊賞“兩化融合”
事實上，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。在記者結束參觀時，SEWC總經(jīng)理再次表達了歡迎記者以及企業(yè)前來參觀的觀點，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。
