数字化工厂：从3D建模到数字化工作流
三维数字化技术在数字化工厂中的运用
三维数字化技术在数字化工厂中的运用摘要：为了进一步推动企业信息化建设发展，国家开始提倡建设数字化工厂，其已经成为了当前企业实现信息化建设的主要方式。
通过建设数字化工厂不仅可以促使企业运维管理水平得到增强，企业劳动生产率也会有所发展，安全运行能力也会变得更好，在三维数字化技术的支持下，企业生产运营将会朝着数字化、信息化和高效化方向发展。
基于此，本文介绍了数字化工厂概念，并对三维数字化技术运用于数字化工厂进行了探究，希望可以为相关企业提供帮助。
关键词：三维数字化技术；数字化工厂；运用引言以前我们建设的工厂只是物理工厂，但是随着信息化的不断发展，越来越多的企业开始建设数字化工厂。
利用三维数字化技术建设数字化工厂其实就是在计算中建设一个和现实中工厂相对应的虚拟工厂，工作人员可以在虚拟工厂中模拟企业生产运营管理。
这种形式的企业管理具有很多优势，不仅可以实现可视门户，还可以对各个生产环节进行实时监控，同时能够有效降低企业生产运营发生风险的概率，对于人员培训也能提供助力，可以说建设数字化工厂是信息时代企业谋求更大发展的必要选择。
一、数字化工厂概念数字化工厂（Digital factory）其实就是在计算机上对转化为信息数据的工厂进行仿真管理模拟，还可以进行管理优化、创新探究，这样就可以实现运维管理水平的增强。
数字化工厂不仅需要用到仿真模拟技术，还需要用到数字技术，可以说是对这两种技术的结合，本身就具有非常明显的特点，也具有很多优势。
对于各个企业而言是一种新的发展技术，对于企业发展能够发挥出很大的促进作用。
数字化工厂具有很大的应用价值，其不仅可以对工厂运营中产生的各种信息进行实时监控，还可以将这些监控信息以视频的形式发送给相关人员，相关人员通过观看视频就可以了解工厂的实际情况，同时可以帮助企业获得更多的经济收益，工厂生产质量和生产效率也会变得更高，对工厂的管控效果也会变得更好，从而课余为企业发展提供极大的助力。
未来数字化工厂的发展趋势
未来数字化工厂的发展趋势随着信息技术的飞速发展，数字化工厂已经成为了制造业的重要趋势之一。
数字化工厂是指通过数字化技术和智能化设备，将制造过程中的各个环节连接起来，实现生产过程的自动化、高效化、精细化和智能化。
数字化工厂的发展，将为制造业的转型升级和创新发展提供强有力的技术支撑和保障。
一、数字化工厂的定义和意义数字化工厂是指通过数字化技术和智能化设备，将生产制造流程中的各个环节连接起来，实现生产过程的自动化、高效化、精细化和智能化。
数字化工厂通过在制造过程中实现数据共享、信息流通和智能决策，可以提高生产效率、节约生产成本、优化产品质量、加强生态保护和提升品牌价值。
数字化工厂是制造业的新型模式和未来趋势，也是推动制造业转型升级和创新发展的重要手段和保障。
二、数字化工厂的发展趋势（一）大数据与物联网技术的应用数字化工厂的发展，需要依托于大数据与物联网技术。
大数据技术可以收集、分析和管理大量的生产数据，帮助企业进行精细生产和智能化预测；物联网技术可以连接工厂中的各个设备和物品，实现生产过程的实时监测和远程控制。
近年来，随着大数据与物联网技术的不断发展和普及，数字化工厂的发展前景也越来越广阔。
（二）自动化和智能化设备的普及数字化工厂的核心就是高度集成的自动化和智能化设备，自动化和智能化设备的普及，将极大地提高工厂生产效率、降低生产成本、提升产品质量和保障生产安全。
比如，自动化生产线、机器人和智能仓储系统等，都将成为数字化工厂的重要支撑。
（三）数字化工艺流程的建设数字化工艺流程是数字化工厂建设的核心环节，它不仅包括了工厂的生产流程和品质控制流程，还包括了原材料采购、产品设计和售后服务等环节的数字化。
数字化工艺流程的建设，可以实现生产过程的全面优化和质量保障，还可以实现工厂外部环节的数字协同和一体化。
（四）数字化服务的创新发展数字化工厂的发展，将带来数字化服务的创新发展。
数字化服务是指通过数字技术和智能化设备，为企业和消费者提供增值服务。
数字化工厂：从3D建模到数字化工作流
首先模拟，然后生产：随着计算机软件和硬件技术的发展，利用计算机模拟技术描述工厂生产的过程--工作流技术，已经有了长足的进步。
本文将对未来机床设备制造业中有关工作流技术的情况加以介绍。
利用计算机进行化学反应过程的模拟已经成为一项标准的应用技术了，如同按照物理-化学的基本原理模拟化工生产过程（混合、化学反应、热交换）一样。
计算机模拟所得到的数据，可供以后的工艺流程设计使用，将计算机中的3D模型转换为现实的流程设备。
在今天，这种“建模－模拟－流程”工艺设计技术已经成为化工企业经常使用的标准技术。
数据的通用性是数字化工厂的基础：没有数据的协调一致是根本不可能的在工作流技术中使用的模拟技术和3D建模技术，也在汽车制造领域以外的化工领域中得到了进一步的发展，形成了“数字化工厂”。
建立数字化工厂模型的目的在于将整个工厂的图像（厂房、流程设备等等）作为工厂规划设计的三维技术资料使用。
三维工厂规划设计的优点非常明显：工程师可以利用计算机在正式施工前对设计规划方案进行修改，节约规划成本和时间，实现最优化配置。
从而可使企业的新产品、新材料比以往任何时候都更快地投放市场，使企业在激烈的市场竞争中保持领先的优势。
Ingenics股份公司的总经理Oliver Herkommer先生对不同工业领域中工作流技术的应用目的作了这样的描述：在汽车工业领域中，使用数字化工厂技术的目的在于将汽车生产过程中所需的所有资源与产品挂钩，形成一个IT技术平台。
详细一点说就是建立一个统一管理原材料（汽车组成模块和各个零部件）、设备（机床和装备）、工厂（面积）和生产流程（制造工艺）的IT技术平台。
当工厂设计规划人员得到这些数据之后，可以缩短工厂规划设计时间、提高工厂规划设计的质量。
由于在化工流程生产企业中没有可比的标准工艺流程，因此数字化工厂设计的重点就在于厂房建筑的3D规划设计和流程工艺技术的三维设计了。
Herkommer先生说：“数字化工厂设计大大地提高了化工企业工厂规划设计的质量。
三维数字化技术在数字化工厂的应用
三维数字化技术在数字化工厂的应用摘要：在分析了传统的布局规划以及其所面临的挑战的基础上，提出了基于数字化工厂技术的一种三维布局验证方法，并具体介绍了汽车制造企业的实际应用。
关键词：三维数字化技术；数字化工厂；应用引言随着企业数字化制造平台的构建，生产管理效率不断提高，但与产品的生产层的信息化整合程度很低，很难与上层管理系统进行信息流的实时响应。
通过数字化工厂技术对企业上层的计划管理系统、中间层的制造执行系统以及底层的工业控制系统进行结合，实现企业信息流的实时化，能及时、准确的监控整个企业的生产过程，在企业的生产运营、供应链管理、品质控制等方面具有重要意义。
1系统设计１.１总体结构设计系统采用基于Ｃ／Ｓ与Ｂ／Ｓ混合结构的多层分布式信息平台，由于Ｂ／Ｓ结构具有便捷灵活的特点，在面向上层计划管理的ＥＲＰ层主要采用Ｂ／Ｓ结构模式，同时Ｂ／Ｓ结构还可以使大规模ＥＲＰ系统中的数据库和应用程序组件分布在不同的服务器上运行，使系统更合理、更灵活、更具扩展性。
由于Ｃ／Ｓ结构具有交互性、安全性、响应迅速及数据传输速率高等方面的优点，因此在面向生产层的ＭＥＳ系统、ＡＮＤＯＮ系统主要采用Ｃ／Ｓ结构。
在网络架构上，采用工业以太网进行通信。
服务器、工位ＰＣ、ＰＬＣ通过工业以太网连接，ＭＥＳ系统与ＡＮＤＯＮ系统通过ＯＰＣＳｅｒｖｅｒ与底层设备进行信息的交互，实现数据采集，信号传递等功能。
１.２系统功能设计数字化工厂软件系统主要包括ＥＲＰ管理模块、ＭＥＳ制造执行系统模块以及ＡＮＤＯＮ系统。
ＥＲＰ管理模块会将订单自动下达给ＭＥＳ系统，ＭＥＳ系统在生产线进行质量数据采集等工作后，将采集到的信息反馈给ＥＲＰ系统，同时ＭＥＳ系统将物料信息反馈给ＡＮＤＯＮ系统，ＡＮＤＯＮ系统做出实时响应，进行动态补料。
１.３系统流程设计数字化工厂软件系统，以ＥＲＰ系统的订单模块为起点，通过订单的下达将要生产产品的工艺路线、物料清单信息自动下发给ＭＥＳ系统，由ＭＥＳ系统进行指导生产。
三维数字化工厂在石化企业的建设及应用
三维数字化工厂在石化企业的建设及应用在当前全球制造业数字化转型的背景下，三维数字化工厂技术逐渐成为石化企业提高生产效率、降低成本、提升产品品质和缩短上市时间的重要手段。
三维数字化工厂通过数字仿真和虚拟现实技术，构建了一个真实的数字化模型，从生产流程、物流设施、设备仿真、生产调度、员工培训到质量控制等各个环节进行全程的数字化模拟和优化，从而实现了信息化与物理化的融合，提高了企业的核心竞争力。
一、三维数字化工厂在石化企业的建设1、三维数字化建模三维数字化工厂建设的基础是数字化建模技术，通过3D 模型对整个生产流程进行全面数字化建模，实现对整个生产流程全过程的模拟，从而更好地控制生产流程和优化生产效率。
该技术采用AECOsim Building Designer 和Bentley Navigator 等软件实现。
2、模拟分析针对数字化生产流程，进行模拟分析从而达到提高生产效率和缩短上市时间的目的，同时对物流设施、设备仿真和生产调度等各个环节进行全过程的模拟和优化。
3、虚拟现实技术应用虚拟现实技术对制造环境进行仿真，使得模型更加逼真具体，从而采用人机交互的方式，提高人的认知能力和操作技能，加强生产过程的深度和广度，为企业的数字化转型提供了更好的支持。
二、三维数字化工厂在石化企业的应用1、生产流程管理三维数字化工厂将生产流程数字化，准确模拟每个生产环节，预测出潜在的难点，并优化生产环节，提高生产效率。
2、物流设施管理通过三维数字化工厂技术，模拟和优化物流设施，优化布局，减少物流成本，提高物流效率。
3、设备仿真通过设备仿真，分析设备在生产过程中的重要性和运作效率，优化其安排，提高整个生产流程的效率和稳定性。
4、生产调度通过三维数字化工厂技术，进行生产调度的分析和规划，优化生产时间表，在确保生产效率的同时，最大限度地降低生产成本。
5、员工培训三维数字化工厂可以模拟企业内的操作流程和使用方式，让员工在虚拟现实环境下进行操作练习，提高员工的技能水平，降低企业人力培训的成本。
三维数字化技术在化工智能工厂中的应用研究
三维数字化技术在化工智能工厂中的应用研究作者：张剑来源：《粘接》2022年第01期摘要：随着计算机科学在各领域的应用，通过工业化与信息化的不断融合，优化智能化管理已经成为新时代石化行业的发展目标。
三维数字化工厂技术对于更高效、更安全的化工发展具有重要的战略意义。
介绍了三维数字化工程的基本概念和其在化工工程中的应用，展望了未来信息化在石化领域中的发展。
关键词：三维数字化;智能工厂;化学工业;智能制造转型中图分类号：TQ343 文献标识码：A文章编号：1001-5922（2022）01-0116-03Research on the application of 3D digital technology in chemical industry smart factoryZHANG Jian（Anhui Hefei Donghua Engineering Technology Co.，Ltd.，Hefei 230024，China）Abstract：The chemical industry is an extremely important part of development plan and the pillar of social development.The development of chemical industry of great importance of modernization process.With the application of computer science in various fields，through the continuous integration of industrialization and information technology，optimizing intelligent management has become the development goal of the petrochemical industry.Three-dimensional digital plant technology is of strategic importance for efficient development and safety in petrochemical.This paper briefly introduced the concept and application of 3D digital engineering and the future development of information technology in the petrochemical field.Key words：three-dimensional digitalization;smart factory;chemical industry;intelligent manufacturing transformation化學工业一直是我国核心的工业组成部分之一，它不仅为各个领域提供充足的能源供应，也是现代高分子材料的支柱，其副产品更是可以为农业生产提供化肥、农药等化工产物和农用塑料薄膜等有机材料，始终是我国发展的重点。
数字化工厂有哪些功能？
数字化工厂有哪些功能？
数字化工厂是虚拟制造的关键技术，根据实体工厂的生产资源和相关工艺参数分析，通过计算机建立与实体工厂相对应的模型。
将实体工厂的制造数据、工艺数据和相关的生产要求输入计算机虚拟模型中，利用计算机虚拟仿真技术对整个生产流程进行模拟仿真，使产品在虚拟的数字空间里完成整个加工制造过程。
数字化工厂的功能可以通过工厂布局、工艺仿真规划和生产线优化三个主要内容进行具体说明。
（1）工厂布局
工厂布局是企业建设数字化工厂的前期工作，主要指车间生产线设备的布局仿真、工装夹具的布局仿真。
其中以设备的布局仿真最为重要，主要分为两个阶段。
第一阶段利用三维建模软件建立设备的数字模型，然后导入到数字化工厂系统中，进行数据的分析、存储与处理。
第二阶段以厂房布局的结果作为参考，根据设备规划的要求，对制造设备在生产线的具体位置进行模拟仿真，制定其合理的布局。
通过布局仿真，完成静态的车间和生产线布局，作为之后的工作基础。
（2）工艺仿真规划
数字化工厂的工艺仿真规划是在构建的计算机虚拟平台上将产品设计的数据信息转换成产品的制造数据信息，通过对产生的数据进行分析进而对产品制造工艺有一个合理规划。
一般情况下，工艺规划过程由三个基本要素构成，即产品、制造资源和具体的工位操作。
（3）生产线优化
数字化工厂的生产线仿真优化的功能主要包生产线设备运动仿真、机器人仿真、人机工程仿真、物流仿真以及最后的整体生产节拍仿真。
在计算机的虚拟环境中进行生产线的动态仿真，能够从三维的角度全面直观地看出生产线整体的运作情况，分析生产过程中不同参数下的性能指标，达到优化生产线、提高生产效率的目的及时发现问题，使生产线设计方案最终得到全面的优化。
2023-数字化工厂整体解决方案-1
数字化工厂整体解决方案随着工业化的不断发展，数字化工厂解决方案已经成为了很多企业的一个重要课题。
数字化工厂的出现让企业生产成本和效率得到了很大的提升。
下面将从几个步骤阐述数字化工厂整体解决方案。
第一步，建立数字模型。
数字模型是数字化工厂中最重要的一个环节。
在此之前，需要先建立一些现有的图纸、设计图等。
然后通过建模软件对这些图纸进行数字化建模。
数字模型的建立需要考虑生产设备、工艺流程、物流系统、劳动力等多个因素，并且要做到真实、可靠、高效。
第二步，数据共享与处理。
在数字化工厂中，各种数据是非常重要的。
需要对现有数据进行全面的汇总、整合和归档。
其次，需要建立一些数据处理系统，对上述数据进行组织和分析，以便更好地实现数字化管理和控制。
第三步，智能制造。
通过数字化设备，生产线上的设备、工具和产品能够实现联网生产，并且实现信息交换和共享。
数字化工厂中的智能制造可以极大地提升生产效率和生产质量，并且可以快速响应市场需求，降低了生产成本。
第四步，物联网与大数据。
物联网是数字化工厂中不可缺少的一环。
物联网可以将设备、工具、产品等物品互联互通，实现数据的共享和处理。
通过大数据分析，可以更好地了解市场需求和生产情况，对企业进行战略分析和调整。
第五步，数字化技术的支撑。
数字化工厂的实现需要设计师、工程师、软件工程师等多个专业人员的配合。
数字化工厂涉及到多项技术，包括数字化设计、数字化建模、自动化生产、物联网技术、大数据分析等等。
在实现数字化工厂的过程中，需要不断探索、创新和完善技术。
总之，数字化工厂整体解决方案不仅关系到企业的生产效率和成本，也与企业的市场竞争力密切相关。
随着科技的发展，数字化工厂的未来将变得更加智能、高效和绿色。
只有加强数字化工厂的建设，才能更好地应对市场需求和挑战，实现企业的可持续发展。
钢铁企业三维数字化工厂的设计与实践
为推进制造业供给侧结构性改革，不断提高企业核心竞争力和产品质量，国家在《中国制造2025》中明确提岀“以加快新一代信息技术与制造业深度融合为主线，以推进智能制造为主攻方向”的方针[1]。
2018年国家公布《国家智能制造体系标准》也在关键技术中对智能工厂的建设作了详细的描述，指出智能工厂包含设计、建造、交付、生产和集成等环节[2]。
经过多年信息化建设，钢铁行业已基本建立了5级信息化架构平台，但随着新一代智能工厂标准的出台，打造数字化工厂已成为钢铁行业践行智能制造的必由之路[3]。
1 三维数字化工厂概念及意义所谓数字化工厂是通过信息化手段对物理工厂的实体和流程进行重构，而以三维可视化技术为载体，在建设物理工厂的同时打造一比一的数字工厂，完成从数字化设计到数字化建设、从数字化交付到数字化运维的数据集成，实现整个工厂全生命周期的数据管理[4]则是三维数字化工厂建设的基本要求。
某钢铁企业是其集团打造核心竞争力、引领行业发展方向的沿海钢铁基地。
参照智能工厂建设标准，结合生产工艺特点，打造三维数字化工厂，实现生产全流程的数字化管控，为该钢铁企业智能工厂建设奠定基础，同时也是实现建设世界一流钢铁生产基地的重要举措。
2建设三维数字化工厂的关键技术2.1 数字化建模技术数字化建模技术是将物理实物用数字信息表征的过程，是创建可视化运维平台的展示基础。
针对数字化工厂应用场景，三维模型的创建方式通常分为3种：（1）基于建筑信息模型（building information modeling，简称BIM）技术的模型创建。
在工程设计期，设计院通过专业设计平台创建包含建筑、管道、仪表、电气和设备等全专业的三维模型。
通过统一协同平台完成模型的校验和总装[5]。
区别于图形视觉化模型，BIM模型在表征物体空间尺寸的同时还包括物体的属性信息[6]。
目前根据工程的差异，BIM建模分为基于三维全流程的正向设计和依据施工图建模的逆向设计两种方式。
数字化工厂
应用示例
该解决方案在设计阶段就可通过3D浏览进行更好的信息沟通；可进行早期的设计错误检查 (冲突 分析)；可方便地进行运动学优化；可同步地进行工艺设计；减少冲压生产线的建立与调整时间 并优化工作循环时间。
4.物流解决方案
物流解决方案主要针对复杂制造体系进行建模仿真（如车身线，总装线，喷漆线、发动机线等）， 包括：对生产线的制造能力进行评估；分析和优化生产线的缓冲区尺寸；找出瓶颈点并进行优化； 制定最佳的物流控制策略；定义精确的制造系统参数等。
工厂内涵
工厂内涵
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，
工厂内涵
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 ●提高规划质量 ●缩短产品投产时间 ●交流透明化 ●规划过程标准化 ●胜任的知识管理 虚拟现实仿真技术
其中的生产线物流规划、方案验证包括：物流布局规划和仿真验证；生产线缓存区的位置设定和 最佳储存量控制；物流路径的规划与仿真优化；输送链系统的布局，控制方案，运行策略；生产 次序的优化；物流路径的流量和瓶颈分析。运输物流规划、方案验证包括：物流运输道路路径规 划；道路负载瓶颈流量分析；运输车辆合理承载量计算；集货方式和物料运输器具规划设计；运 输计划（时间，车次，道路，器具）。
主要环节
玛莎拉蒂的Bertone工厂即采用上述技术实现Quattroporte与Ghibli两款不同车型的全自动生产 与组装，据不完全统计，产能提升幅度高达两倍以上。
典型应用
典型应用
数字化工厂（DF）的集成，首先需要强大的界面和数据库系统，将不同复杂层次之间和不同运作 功能领域之间的实际数据和模块进行联合使用，常见的应用有： ●布局规划与仿真——布局确认与优化 数字化工厂 ●零件流的静态分析与动态仿真 ●装配过程平衡 ●复杂的物流操作仿真 ●机器人及复杂运动仿真 ●零件加工仿真
对三维数字化技术在数字化工厂的实践论述
对三维数字化技术在数字化工厂的实践论述作者：张超来源：《电子乐园·中旬刊》2020年第08期南京菲恩工程技术有限公司，江苏南京 210000摘要：本文主要针对于对三维数字技术在数字化工厂的实践进行了深入分析与探索，首先针对于数字化的重建进行阐述，通过数字化、模式化、可视化和一体化的生产操作，实现劳动生产率、安全运行、反应能力的提高，然后，对数字技术基础平台进行了分析，最后，有效提高企业规避风险的能力，提高科学决策能力，针对智能业务应用进行了最后的总结。
關键词：三维数字化技术;数字化重建;三维建模;智能业务1、数字化重建三维激光扫描获取点云数据进行现场验证，达到与网站背栏一致。
经过图纸资料的整理，发现安装过程中有一些不正常的信息，相对于传统的3 DMAX三维建模方法，该方法成本低，效率高。
它不仅能准确表示设备或系统的形状和空间位置，而且能包含工程属性和拓扑关系。
基于部件的微粒化生产和石化装置等密集资产的三维数字化，有效地支持装置管理的三维应用，是当前石化产业建设的重要方向。
以工程级三维模型为基础，利用数字化化工厂的基本平台，实现企业的智能化运营。
2、数字工厂基础平台存储数字化工厂模型载体平台接受三维模型的数字化重构，然后利用该平台的三维模型组织信息，并将其作为主要的显示手段和交互手段，快速、准确地为我们平台的第三方系统集成提供多种方式，为有效避免信息孤岛提供依据。
Close The platform是一种应用程序开发框架，它通过支持应用程序开发的二次开发界面快速产生业务价值。
图1所示：2.1资料层它存储多种数据，包括三维设备，三维地形，智能地图文件，通用地图文件，点云和树分类结构。
2.2操作层操作层主要提供了数据操作的开发界面，例如，三维模型操作与图形数据操作以及几何数据操作乃至数字数据操作等。
3智能业务应用3.1可视化门户在三维数字化技术的基础上，整合生产经营数据、厂情监测、环境监测、图像数据视频监测等，降低信息收集和使用门槛支持培训和应急管理，建立可视化信息管理门户实现物质生产与信息空间的无缝吸引，充分整合实体生产与信息空间，使之成为现实。
数字化工厂的建设与优化
数字化工厂的建设与优化一、引言随着自动化技术、传感技术、信息技术的飞速发展，数字化工厂的建设已经成为了制造业发展的必然趋势。
数字化工厂是在工业生产中实现全面数字化，并使制造过程以数字形式呈现的工厂。
数字化工厂可以提高生产效率，降低生产成本，优化生产管理等，这也是制造业发展数字化转型的重要途径。
二、数字化工厂的建设数字化工厂的建设主要包括三个方面：数字化设计、数字化制造、数字化管理。
1. 数字化设计数字化设计是将传统的手工设计转换为数字化设计过程。
数字化设计采用了计算机辅助设计（CAD）和虚拟样机（VP）技术，可以让设计师通过电子计算机模拟出产品的三维模型，进行结构、形态、材料、工艺工程等方面的优化，并完成产品的全生命周期管理。
数字化设计可以减少开发周期，降低开发成本，提高生产效率，提高产品质量和设计精度。
2. 数字化制造数字化制造是将传统的手工制造转换为数字化制造过程。
数字化制造采用了计算机数控加工（CNC）、智能制造（CAE）和3D 打印等技术，可以实现高效、精准、快速的制造过程。
数字化制造可以通过优化生产流程，提高生产效率，减少资源浪费，提高制造质量和加速产品上市。
3. 数字化管理数字化管理是将传统的手工管理转换为数字化管理过程。
数字化管理采用了企业资源计划（ERP）、生产制造执行（MES）和供应链管理（SCM）等系统，可以实现生产计划、生产过程、管理流程等方面的数字化管理。
数字化管理可以提高生产效率，降低生产成本，提高企业竞争力和优化供应链管理。
三、数字化工厂的优化数字化工厂建设后，还需要进行优化和改进，以实现数字化工厂持续健康发展。
数字化工厂的优化和改进主要包括两个方面：工艺流程优化和智能化提升。
1. 工艺流程优化数字化工厂可以通过对生产过程进行优化，提高生产效率，降低生产成本。
生产流程优化主要包括以下几个方面：（1）优化生产流程，减少浪费和瓶颈。
（2）实现实时监控和数据采集，及时发现问题和可能出现的风险。
三维数字化技术在数字化工厂中的应用及三维扫描流程简述
一般我们提及”工厂”常默认为是物理工厂，但随着工业4.0的深化，建设数字化工厂已成为当前国内外企业建设的主流趋势。
建设数字化工厂是企业提高运维管理水平的客观需要，通过建设数字化工厂，可实现生产运营的数字化、模型化、可视化、集成化，从而提高企业劳动生产率、安全运行能力、应急响应能力、风险防范能力和科学决策能力。
数字化工厂是利用三维数字化技术，在计算机中构建一个物理工厂完整、精细、可维护的虚拟镜像。
数字化工厂解决方案，由三维数字化重建、三维数字化工厂基础平台、智能业务应用组成。
三维数字化建模是建设数字化工厂的基础，而三维激光扫描技术又为三维建模提供基础数据，配合专业三维软件构建三维模型，实现工厂装置的三维数字化。
数字工厂基础平台是数字工厂的核心，用以管理数字化重建的数据，支撑智能业务应用。
智能业务应用是数字工厂价值实现的途径，利用数字工厂完整、精细的工程信息和简单、易用三维人机交互，针对困扰工厂运行管理的业务问题，提供高效、便捷的智能化工具。
以下我们着重讲述三维扫描重建的问题。
通过三维扫描获取工厂现场点云数据的方式，相较于传统的测绘建模，具有成本低、效率高的优势，其构建的工程级三维模型（实体模型）不仅可准确表达工厂装置设备设施的外形和空间位置，还包含工程属性和拓扑连接关系，粒度可到零部件级别，可实现整体设备的三维数字化，有效支撑设备管理三维应用，是三维数字化工厂建设的主流趋势。
三维激光扫描采用三维激光扫描仪对现场进行三维激光扫描，即可获取精准的空间坐标信息及现场照片，确保三维模型的准确性。
三维激光扫描流程如下：(1 ) 现场勘查。
项目开始前对采集数据地点进行踏勘。
对其周围的地理环境，天气因素、人为影响做一个系统的了解，做好计划，防止采集数据发生的意外，同时规划扫描路线、精度及时间。
(2 ) 布站扫描。
三维激光扫描根据工厂的实际情况进行布站。
“全覆盖”指的是所需建模区域全部扫描，”重点抓“是指对于管线密集区，管线走向变更，管线仪表区进行重点高精度扫描，以确保360°无死角。
数字化工厂技术介绍
数字化工厂技术介绍关键信息项：1、数字化工厂技术的定义和范围2、相关技术和工具3、实施步骤和流程4、优势和效益5、潜在风险和应对措施6、维护和升级策略11 数字化工厂技术的定义和范围数字化工厂技术是一种集成了信息技术、自动化技术和制造工艺的综合性解决方案，旨在实现工厂生产过程的全面数字化、智能化和优化。
其范围涵盖了产品设计、生产规划、生产执行、质量控制、设备维护等各个环节。
111 数字化工厂技术的核心概念包括数字化建模、仿真分析、虚拟制造、物联网应用、大数据分析等，通过这些技术手段，实现对工厂生产全生命周期的数字化管理和控制。
112 数字化工厂技术与传统制造模式的区别传统制造模式往往依赖于人工经验和纸质文档，生产过程中的信息传递不及时、不准确，导致效率低下和质量不稳定。
而数字化工厂技术能够实现信息的实时共享和精确传递，提高生产的灵活性和响应速度。
12 相关技术和工具121 CAD/CAE/CAM 软件用于产品设计、工程分析和制造编程，提高设计效率和质量。
122 MES（制造执行系统）实现生产过程的实时监控、调度和管理，确保生产计划的顺利执行。
123 ERP（企业资源计划系统）整合企业的财务、采购、销售等业务流程，实现资源的优化配置。
124 PLM（产品生命周期管理系统）管理产品从概念设计到退役的整个生命周期中的数据和流程。
125 工业机器人和自动化设备提高生产的自动化水平，降低人工劳动强度和错误率。
126 传感器和物联网技术实时采集生产现场的数据，为生产决策提供依据。
13 实施步骤和流程131 需求分析深入了解企业的生产现状和业务需求，明确数字化工厂建设的目标和重点。
132 规划设计制定数字化工厂的总体架构和技术路线，包括硬件设施、软件系统、网络布局等。
133 系统选型和集成根据规划设计，选择合适的技术和工具，并进行系统集成和测试。
134 数据采集和整理建立数据标准和规范，采集和整理生产过程中的各类数据。
数字化工厂几种三维建模方法比较
近年来，数字化工厂的普及和应用越来越广泛，三维建模作为数字化工厂的技术基础和支柱，得到了不断改进和提高。
数字化工厂三维建模有传统测绘建模、模型引用和三维扫描建模法几种。
以下做一个简单的说明：1、传统测绘建模。
传统测绘建模是以已有二维设计图资料作为建模依据，采用手工的方式，在建模软件里绘制出三维装置模型，再与现场设备进行比对、核查，对模型进行完善和渲染的建模方法。
缺点是工作量大、周期长，对建模人员技术要求高。
2、模型引用。
导入模型法是将工程设计中已建立的三维PI&D模型通过模型转换接口导入数字化工厂系统的建模方法。
采用这种方法的前提是能够获得设计方的三维PI&D数字文件，但是这类文件被设计方视为企业核心技术，工程设计单位一般不会提供。
而且由于现场施工和设计图纸通常会有一定的出人，模型导人后需要进行勘测修正。
（例如上图我司扫描项目中发现，建筑的钢结构已经发生设计变更）现场施工还是与图纸有不少差别。
3、三维激光扫描建模。
三维激光扫描建模法采用激光扫描仪对实体装置进行三维扫描，形成与实物装置完全一致的点云图（或三角面片），再在辅助软件的帮助下由人工依托点云进行建模的方法。
激光三维扫描建模法的建模周期、工作量、对技术人员的要求均介于前两种方法之间，但三维扫描建模的精度相对较高，不需要建模资料即可获得与实体工厂一致的模型。
对于一些具有高精度应用需求的数字化工厂（例如石化行业等），导人模型法和手工建模法的建模精度均难以保证，而三维激光扫描建模的方法能真实反应实物工厂，因为为高精度应用的最优方案。
一般激光扫描建模过程可以分为三个阶段：三维扫描获取点云数据（外业）、点云拼接、基于辅助软件的点云建模（内业）。
地面三维激光扫描仪口碑比较好的有美国天宝Trimble的法如Faro的扫描仪。
在进行三维扫描时，在装置中粘贴足够的标靶，相邻两个扫描站点之间有至少两个相同的标靶；然后，拼接软件依据相邻站点间相同的标靶位置，对扫描得的点云数据进行拼接，并依次完成与之相邻的其他站点的点云数据拼接，直至完成所有站点的拼接；最后采用相关建模软件自动建模。
基于三维数字化技术应用于数字化工厂的作用论述
基于三维数字化技术应用于数字化工厂的作用论述摘要：运用三维数字化技术，建设数字化工厂是为了响应国家两化融合政策的号召。
相关文件推进计划表明，重点就是研究工厂的三维数字化技术和可视化门户的实现，实现对工厂制造的全过程的安全可视化管理和把控。
在工程建设的时候，要特别注意对发展仿真模拟技术的真实性，建立数字化模拟体系，保证数字化工厂的真实性和有效性。
建设数字化工厂是当前国内外企业信息化建设的发展方向。
建立数字化工厂不仅可以提高石化企业的运作管理水平，还可以满足客观的需求。
建设数字化工厂，不仅可以实现工厂实际运行的数字化、模型化、可视化、集成化，还能够提高企业的生产效率、安全防范技术、应急的能力、预防风险的能力以及合理决策的能力。
关键词：三维数字化技术；数字化工厂；作用论述；智能业务1数字化重建1.1数字化重建技术路线在进行三维模型打印的时候要使用专业的三维工程设计软件，构造装置工程级三维模型，使用三维激光对现场进行扫描后去点云数据进行验证，保证扫描结果和实际的现场并无差别。
在本过程中，要对图纸数据进行监测，发现异常问题及时进行解决。
这种技术和传统的3DMAX建模技术相比较，具有效率高、花费少的优点，这种路线构造的工程级三维模型不但可以非常正确的展示出装置设施的外观和空间位置，还可以呈现工程的属性和拓扑联系，其模拟的精确度可以精确到设备的细小零件，完全可以满足一些精密仪器工厂的可视化系统要求，是现在数字化工程的主要发展趋势。
而且它还是以工程级别的三维模型作为基础，可以实现数字化基础平台的建设和相关的智能业务运用。
1.2工程级三维建模结合设施、构造、线管、电气等工程的图纸数据，使用专门的三维模型设计软件，构造工程级的三维模型。
其建模的基本流程如下：（1）搜集图纸数据。
对要进行构建项目的设计、施工和建造图纸进行搜集、整合。
（2）建立数据库。
数据库主要包括设施外形库、钢结构库、线管等级库、线管元件等级库。
（3）建立三维模型。
数字化工厂的自动化解决方案与生产流程优化与物联网应用实践
数字化工厂的自动化解决方案与生产流程优化与物联网应用实践一、数字化工厂的概念与意义数字化工厂是指利用各类数字技术和信息系统，将传统的制造工厂进行智能化改造和优化，实现生产流程的无缝衔接和智能化管理的一种新型工厂模式。
数字化工厂的出现，不仅提高了生产效率，降低了生产成本，更带来了全新的生产方式、产品设计方法和供应链管理模式，极大地推动了工业的发展和转型。
二、数字化工厂的核心技术与关键环节数字化工厂的核心技术主要包括大数据分析、云计算、人工智能、物联网等技术。
其中，物联网技术是数字化工厂的基础和关键。
通过在生产设备、产品和员工上安装各类传感器和通信模块，实现数据的实时采集、传输和处理，从而实现生产流程的智能化和优化。
同时，通过云计算和大数据分析技术，对数据进行深度挖掘和分析，为企业提供决策支持、质量控制和产品优化等方面的参考。
三、数字化工厂的自动化解决方案数字化工厂实现自动化的关键在于建立全面的数据集成和共享平台。
通过建立数据集中管理系统，将生产设备、产品和员工的数据进行统一记录和管理，实现数据的实时更新和共享。
同时，结合人工智能和自动化控制技术，实现生产设备和流程的自动化控制和优化，提高生产效率和产品质量。
四、数字化工厂的生产流程优化数字化工厂利用信息系统和物联网技术，对生产流程进行优化和改进。
通过实时监控和分析数据，及时发现生产过程中的问题和隐患，并采取相应的优化措施，提高生产效率和产品质量。
同时，数字化工厂可以实现生产过程的灵活调整和协同管理，根据市场需求和企业资源的变化，及时调整生产计划和产品设计，提高企业的竞争力。
五、数字化工厂在产品设计和创新方面的应用数字化工厂不仅可以优化生产流程，还可以在产品设计和创新方面发挥重要作用。
通过云计算和大数据分析技术，数字化工厂可以实现对产品的全生命周期管理，从产品设计、制造到销售和售后服务的全过程监控和管理。
通过分析用户的需求和反馈，实时调整产品的设计和功能，提高产品的市场竞争力。
计算机中的工厂——从3D建模到数字化工作流，最终实现数字化工厂
计算机中的工厂——从3D建模到数字化工作流，最终实现
数字化工厂
Hans-Jürgen;Bittermann
【期刊名称】《流程工业》
【年(卷),期】2006(000)005
【摘要】首先模拟，然后生产：随着计算机软件和硬件技术的发展，利用计算机模拟技术描述工厂生产的过程-工作流技术，已经有了长足的进步。
本文将对未来机床设备制造业中有关工作流技术的情况加以介绍。
【总页数】3页(P28-30)
【作者】Hans-Jürgen;Bittermann
【作者单位】PROCESS德文版特约撰稿人
【正文语种】中文
【中图分类】TP31
【相关文献】
1.全面实现数字化是通向智能制造的必由之路——解读《智能制造之路:数字化工厂》 [J], 唐堂;滕琳;吴杰;陈明
2.同心毕力共筑数字化工厂建设——2014数字化工厂国际研讨会 [J], 李佳
3.数字化工厂:汽车“智造”业的未来——2014数字化工厂国际研讨会在上海成功举办 [J], 邵蕊
4.数字化工厂的未来之路——数字化工厂的现状及发展趋势 [J], Hans-Jürgen
Bittermann;
5.数字化工厂新典范——西门子中国成都数字化工厂创新之旅 [J], 李琳
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首先模拟，然后生产：随着计算机软件和硬件技术的发展，利用计算机模拟技术描述工厂生产的过程--工作流技术，已经有了长足的进步。
本文将对未来机床设备制造业中有关工作流技术的情况加以介绍。
利用计算机进行化学反应过程的模拟已经成为一项标准的应用技术了，如同按照物理-化学的基本原理模拟化工生产过程（混合、化学反应、热交换）一样。
计算机模拟所得到的数据，可供以后的工艺流程设计使用，将计算机中的3D模型转换为现实的流程设备。
在今天，这种“建模－模拟－流程”工艺设计技术已经成为化工企业经常使用的标准技术。
数据的通用性是数字化工厂的基础：没有数据的协调一致是根本不可能的在工作流技术中使用的模拟技术和3D建模技术，也在汽车制造领域以外的化工领域中得到了进一步的发展，形成了“数字化工厂”。
建立数字化工厂模型的目的在于将整个工厂的图像（厂房、流程设备等等）作为工厂规划设计的三维技术资料使用。
三维工厂规划设计的优点非常明显：工程师可以利用计算机在正式施工前对设计规划方案进行修改，节约规划成本和时间，实现最优化配置。
从而可使企业的新产品、新材料比以往任何时候都更快地投放市场，使企业在激烈的市场竞争中保持领先的优势。
Ingenics股份公司的总经理Oliver Herkommer先生对不同工业领域中工作流技术的应用目的作了这样的描述：在汽车工业领域中，使用数字化工厂技术的目的在于将汽车生产过程中所需的所有资源与产品挂钩，形成一个IT技术平台。
详细一点说就是建立一个统一管理原材料（汽车组成模块和各个零部件）、设备（机床和装备）、工厂（面积）和生产流程（制造工艺）的IT技术平台。
当工厂设计规划人员得到这些数据之后，可以缩短工厂规划设计时间、提高工厂规划设计的质量。
由于在化工流程生产企业中没有可比的标准工艺流程，因此数字化工厂设计的重点就在
于厂房建筑的3D规划设计和流程工艺技术的三维设计了。
Herkommer先生说：“数字化工厂设计大大地提高了化工企业工厂规划设计的质量。
因为在数字化工厂中流程设备和流程工艺的数据、信息都与工厂厂房最佳地结合在一起了。
”ITandFactory公司的领导人Bernd Henrici先生补充说道：“在化工企业和医药制造企业中，数字化工厂还为企业的生产者和工厂设计者提供了企业扩建改造和现代化改造的可能性，方便了他们的决策。
厂房建筑和流程设备以及所有的管道都以三维图像的形式展现在人们面前。
在这些三维模型中，人们可以对扩建、改造进行详细的研究讨论。
同时，流程设备的维护保养人员也可以根据三维模型确定设备维修计划。
”
VDI专业委员会对“数字化工厂”下的定义是：“数字化工厂是有关网络工厂的，集成在常用数据管理系统中的数字模型、数字方法和数字工具的总体概念。
其目的在于统一的工厂规划、评估和不断地对所有重要的工厂生产工艺过程和资源结合产品进行改进。
”与此相关的指导规范：VDI 4499。
有关数字化工厂的另一种说法是：所有生产设备的组成元素都利用计算机支持的方法保障产品按时、按质、成本低廉地生产出来。
值得注意的是：一切都必须保证在真实的设备存在之前完成！数据的通用性是数字化工厂的基础：没有数据的协调一致是根本不可能的。
因此，所有的数据都需重新采集到一起，进行集中管理。
第一步，也是最重要的一步是解决信息孤岛的问题。
即在所有的数据信息孤岛之间建立联系，对有错误的信息数据进行补充、完善，直到所有的用户都可以通过不同的数据接口与整体系统建立联系为止。
在信息技术中有两种不同的可以稳定地处理信息数据的方法：一种是中央数据库的方法，即在中央数据库中保存所有的数据。
另一种是分散数据库的方法，即在各个数据库之间架起连接的桥梁。
两者的区别在于重复信息的处理时间不同。
Aveva描述的是以数据应用为主导的性能强大的工作流数据处理方式（例如Vantage Enterprise NET/VNET）。
这种方式所需的大部分费用用于获得正确的信息。
研究表明：流程设备寿命周期内85%的费用与信息有关，而这些信息中75%的是技术信息。
通过信息处理过程的改进，可以使流程工业企业在项目研发和项目实施过程中体会到计算机辅助支持系统所带来的好处。
VNET允许企业保存和采集流程设备在整个使用寿命周期内的所有技术数据。
企业利用那些有质量保证的、熟悉的数据可以完成下列工作：
■随时利用流程设备数据辅助决策，用于企业内部的合作；
■使这些数据脱离各个具体的应用情况，形成共享；
■在产品交接时提供给用户更好的数据；
■利用这些数据优化技术改进项目。
虚拟的厂房空间规划
数字化工厂的基本设想是产品研发与工厂规划同步实施。
重点是解决那些事后才被发现的设计规划中的失误，以避免延误产品投放市场的进度。
利用Cavio公司的
PLM
数字化工厂系统可以自动地生成加工工艺文件Fraunhofer IPA研究所进行调查得出：利用数字化工厂技术可以节省大约40%的项目规划时间，减少15%项目投资。
数字化工厂技术最终实现的并不仅仅是在虚拟空间中对生产系统进行模拟，看到三维立体的图像。
通过Daimler Chrysler 公司在Sindelfingen建厂的实践中，我们可以清楚地看到数字化工厂带来的好处：在那里，Daimler Chrysler公司的外部合作伙伴和集团公司内部的合作伙伴经常在特定的网络空间里利用三维
CAD
模型进行讨论，协调相互之间的工作。
一些非常细小的细节在动工建厂之前都进行了协调，避免了设计规划中的失误为项目工程带来的经济损失。
即可以在工程规划阶段就对整个项目的各个细节进行检验、评估。
小结：由于汽车工业领域中有了成形的数字化工厂模型，从而大大地缩短了新型轿车的研发生产周期。
化学工业企业也利用了这一技术的优点，在设备零配件的现代化改造，流程设备的维护保养方面也引进了数字化工厂技术，从而实现了通过按动按钮来观察流程设备的运转情况。
Plant Design数字化工厂系统
Intergraph公司研发的Plant Design数字化工厂系统适用于在流程工业、电力工业、石油化工和造船工业等行业中使用。
在世界各地的许多大型和小型企业规划项目中，从简单的小型设备改造到大型的全套工厂设备规划设计中，都得到了广泛的应用。
利用这套软件可以实现同步的总体规划设计，更好的工艺计划协调，减少错误根源和提高生产能力。
该软件系统集成于Intergraph 其他的产品中，对企业的工程设计、配套设计、销售和设备整个使用周期内的维护保养有着很大的帮助。