數字化工廠-智能制造

為了充分受益于數字化所帶來的所有優勢，企業首先必須實現其數據的完全一致性。通過完全數字化的業務流程，可以幫助創建涵蓋整個價值鏈的數字化。這就需要：工業軟件和自動化系統的集成，通訊網絡的擴展，自動化系統安全，針對具體業務的工業服務。

如今，數字化轉型給企業業務帶來新挑戰。數字化工業服務和工業安全服務能夠幫助客戶進行數字化轉型，同時確保工廠安全，涵蓋從規劃、工程、安裝和調試，直至運營和現代化改造。可助力客戶提高整體設備的有效性，改進資源與維護管理。其全面的服務組合可幫助客戶逐步實現生產與基礎設施系統的數字化，對大數據進行分析并將其與物理設備的數據整合，生成智能數據，從而實現更加高效、安全、靈活的資產運營。

工信部對數字化智能工廠要素的說明，有如下這些方面：

1.    車間/工廠的總體設計、工藝流程及布局均已建立數字化模型，并進行模擬仿真，實現規劃、生產、運營全流程數字化管理。

2.    采用三維計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助工藝規劃（CAPP）、設計和工藝路線仿真、可靠性評價等先進技術。產品信息能夠貫穿于設計、制造、質量、物流等環節，實現產品的全生命周期管理（PLM）。

3.    制造裝備數控化率超過70%，并實現高檔數控機床與工業機器人、智能傳感與控制裝備、智能檢測與裝配裝備、智能物流與倉儲裝備等關鍵技術裝備之間的信息互聯互通與集成。

4.    建立生產過程數據采集和分析系統，能充分采集制造進度、現場操作、質量檢驗、設備狀態等生產現場信息，并與MES實現數據集成和分析。

5.    建立車間制造執行系統（MES），實現計劃、排產、生產、檢驗的全過程閉環管理，并與企業資源計劃管理系統（ERP）集成。

6.    建立工廠內部通信網絡架構，實現設計、工藝、制造、檢驗、物流等制造過程各環節之間，以及制造過程與制造執行系統（MES）和企業資源計劃系統（ERP）的信息互聯互通。

7.    建有工業信息安全管理制度和技術防護體系，具備網絡防護、應急響應等信息安全保障能力。建有功能安全保護系統，采用全生命周期方法有效避免系統失效。

通過持續改進，實現企業設計、工藝、制造、管理、物流等環節的產品全生命周期閉環動態優化，推進企業數字化設計、裝備智能化升級、工藝流程優化、精益生產、可視化管理、質量控制與追溯、智能物流等方面的快速提升。

通過“數字化雙胞胎”應用將現實世界中復雜的產品研發，生產制造和運營維護轉換成在虛擬世界相對低成本的數字化信息進行協同及模型優化，并給予現實世界多種方案和選擇。通過雙胞胎的虛實連接，數據的不斷迭代，模型的不斷優化，進而獲得最優的解決方案。

作用：

1）預見設計質量和制造過程

傳統模式下，產品設計完成后必須先制造出實體零部件，才能對設計方案的質量和可制造性進行評估，這不僅導致成本增加，也加長了研發周期。而通過數字雙胞胎模型，在實際被制造之前，都可以預測其成品質量，判斷是否存在設計缺陷，比如零部件之間干擾，設計是否符合規范等。在實際制造系統中，只有當全部流程都無差錯，生產才能順利開展。當前自動化技術應用廣泛，機器人代替部分人員工作。機器人的大小，工作范圍是否對周圍設備干涉，會不會傷害附近人員，這些在初期布局和工藝設計階段就進行仿真驗證，十分必要。（PDPS仿真）

2）推進設計和制造高效協同

在數字雙胞胎模型中，對需要制造的產品，工藝，資源以及地點等各方面進行系統規劃，將各方面關聯起來，實現設計人員和制造人員協同：一旦發生設計變更，可以在數字雙胞胎模型中方便更新制造過程，包括BOP，BOM，為變更分配新的人員，將各項任務所需時間及所有不同的工序整合，進行分析和規劃，直到產生滿意的制造過程。

傳統的二維布局圖對于產線的變更，缺乏智能關聯性，修改會耗費大量時間，然而借助數字雙胞胎模型，可以設計包含所有細節信息的生產布局圖，包括設備，人員，操作信息，并將之與產品設計無縫關聯。比如產線變更，新引入的機器人干涉了傳送帶，工程師需要進行調整。同事，機器人的生產對生產節拍的影響，物料調度的影響，就能進行分析。節約大量的現場調試時間和返工。

3）確保設計制造準確執行

制造環節出現問題并影響產出的時候，很難迅速找出問題所在。針對這種情況，可以在數字雙胞胎模型中對不同生產策略進行模擬仿真和評估，結合大數據分析和統計技術，快速找出空擋時間的工序，不斷模擬仿真和調整優化。搭建規劃和執行的閉合環路，將虛擬生產世界和現實生產世界結合起來，即集成PLM系統、制造運營管理生成詳細作業指導書，并與生產設計全過程進行關聯，若發生任何變更，整個過程都會相應更新，甚至還能從生產環境手機有關生產執行情況的信息。

數字化雙胞胎不是要讓虛擬世界做現在我們已經做到事情，二是要發現潛在問題、激發創新思維、不斷追求優化進步，這才是數字化雙胞胎目標所在。

我們建議數字化工廠建設遵循頂層設計→分領域詳細設計→分階段實現與變革→智能化管理這一路線圖。

001 數字化車間集成-海洋工程裝備；

002 數字化車間集成-汽車零部件；

003 數字化車間集成-民用航空航天關鍵部件；

004 數字化車間集成-通用機械及零部件；

005 數字化車間集成-發電裝備（不含光伏）；

006 數字化車間集成-服裝服飾；

007 數字化車間集成-皮革和制鞋；

008 數字化車間集成-醫療設備；

009 數字化車間集成-制藥專用設備；

010 數字化車間集成-家具制造；

011 數字化車間集成-電子信息（不含電子元器件）；

012 數字化車間集成-印刷包裝；

013 智能工廠集成-工業炸藥；

014 智能工廠集成-黑色和有色金屬冶煉及無機非金屬功能材料加工；

015 智能工廠集成-日用化學品；

016 智能工廠集成-乳制品和飲料制造；

017 智能工廠集成-陶瓷制品；

018 智能工廠集成-新材料；

019 協同制造集成（離散型制造）；

020 協同制造集成（流程型制造）；

021 總體方案規劃（離散型制造）；

022 總體方案規劃（流程型制造）