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2020-02-13

如何规划数字化工厂

作者: 艾三维 来源: 艾三维 发布日期: 2019.06.27
数字化工厂的建设的核心要素可以归纳为工厂装备数字化、工厂物流数字化、设计研发数字化、生产过程数字化,如下图所示。
通过这四个方面的建设,带动产品设计方法和工具的创新、企业管理模式的创新。
如何规划数字化工厂
如何规划数字化工厂
▲核心四要素
工业4.0和数字化工厂的相关技术将促进产业链和价值链的分工重组,传统的行业界限将消失,并会产生各种新的业态和合作形式,形成自动化、信息化、一体化、精益化、集成化的数字化工厂。
这其中工厂装备数字化,是数字化工厂建设的前提和基础,为设计、研发、生产等各个环节提供基础数据的支持。工控产品,如PLC、伺服电机、传感器等仍然是数字化工厂不可或缺的部分。
在此基础上,工厂物流能够从被动感知变为主动感知,实现透明、安全和高效,包括产品运输过程跟踪,运输车辆跟踪定位,物料出库,物料配送上线等。
更加重要和经常被切断的环节,来自上游的设计。
通过设计研发数字化,从而实现设计、工艺、制造、检测等各业务的高度集成,包括CAD/CAPP/CAE/CAM/PLM的集成,虚拟仿真技术,MDB模型的应用,产品全生命周期管理等。
生产过程的数字化主要是利用数字化的手段应对更复杂的车间生产过程管理,这其中最重要的是制造执行系统MES的建设以及MES与ERP/PLM和车间现场自动化控制系统的交互。
MES在智能制造领域的作用越来越明显。
它既是一个相对独立的软件系统又是企业信息传递路由器,汇集市场与服务、产品设计、MRP/ERP、供应链等信息,并转化为详细的生产作业指令,从而实现复杂产品制造过程生产现场的管理与控制。MES向上承接ERP下达的生产计划以及PLM经过仿真验证的产品BOM,向下衔接车间现场SCADA控制系统,弥补了ERP与车间过程控制之间的真空,实现了工业4.0所强调的垂直方向上的集成以及贯穿价值链的端到端工程数字化集成。
下面这张图充分的反映了数字化工厂几大核心系统之间的数据信息流动关系,强调了不同系统之间的应用边界和交互界面。
如何规划数字化工厂
如何规划数字化工厂
数字化工厂是在信息集成的基础上,对研发、制造、管理等各个环节进行全面的过程集成,构建数字化工厂是一项艰巨并且复杂的系统工程。
而任何复杂系统工程的实施都离不了系统建模、系统仿真、系统分析和优化,同样数字化工厂也不能例外。
首先要全面了解数字化工厂,建立数字化工厂的模型和参考架构,然后需要有一套完整的方法论、工具和流程对数字化工厂的各个阶段进行建模、规划、分析和优化。
如何规划数字化工厂
如何规划数字化工厂
▲企业数字化转型框架
上图中的参考架构即是笔者研究参考了众多工业4.0框架体系后,提出的针对企业的数字化转型框架模型,重点是根据当前企业现状从管理咨询维度和IT信息化维度,分解智能制造时代数字化车间、数字化工厂和数字化企业的层级关系,面向落地和实施。
随着现代制造对产品开发的要求不断提高,以及产品逐步转向多品种、小批量的订单模式,企业内各系统之间的统一性与有效整合问题就逐渐浮出水面。
目前大多数企业面临的是对原来工厂,从基础信息化与自动化向数字化改造的问题。
无论是建新厂还是改造老厂,首先要面对的问题就是数字化工厂的规划,而每一家企业所处的阶段都不尽相同,这就需要梳理企业现状,量身剪裁出合身的数字化工厂规划蓝图。如下图所示,数字化工厂的建设x轴代表这技术水平,y轴代表着管理水平。
如何规划数字化工厂
如何规划数字化工厂
▲数字化工厂实施路径图
管理水平从基础管理、标准化管理一直到集成化管理、智能化管理。技术水平从基础IT与自动化,到业务流程变革,再到系统集成,最后实现CPS。企业可以根据自身所处的阶段,重点关注本阶段需要重点去推进的事情,做到2.0补课,3.0普及,4.0目标。
在数字化工厂的建设过程中,有了细致周密的数字化规划蓝图,就拥有了数字化工厂建设的基点和指南针。接下来就应该选择最合适的技术,这里注意不是最先进的技术,先进的技术并不一定在企业数字化建设中发挥最大的效用,需要根据企业自身功能和用途需求合理决策。在信息化程度还比较低的企业,RFID技术的使用,不见得比条码技术更实用。
制造业的数字化工厂建设是一个大的系统工程,并非几天、几个月就能建设好并投入使用的,需要一个较长的实施周期,不能跨越式建设。
每个阶段都是以前一个阶段为基础,逐步推进的,而且很多问题并不是技术上的问题,而是管理、组织方式、观念的变革。
这是对管理者真正的考验。管理者需要痛下决心,付出耐心。而这同时也对数字化工厂的咨询顾问,提出了非常综合的要求:需要了解企业管理、懂技术实现、懂生产运营等等。员工的士气也是一个重要考量。这是一个学习型的渐进过程,三方都必须深浸其中,才能推进全面的数字化建设。
Bentley工厂bim智能设计方案的适用范围
冶金行业、石油石化行业 、 化工医药行业、 火电 发电行业、环保污水处理 行业 、以及其它流程制造行业
Bentley针对于流程工厂行业的解决方案是面向全生命周期的。从设计阶段的多专业三维协同设计到施工阶段的工作包管理,以及后期的运营维护。
如何规划数字化工厂
如何规划数字化工厂
Bentley全生命周期解决方案架构
Bentley 工厂解决方案旨在建立工程行业的工程数据管理平台,在设计建造完成后,通过数字化移交的过程将项目信息的管理,转移到资产信息的管理的阶段。
如何规划数字化工厂
如何规划数字化工厂
工程数据管理平台
在设计阶段,专业的应用工具集,如下图所示:
如何规划数字化工厂
如何规划数字化工厂
Bentley工厂设计产品架构
这样软件产品的组合是为了满足如下这些需求:
多专业协同工作
Bentley OpenPlant 工艺系列
Bentley AECOsim BD建筑系列
• Bentley ProStructures结构加工级模型
Bentley SubStation 电仪系列
• Bentley Analysis 应力分析系列
协同的设计环境
• 专业协同,内容协同,流程协同
• 基于局域网和互联网的部署方式
• 工作内容的分级授权与管理
• 工作标准的统一控制与流程管理
• 版本控制与内容管理
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