数字化工厂技术的应用现状与发展
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[2]。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。今年来，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。
数字化工厂的若干关注点
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，比如可视化工厂(Visual Factory)、智慧工厂(Smart Factory)、智能工厂(Intelligence Factory)、数字化制造(Digital Manufacturing)、虚拟工厂(Virtual Factory)等。各个概念在关注点上也存在不同程度的交集，如智能工厂和数字化制造的交集就是以智能装备为核心的制造工艺过程智能化，特别是对制造装备本身的智能化。而上述各种提法之间除明显的交集之外也各有侧重，比如可视化工厂侧重于数字化工厂实现前期的数据采集和透明化，而智能工厂更侧重于后阶段的数据分析与决策。
上述提法中比较典型的有3类：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。从制造管理的层次和从设计到制造的过程2个维度来看
基于三维模型的数字化协同研制
在设计部分，三维CAD系统的应用已相当普及。1997年，美国机械工程师协会ASME就开始了全三维设计相关标准的研究制定工作，并于2003年颁布了“Y14.41(Digital Product Definition Data Practices)”标准，把三维模型和尺寸公差及制造要求统一在一个模型中表达。在生产部分，各类数控设备在加工精度和智能控制水平上近年来都得到飞速发展。基于三维模型的单一数据源和数控设备的广泛应用使得从设计端到制造端的一体化成为可能。
基于三维模型的数字化协同研制应用的尝试始于航空航天制造领域。由于在产品设计、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，航空航天领域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%。波音公司在研制X-32飞机时也是如此，借助于统一模型，辅助装配系统能把装配顺序和装配好的部件状态投射到正在装配部件的上方，让工人方便直观地进行装配工作，无需再细读图纸和翻阅工艺文件，使装配周期缩短50%，成本降低30%~40%。在飞机总装线上，在机身与机身还是机翼与机身都实现了高度自动化的校准和对接，波音和空客两大航空制造公司生产的波音737/787、A320/A380系列飞机无一例外地采用全数字化样机进行协调和辅助装配，如空客A380采用4台Leica激光跟踪仪可完成数字化装配。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。借助于飞机的数字化模型，法国达索公司在装配小型公务机Falcon时，其传统的工装已减到零，对降低新机研制成本，缩短研制周期起到了难以估量的作用。该技术还能够大幅度提高产品的装配质量，如波音747机翼装配精度由原来的10.16mm提高到0.25mm。
在国内，中航工业第一飞机设计研究院2000年在“飞豹”飞机研制中已全面采用了数字化设计、制造和管理技术。航天科技211厂通过普及基于单一数据源的三维模型，制定了“三维到工艺”、“三维到现场”、“三维到设备”的步骤发展策略，重点解决了基于三维模型的设计工艺协同工作模式和三
维设计文件的信息传递、生产现场无纸化和航天产品的加工、装配、检测等装备的数控化问题。新
支线飞机ARJ21的研制100%采用三维数字化定义、数字化预装配和数字化样机。上海商飞公司利用数字化设计、分析、仿真等技术手段，实现了设计、零件制造以及装配一次成功。上述应用目前已开
始推广至工程机械、造船等其他领域。
基于虚拟仿真技术的数字化模拟工厂
数字化模拟工厂是数字化工厂技术在制造规划层的一个独特视角。基于虚拟仿真技术的数字化
模拟工厂是以产品全生命周期的相关数据为基础，采用虚拟仿真技术对制造环节从工厂规划、建设
到运行等不同环节进行模拟、分析、评估、验证和优化，指导工厂的规划和现场改善。
由于仿真技术可以处理利用数学模型无法处理的复杂系统，能够准确地描述现实情况，确定影
响系统行为的关键因素，因此该技术在生产系统规划、设计和验证阶段有着重要的作用。正因为如此，数字化模拟工厂在现代制造企业中得到了广泛的应用，典型应用包括：
(1)加工仿真，如加工路径规划和验证、工艺规划分析、切削余量验证等。
(2)装配仿真，如人因工程校核、装配节拍设计、空间干涉验证、装配过程运动学分析等。
(3)物流仿真，如物流效率分析、物流设施容量、生产区物流路径规划等。
(4)工厂布局仿真，如新建厂房规划、生产线规划、仓储物流设施规划和分析等。
通过基于仿真模型的“预演”，可以及早发现设计中的问题，减少建造过程中设计方案的更改。
韩国三星重工利用DELMIA软件建立了完整的数字化造船系统，建立了虚拟船厂，可在虚拟环境下模
拟整个造船过程。这套系统预计每年为企业减少730万美元的开支。通过模拟仿真技术能够迅速发现在持续运行的过程中出现的问题，而如果想要在现实的系统中发现这些问题，需要长期测试，花费
高昂的成本。南车青岛四方机车采用虚拟仿真技术对高速列车生产环境进行了建模，并实现了建模
装配仿真及物流仿真，减少了因零件返工配送不足造成的停工现象，减少了因工艺欠佳导致的装配
干涉产品返工的问题。三一重工开发了OSG技术的三维工厂布局规划平台(VR Layout)，在集团内部
首次应用于其宁乡产业园的工厂布局规划，缩短了工厂建设周期，并节省了因设计缺陷产生的成本，如图2所示。2011年，国内各工程设计院已逐步开始采用数字化工程设计及规划技术来辅助规划和建设新工厂，降低工程设计与规划风险。
在仿真工具方面，工厂仿真领域的相关技术基本被国外产品垄断，如达索公司的Delmia/Simulia、Siemens公司的Technomatix和PTC公司的Ployplan等。这些产品的特点在于与其同公司CAD/PLM系列
产品的紧密集成。用于制造领域的仿真软件还有很多，如用于装配仿真的EM Assembly、DMU，用于
公差分析的3DCS、eM-TolMate等，用于车间物流仿真的Plant Simulation、Quest、Flexsim、Witness、Automod等。目前相关产品都在向三维模型方向发展，使得这些仿真工具展现方式更加灵活，分析功能更加强大。
基于制造过程管控与优化的数字化车间
在制造企业，车间是将设计意图转化为产品的关键环节。车间制造过程的数字化涵盖了生产领
域中车间、生产线、单元等不同层次上设备、过程的自动化、数字化和智能化。其发展趋势也分别
体现在底层制造装备智能化、中间层的制造过程优化和顶层的制造绩效可视化3个层次。
在底层制造装备方面，数字化工厂主要解决制造能力自治的问题。设备制造商不仅持续在提升
设备本身高速、高精、高可靠等性能方面不断取得进展，同时也越来越重视设备的感知、分析、决
策、控制功能，比如各种自适应加工控制、智能化加工编程、自动化加工检测和实时化状态监控及自诊断/自恢复系统等技术在生产线工作中心及车间加工单元中得到普遍运用。如日本Moriseiki的最新机床产品上安装的操作系统MAPPS，该系统内置了森精机的操作编程维修软件，具有很高的开放性，具有对话式编程，三维切削模拟和维修指导画面，提供远程监控功能方便维修服务，并且可以直接进行切削仿真。制造装备的另一个趋势是把机床设备和相关辅助装置(如机械手)进行集成，共同构成柔性加工系统或柔性制造单元。也有不少厂商支持将多台数控机床连成生产线，既可一人多机操纵，又可进行网络化管理。上文提到的MAPPS系统就可以通过使用CAPS-NET网络软件建立基于以太网的网络，从而可以对作业状况和生产计划进行一元化管理。MAZAK公司在单机的智能化、网络化基础上，开发了智能生产中心(CPC)管理软件，一套软件便可管理多达250台的数控机床，使得生产的过程控制由车间级细化到每台数控机床，为客户的工厂实施数字化制造提供了前提。
在制造过程管理层次，随着精细化生产的需求越来越突出，近年来MES/MOM逐渐被制造企业所接受。MES/MOM可分为车间生产计划与管理和现场制造采集与控制两部分。车间生产计划与管理主要完成车间作业计划的编排、平衡、分派，同时涉及到相关制造资源的分配和准备。国内外已有较多提供MES/MOM解决方案的产品提供商，如艾普工华在离散制造业特别是汽车及零部件、工程机械、航空等行业，Camstar在太阳能、电子行业，宝信在钢铁行业，石化盈科在石油化工行业，西门子在制药、烟草行业等，这些产品依托自身对制造业务的深刻理解，已确立了在这些行业的领先地位。Rockwell、Wonderware和GE依托在自动化领域的优势，也已逐步向MES延伸。目前各厂商在研发高性能高可靠的系统平台和模块化产品方面投入巨大，上述平台和产品提升了快速搭建MES/MOM解决方案的能力。
现场制造数据采集的一个明显趋势是以RFID、无线传感网络等技术为核心的物联网技术的应用。物联网技术被认为是信息技术领域革命性的新技术，借其可实现对于制造过程全流程的“泛在感知”，特别能够是利用RFID无缝、不间断地获取和准确、可靠地发送实时信息流。汽车行业，比如自主品牌的江淮汽车，在2006年前后就开始应用RFID技术对生产环节的在制品进行跟踪。航空航天企业由于通常不允许在零部件上附加标识，因此通常采用以激光标刻为代表的二维码技术来实现WIP和关键零部件跟踪。在更细分的领域，RFID技术在刀具、设备管理方面也有成功应用，主流技术是利用刀柄上的预留空槽置入RFID标签，同时通过与机床刀库和对刀仪的集成对刀具使用、维护等进行全面管理。如Balluff的Fanuc miLink Tool ID系统就可以方便地连接Fanuc控制器控制的 CNC机床，自动进入CNC取得刀具跟踪信息。值得一提的是，随着基于泛在信息的智能制造系统进一步发展，装备本身的智能化水平也得到了提升，这使得MES/MOM执行管理系统不再被动地获取制造数据，而是能够主动感知用户场景的变化并进行提供实时反馈。
随着MES/MOM等软件的应用推广，制造企业已逐步获得了大量制造数据。如何充分利用这些实时和历史生产数据，通过制造绩效可视化提高对异常状况的预知、响应和判断能力，也是近期发展趋势之一。对于实时数据，主要解决的问题是对制造异常事件的敏捷响应以及对制造绩效偏离的快速修复。自动控制系统中常用的组态是一个典型的例子，但由于组态通常是桌面应用并基于连续量的，对于多客户端的分布式展示和多并发的并行数据流支持存在一定困难。目前的趋势是利用基于B/S
的可定制可缩放矢量图形技术来动态刷新来自服务端的数据推送。图3是一个展现5条冲压线生产实绩的例子，所展示的生产绩效可视化功能同时支持了实时数据以及统计数据，能够辅助分析出瓶颈环节。通过向管理者推送并共享全方位的实时制造状态数据，能够有效消除信息的不对称问题，有助于对突发问题快速达成解决方案并作出快速响应。
对于历史数据，主要解决的问题是如何从中找出改善未来制造业务的依据，特别是从质量趋势、物流瓶颈、计划执行情况、设备运行历史等数据中发现可能影响未来生产过程的规律。这方面的技术基础是商业智能分析，在ERP系统中已经比较成熟，典型的代表是SAP的BO。由于MES/MOM实时性更强并且事务更频繁，需要更针对性的进行设计，目前这方面的成熟解决方案尚不多，多数仍以基于通用分析软件进行定制为主。典型的通用分析软件有Microstrategy、Information Builder、Tableau 等。Gartner近年来每年都会针对支持通用业务的分析软件产品发布被称作“魔力四象限(Magic Quadrants)”的调研报告，对这些软件在集成、展现和分析方面的能力做综合评估。另一方面，目前
的计算技术和存储技术对基于大数据的分析提供了强大的支撑，未来还会出现更丰富更专业的制造智能分析产品。
结论与展望
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。另一方面，本文所述的3个层次数字化是紧密相关的。毫无疑问，设计层发布的三维模型是后续仿真规划分析的基础，而车间生产状态又可以反过来驱动生产模型，作为分析工厂运作的数据源;数字化车间需要智能装备的支撑，而要想最大限度地发挥智能装备的效益，则需要数字化车间提供全局的信息和基于全局信息的决策。
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。
智慧工厂解决方案(例)
智慧工厂解决方案 制造业园区基础网络解决方案 随着企业信息化的不断深入，企业业务的扩张、商业模式的创新使得制造企业更多的业务与网络绑定，网络与业务、用户、终端需深度融合协同运作，才能更好的共同支撑企业的运维与业务部署。而传统的制造业园区网络所呈现出的多种业务的分散网络和数据隔离也面临着诸多问题和挑战： 制造企业全球化的业务拓展和企业总部、分支机构或合作伙伴多元化的业务应用，需要企业通过过网络平台实现网络的互联互通； 云制造、物联网和多媒体业务的应用对制造园区网络的移动性、安全性、业务质量等方面也有了更高的要求； 网络复杂度的提升需要更加专业的规划部署和更加精细化的运维策略； 传统安全防护不可避免地成为网络安全防护薄弱环节，无法真正满足目前企业客户信息安全防护需求； 终端的多样化和应用场景的复杂化，制造企业网需要能实现随时随地、任何终端的方便接入； 制造企业网络需要承载关键业务的7×24小时不间断运营，可靠性要求高； 制造业企业网络需要建立高效和简洁的网络，避免冗余设备、链路带来的能耗； 制造业园区网络经常面临覆盖范围、区间、带宽、业务属性的调整，园区网络需要能够平滑地适应这些调整。
在“云制造”和“物联网”时代，为了助力制造业企业应对上述挑战，加速全球化和信息化运营改革，长期致力于企业统一网络解决方案的研究和开发，可以为用户提供端到端的制造业企业统一网络解决方案和服务，有效解决用户在制造业企业园区网络建设中遇到的各种难题。 方案概述 制造业统一互联解决方案为全IP承载的统一网络架构，在网络汇聚层将办公、安防、通信、生产网络进行物理隔离，各网络相对独立并通过核心汇聚网互通；企业各个子系统通过数据中心进行数据交换，实现信息共享。 方案为客户带来网络建设成本、效率和体验上的最佳平衡，让网络像供水、供电一样，随需而用。 制造业园区互联解决方案
数字化工厂建设方案v
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计算机终端上查看生产现场的设备运行状态。
2.1数字化工厂建设
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
智慧工厂解决方案(例)
智慧工厂解决方案(例)
智慧工厂解决方案 制造业园区基础网络解决方案 随着企业信息化的不断深入，企业业务的扩张、商业模式的创新使得制造企业更多的业务与网络绑定，网络与业务、用户、终端需深度融合协同运作，才能更好的共同支撑企业的运维与业务部署。而传统的制造业园区网络所呈现出的多种业务的分散网络和数据隔离也面临着诸多问题和挑战： 制造企业全球化的业务拓展和企业总部、分支机构或合作伙伴多元化的业务应用，需要企业通过过网络平台实现网络的互联互通；
云制造、物联网和多媒体业务的应用对制造园区网络的移动性、安全性、业务质量等方面也有了更高的要求； 网络复杂度的提升需要更加专业的规划部署和更加精细化的运维策略； 传统安全防护不可避免地成为网络安全防护薄弱环节，无法真正满足目前企业客户信息安全防护需求； 终端的多样化和应用场景的复杂化，制造企业网需要能实现随时随地、任何终端的方便接入； 制造企业网络需要承载关键业务的7×24小时不间断运营，可靠性要求高； 制造业企业网络需要建立高效和简洁的网络，避免冗余设备、链路带来的能耗；
制造业园区网络经常面临覆盖范围、区间、带宽、业务属性的调整，园区网络需要能够平滑地适应这些调整。 在“云制造”和“物联网”时代，为了助力制造业企业应对上述挑战，加速全球化和信息化运营改革，长期致力于企业统一网络解决方案的研究和开发，可以为用户提供端到端的制造业企业统一网络解决方案和服务，有效解决用户在制造业企业园区网络建设中遇到的各种难题。 方案概述 制造业统一互联解决方案为全IP承载的统一网络架构，在网络汇聚层将办公、安防、通
数字化工厂建设方案v2
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
数字化工厂建设的总体目标
数字化工厂建设的总体目标 每个企业所处的竞争环境、内部资源能力、产品、工艺的不同，数字化工厂的设计目标、重点不尽相同。对于制造企业来说，数字化工厂设计的一般目标如下： 将现代管理理论精益生产、敏捷制造、网络化协同制造、智能制造理论与最新信息技术、自动化技术、网络通信、信息物理系统、大数据、云计算等技术深度融合。通过一系列工业软件，构建由智能设计、智能产品、智能经营、智能生产、智能服务、智能决策组成的智能工厂。在信息物理系统（CPS）支持下，实现客户需求、产品设计、工艺设计、物料采购、生产制造、进出厂物流、生产物流、售后服务整个价值链上的横向集成，企业内部的设备与控制层、制造执行层、经营管理层、经营决策层的纵向集成。以及产品生命周期过程中，从研发、工艺、设计，制造、包括运维、服务等等这些链条里面这个端到端之间形成互联互通跟数据的连续传递，即端到端的集成。最大限度地缩短产品研发设计周期、采购和生产周期,构建柔性、高效、低成本、高质量的制造运营体系。提高产品的创新能力、个性化设计制造能力、供应链管控能力、生产制造能力、服务能力等企业可持续发展的核心竞争能力。从而实现： 工厂管理数字化 有了信息化的支撑，各层面的管理工作都将有巨大的变化。通过建设企业内部的各个业务系统管理系统，让它们最大限度地发挥效率。通过完善企业内外部的联系，不断调整自己适应外部需求的能力。从企业管理入手将经验性的管理向规范化管理转变，无论是车间内部管理、专业条线管理还是财务管理、行政等管理都将实现数字化提升。 生产过程数字化 随着信息化集成系统的开发建设，无论是生产计划及落实过程、物资消耗过程、质量控制过程还是设备管理和保障过程的每个环节都将通过计算机流程来实现。在实现过程中首先经过的是业务流程的梳理，将梳理流畅的流程用计算机程序来实现，使一个提高效率的过程又是一个规范操作的过程 决策支持数字化 随着信息化系统的建立，数据分析应用的开展，最终这些生成的数据和指标是提供给领导做企业发展决策的依据。包括企业日常生产经营的主要指标，同时提供这些指标的历史数据，并提供了多种分析工具可以方便的进行数据的对比分析功能。因此为领导提供决策支持的平台是信息化发展的一个重要作用。实现决策支持数字化，就是在领导层面建立起一个经营决策系统。
数字化工厂技术发展与展望
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。
(完整版)数字化工厂的构建
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
数字化工厂的构建
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
数字化工厂建设之路
数字化工厂建设之路
目录 1.引言 (3) 2.数字化工厂的框架简介 (3) 2.1. 实现基础装备数字化 (4) 2.2. 实现生产过程数字化 (4) 2.3. 实现分析应用数字化 (4) 2.4. 实现工厂管理数字化 (5) 2.5. 实现决策支持数字化 (6) 3.建设数字化工厂道路上的几点体会 (6) 3.1. 统一规划、统一管理 (6) 3.2. 技术的合理运用 (7) 3.3. 层层推进，追求实效 (8) 3.4. 系统本身要扁平 (8) 3.5. 以“应用”促“建设” (8)
【摘要】随着集团公司信息化工作的不断深入开展，上海卷烟厂作为一个生产制造环节，依托信息化建设，在生产制造和管理上都发生了巨大的变化。本文回顾这些年所取得的成绩，提出了建成“数字化工厂”的目标，就“数字化工厂”的框架作了简单阐述，并结合建设过程中的难点，要点谈了自己的体会。 1.引言 根据“工业化推动信息化，信息化促进工业化”的整体思路，上海卷烟厂的信息化建设始终紧密围绕生产制造主线，并逐浙成为我厂建设成为“最具竞争力卷烟制造工厂”目标的重要支撑之一。这些年的信息化建设是从各个层面不断推进，已经对我们的生产过程和日常管理带来了巨大的变化，但在各个系统不断扩展、功能不断增强的同时，我们也认识到无论是信息系统、业务系统还是管理分析系统他们各自有自己实现的目标，而这些目标由于是各个时期提出，同时又都是站在各自特定的角度，从整个烟厂的角度看显得缺乏全局性，因此我们觉得有必要通过梳理。首先明确信息化建设最终实现的一个系统性的目标，而这个目标既不是对原有各目标的否定，也不是简单的叠加，而是一种整合、一种优化、更是一种提升。 在回顾和总结这几年信息化建设的状况的基础上，我们通过积极探索较高起点的创新与实践，充分考虑现有业务管理和工厂今后发展的需要，体现实用性、适用性原则，提出了建设“数字化工厂”的目标。 2.数字化工厂的框架简介
智慧工厂系统解决方案
智慧工厂系统解决方案 一、概念：什么叫智慧工厂 美国ARC总结：以制造为中心的数字制造、以设计为中心的数字制造、以管理为中心的数字制造，并考虑了原材料、能源供应、产品销售的销售供应，提出用工程技术、生产制造、供应链这三个维度来描述工程师的全部活动。 通过建立描述这三个维度的信息模型，利用适当的软件，能够完整表达围绕产品设计、技术支持、生产制造已经原材料供应、销售和市场相关的所有环节的活动。 实时数据的支持，实时下达指令制导这些活动，全面的优化，在三个维度之间交互，我们叫数字化工厂或智慧工厂。
CPS在生产过程的实现构成了智慧工厂 信息物理系统（CPS） 计算和物理过程的整合集成：计算机和网络对物理过程进行监测和控制。CPS 是工程系统，由一个嵌入在物体中的计算和通讯的内核，以及物理环境中的结构所监测和控制。
二、智慧工厂的基本架构 物联网和服务网是智慧工厂的信息技术基础。 与生产计划、物流、能源和经营相关的ERP、SCR、CRM等，和产品设计、技术相关的PLM处在最上层，与服务网紧紧相连。 与制造生产设备和生产线控制、调度、排产等相关的PCS、MES功能通过CPS 物理信息系统实现。这一层和工业物联网紧紧相连。 从制成品形成和产品生命周期服务的维度，还需要具有智慧的原材料供应、智慧的售后服务，构成实时互联互通的信息交换。 智慧的原材料供应和售后服务，需要充分利用服务网和物联网的功能。
三、智慧工厂的构成 智慧工厂由许多智能制造装备、控制和信息系统构成。 智能制造装备有许多智能部件和其他相关基本部件构成 现实，工程技术、生产制造和供应链的数字化不是十分成熟，没有广发推广应用。数字化工厂可理解为： 1、在生产制造的维度发展基于制造智能化的自动化生产线和成套装置 2、将他们纳入企业业务运营系统（ERP）和制造执行系统（MES）的管理之下 3、建立完善的CAD、CAPP、CAM基础上的PDM、PLM，并延伸到产品售后的技术支持和服务 四、智慧工厂产品 ■运维管理产品 λ集成质量信息管理系统（IQS） λ企业资源计划管理系统（ERP）
数字化工厂简介
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。
物联网智慧工厂全息车间解决方案
物联网智慧工厂全息车间解决方案 江苏中科龙源网络科技有限公司 系统背景
随着物联网技术的不断深入发展和制造企业物联网“智能感知”信息化时代 全面来临，生产自动化和自动控制系统的广泛应用，更好地提高生产的效率、提升产品的质量、提升产能日益变成重要的课题。 组成与方案 智慧工厂全息车间系统平台，通过使用RFID传感器、无线网络通讯、GPS 定位、红外感应、语音视频系统等技术把制造行业生产管理五大要素“人”、“机”、“料”、“法”、“环”信息与网络连接起来，进行数据信息交换和通讯，通过服务端云计算的分析和统计实现对生产管理五大要素智能化识别、定位、跟踪、监控和管理，从而真正让车间变成信息无所不在、无所不通的全数字化、信息化的智能车间，满足了企业生产安全监控、指挥调度与及时获取生产决策辅助信息的需求。 1）硬件方案部分 ①硬件系统由3大网络（定位网络、数据网络、语音网络）以及个人终端及室内定位系统组成。 ②智慧工厂全息车间网络分为人员室内定位网络、车间内智能调度呼叫语音网络、工艺视频数据传输网络。 ③数字化工人装备的设备示意图如下所示，主要模块有：核心处理模块、定位模块、耳麦模块等。
④施工方案 III定位网络施工 施工方案如图所示： II语音网络施工 在场内安装FM收发设备。
III数据网络的施工 数据通讯基站应安装于工位附近，基于Zigbee网络，进行指令信息的中继和传输。
2）软件方案部分 ①系统结构图 图表12- 49 智慧工厂全息车间系统结构
主要包括协作调度中心以下五大系统：定位系统、视频系统、SIP语音系统及ECC、MES接口。 ②软件技术解决方案 本系统采用最流行的MVC架构模式（模型，视图和控制），支持B/S架构，在中心机房部署服务器和应用系统，客户端通过浏览器即可访问系统，另外系统还采用了Ajax等web2.0的技术，并全部采用Java开发，充分考虑了系统的柔性、开放性和可移植性。整个平台主要分为基础框架层，系统组件层，业务应用层，数据表现层四大部分。 图表12- 50 智慧工厂全息车间系统平台软件架构设计 管理界面的UI主要采用JSP技术作为View层的应用，使用AJAX及JSON 作为web的数据传输方式，达到异步传输，使用户可以看到实时性的数据，也让用户的人机交互过程更友好更直观。
如何规划数字化工厂
数据化时代，信息对各行各业的影响巨大，充分掌握信息就掌握了市场的发展方向。面对激烈的市场竞争，制造业企业已经能够意识到来自时间、成本、质量等各方面的压力，如何及时适应市场的快速变化，对数据信息的掌握显得尤为重要，而数字化工厂的建立有望为企业适应激烈的市场竞争提供解决方案。 一、数字化工厂的概念 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。 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。
二、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。 1、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。 2、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。 3、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
智能制造下数字化工厂所具备的优势
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
探索数字化工厂建设之路DOC6(1)
探索数字化工厂建设之路 【摘要】随着集团公司信息化工作的不断深入开展，上海卷烟厂作为一个生产制造环节，依托信息化建设，在生产制造和管理上都发生了巨大的变化。本文回顾这些年所取得的成绩，提出了建成“数字化工厂”的目标，就“数字化工厂”的框架作了简单阐述，并结合建设过程中的难点，要点谈了自己的体会。 【关键词】数字化数字化工厂信息化信息系统网络计算机 1.引言 根据“工业化推动信息化，信息化促进工业化”的整体思路，上海卷烟厂的信息化建设始终紧密围绕生产制造主线，并逐浙成为我厂建设成为“最具竞争力卷烟制造工厂”目标的重要支撑之一。这些年的信息化建设是从各个层面不断推进，已经对我们的生产过程和日常管理带来了巨大的变化，但在各个系统不断扩展、功能不断增强的同时，我们也认识到无论是信息系统、业务系统还是管理分析系统他们各自有自己实现的目标，而这些目标由于是各个时期提出，同时又都是站在各自特定的角度，从整个烟厂的角度看显得缺乏全局性，因此我们觉得有必要通过梳理。首先明确信息化建设最终实现的一个系统性的目标，而这个目标既不是对原有各目标的否定，也不是简单的迭加，而是一种整合、一种优化、更是一种提升。 在回顾和总结这几年信息化建设的状况的基础上，我们通过积极探索较高起点的创新与实践，充分考虑现有业务管理和工厂今后发展的需要，体现实用性、适用性原则，提出了建设“数字化工厂”的目标。 2.“数字化工厂”的框架简介 企业信息化建设是加快企业现代化步伐的必然趋势，是企业走向开放和竞争市场的必经之路。上海卷烟厂作为卷烟制造环节，通过实现“基础装备数字化”、实现“生产过程数字化”、实现“生产管理数字化”、实现“决策支持数字化”和实现“分析应用数字化”，最终将我厂建设成为数字化工厂。我们认为“五化”目标是实现“数字化”工厂的具体标志，是对各项目标的具体细分，是数字化工厂的具体内涵。 2.1实现基础装备数字化 企业信息化的前提是构建安全、快速的系统平台。目前我厂由计算机主机平台、网
数字化工厂概念
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。
数字化工厂技术发展与展望
数字化工厂技术发展与展望 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。 一数字化工厂的概念 随着全球化竞争的加剧，产品的更新换代和设计制造周期缩短以及客户化定制生产方式的形成，给制造企业带来越来越大的竞争压力。以下原因促使数字化工厂概念的产生： (1)产品越来越复杂，不但零件的形状，而且产品中包含的零件个数非常多、零件之间的装配关系复杂。在设计时的微小错误，就可能造成产品开发的失败，或是不能按期交货。另一方面可能由于使用前没有发现的微小缺陷，造成重大事故。 (2)生产设备和制造系统日益趋向复杂和昂贵，生产制造系统的布局和配置是否适应所制造的产品，是否是优化的布局和配置？这些问题的解决，使制造商能够在科学的指导下进行投资，以小风险获取大的收益。 (3)一般的制造系统是非线性离散化的系统，生产制造系统的鲁棒性如何？在某些意外发生的情况下，制造系统是否能够满足生产需求？ (4)专业人员在设备的安装、使用和维修中仅仅依靠产品图纸文档，使工作效率低下，而且对人员的专业技能要求很高。 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。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。 数字化工厂技术就是为解决以上问题而提出，目前国内外还没有一个统一的概念，一般可以认为数字化工厂技术能实现产品生命周期中的制造、装配、质量控制和检测等各个阶段的功能，主要解决工厂、车间和生产线以及产品的设计到制造实现的转化过程，使设计到生产制造之间的不确定性降低，在数字空间中将生产制造过程压缩和提前，使生产制造过程在数字空间中得以检验，从而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。数字化工厂技术带来的好处如下： (1)缩短新产品的上市周期； (2)减少新产品的开发成本和风险； (3)优化产品设计以利于加工； (4)优化生产线配置和布局，减少生产线准备和停机时间； (5)增加生产线设备生产力，大大提高生产率； (6)改善工人的劳动环境，提高产品质量。 二数字化工厂的结构和主要关键技术 数字化工厂技术在虚拟现实技术和仿真优化技术的基础上发展起来，数字化工厂目前已经成为现代制造领域中的一个新的研究应用领域。针对制造系统体系结构设计及优化、生产系统的功能分解以及过程组织、
智慧工厂系统解决方案
一、概念：什么叫智慧工厂 美国ARC总结：以制造为中心的数字制造、以设计为中心的数字制造、以管理为中心的数字制造，并考虑了原材料、能源供应、产品销售的销售供应，提出用工程技术、生产制造、供应链这三个维度来描述工程师的全部活动。 通过建立描述这三个维度的信息模型，利用适当的软件，能够完整表达围绕产品设计、技术支持、生产制造已经原材料供应、销售和市场相关的所有环节的活动。 实时数据的支持，实时下达指令制导这些活动，全面的优化，在三个维度之间交互，我们叫数字化工厂或智慧工厂。 CPS在生产过程的实现构成了智慧工厂 信息物理系统（CPS） 计算和物理过程的整合集成：计算机和网络对物理过程进行监测和控制。CPS是工程系统，由一个嵌入在物体中的计算和通讯的内核，以及物理环境中的结构所监测和控制。
二、智慧工厂的基本架构 物联网和服务网是智慧工厂的信息技术基础。 与生产计划、物流、能源和经营相关的ERP、SCR、CRM等，和产品设计、技术相关的PLM处在最上层，与服务网紧紧相连。 与制造生产设备和生产线控制、调度、排产等相关的PCS、MES功能通过CPS物理信息系统实现。这一层和工业物联网紧紧相连。 从制成品形成和产品生命周期服务的维度，还需要具有智慧的原材料供应、智慧的售后服务，构成实时互联互通的信息交换。 智慧的原材料供应和售后服务，需要充分利用服务网和物联网的功能。 三、智慧工厂的构成 智慧工厂由许多智能制造装备、控制和信息系统构成。 智能制造装备有许多智能部件和其他相关基本部件构成
现实，工程技术、生产制造和供应链的数字化不是十分成熟，没有广发推广应用。数字化工厂可理解为： 1、在生产制造的维度发展基于制造智能化的自动化生产线和成套装置 2、将他们纳入企业业务运营系统（ERP）和制造执行系统（MES）的管理之下 3、建立完善的CAD、CAPP、CAM基础上的PDM、PLM，并延伸到产品售后的技术支持和服务 四、智慧工厂产品 ■运维管理产品 λ集成质量信息管理系统（IQS） λ企业资源计划管理系统（ERP） λ成本管理系统（CST） λ制造执行系统（MES） λ多项目管理系统 ■综合管理产品 λ数字档案馆一站式解决方案 λ知识工程 λ企业标准信息化解决方案 λ固定资产投资项目管理系统 λ保密业务管理系统 λ客户关系管理系统 λ运营管控系统 λ航空兰台档案资源管理系统 λ知识管理平台 λ网上报销系统 λ财务管控系统 ■工程信息化管理
先进制造技术论文(数字化工厂)
数字化工厂发展现状及趋势 摘要：目前，将数字与智能制造作为关键技术应用到数字化工厂，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。打造数字化工厂，是当前工业企业变革、突破的重要手段。本文对数字化工厂发展现状及趋势进行了初步的研究，通过具体实例，分析了数字化工厂的特点，应用现状并展望了数字化工厂的发展趋势及其决定性意义。发展数字化工厂对制造企业提升生产力，实现生产智能化和有效管理，推广数字化工厂的建设和发展，搭建智能制造技术和数字化工厂相结合的交流平台，为我国传统产业转型升级、工业与信息化深度融合的战略发展要求，都有着关键性的意义。 关键词：数字化工厂；虚拟仿真；数字制造；智能管理；产业转型升级 一、引言 现代工业经历了机械化、电气化革命，未来的第三次工业革命必然以机、电、信息相结合的智能化制造革命。《经济学人》2012年4月发表的《第三次工业革命：制造业与创新》专题报告中阐述了目前由技术创新引发的制造业深刻变化，其中，数字化与智能化的制造技术是“第三次工业革命的核心技术”。 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。今年来，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。 二、数字化工厂的研究热点 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，比如可视化工厂（Visual Factory）、智慧工厂（Smart Factory）、智能工厂 图1典型数字化工厂提法的主要业务范围 （Intelligence Factory）、数字化制造（Digital Manufacturing）、虚拟工厂（Virtual Factory）等。各个概念在关注点上也存在不同程度的交集，如智能工厂和数字化制造的交集就是以智能装备为核心的制造工艺过程智能化，特别是对制造装备本