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带你了解什么是数字化工厂

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  • 发布时间:2021-03-17 17:15
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【概要描述】数字化工厂(Digital Factory,简称DF)是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。

带你了解什么是数字化工厂

【概要描述】数字化工厂(Digital Factory,简称DF)是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。

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一、数字化工厂的定义

数字化工厂(Digital Factory,简称DF)是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 。

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。

 

二、数字化工厂的内涵

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

  • 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

 

三、数字化工厂的主要环节

主流市场观点认为,数字化工厂主要涉及产品设计生产规划生产执行三大环节,数字化建模、虚拟仿真、虚拟现实/加强现实(VR/AR)等技术包含在其中。

1. 产品设计环节——三维建模是基础

在产品研发设计环节利用数字化建模技术为产品构建三维模型,能够有效减少物理实体样机制造和人员重复劳动所产生的成本。同时,三维模型涵盖着产品所有的几何信息与非几何制造信息,这些属性信息会通过PDM/cPDM(产品数据管理/协同产品定义管理)这种统一的数据平台,伴随产品整个生命周期,是实现产品协同研制、产品从设计端到制造端一体化的重要保证。

2.生产规划环节——工艺仿真是关键

在生产规划环节,基于PDM/cPDM中所同步的产品设计环节的数据,利用虚拟仿真技术,可以对于工厂的生产线布局、设备配置、生产制造工艺路径、物流等进行预规划。

3.生产执行环节——数据采集实时通

这个环节的数字化,体现在制造执行系统(MES)与其他系统之间的互联互通上。MES与ERP、PDM/cPDM之间的集成,能够保证所有相关产品属性信息从始至终保持同步,并实现实时更新。

 

四、数字化工厂的典型应用

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

  • 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

  • 人力资源仿真

  • 人机工效仿真

  • 生产物流系统仿真

  • 控制软件测试仿真

  • 生产动作控制仿真

 

五、数字化工厂五大核心系统集成

1、PLM

对企业知识型资产的管理,实现对产品的数据管理、项目管理、变更管理、协同管理、标准化管理、安全管理等,为制造企业提供了一个可伸缩的研发管理平台。

PLM与ERP集成:PLM将PBOM和工艺路线传给ERP,ERP根据零件的标准成本、建议成本、现行成本基础数据,结合加工中心和成本中心,自动生成CBON。

PLM与MOM集成:PLM将MBOM、SOP传给MOM,指导MOM生产管理。

当产品发生设计变更,会将变更数据实时同步到ERP、MOM系统。

2、ERP

将企业的三大流:物流,资金流,信息流进行全面一体化管理。特别提一下,ERP不要过多管理制造端,只需以报工方式,保存制造端的生产结果,用于财务成本核算。

与MOM集成:将生产基础数据(物料、销售订单)传给MOM。APS将分解后的制造工单回传给ERP,MES将生产数量、物料消耗数量,按照一定周期回传给ERP。

与WMS集成:实时同步物料基础数据、仓库基础数据、库存数量。

3、WMS

通过入库业务、出库业务、仓库调拨、库存调拨和虚仓管理等功能,对批次管理、物料对应、库存盘点、质检管理、虚仓管理和即时库存管理等功能综合运用的管理系统,有效控制并跟踪仓库业务的物流和成本管理全过程。

与ERP集成:如果需要提供一整套的仓库解决方案的话, ERP系统依然存在一些缺陷的,我们也了解到WMS系统可以弥补ERP系统的一些缺陷。因此,如果你想拥有一个强大的仓库管理解决方案,那么可以将ERP系统与WMS系统两者结合起来使用。

与MOM集成:当车间MES接料时,WMS实时将物料批次信息传给MES,绑定接料工位。当成品入库时,MES实时将物料批次信息传给WMS,绑定仓库和储位。

4、DCS:SCADA+PLC的生产现场控制系统。

与MOM集成:MES将工单下达到机台设备,对设备、模具、刀具、人员防错,指导设备生产。DCS将设备状态、工艺参数数据(温度、压力、扭矩、...)回传给MES,与生产工单关联,用于生产追溯。

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