工廠數(shù)字化規(guī)劃匯總十篇

序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過(guò)程，我們?yōu)槟扑]十篇工廠數(shù)字化規(guī)劃范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來(lái)更深刻的閱讀感受。

篇（1）

本組接受顴弓切線位X線攝影檢查者共60例,男42例,女18例,年齡6-65歲。傳統(tǒng)屏膠系統(tǒng)與CR、DR三種攝影方法各取20例,每個(gè)病例只使用一種攝影方式,為隨機(jī)選取。分別記錄每個(gè)病例攝影方法、投照次數(shù)、照片質(zhì)量、成像時(shí)間。

應(yīng)用設(shè)備:傳統(tǒng)X線攝影系統(tǒng)為日本SHIMADZUED150L型500mAX光機(jī),中國(guó)虎丘洗片機(jī)。CR系統(tǒng)為美國(guó)KodakDirectViewCR950計(jì)算機(jī)X線成像系統(tǒng),日本SonyDF500激光打印機(jī),美國(guó)Kodak影像板(IP板),大小為8英寸x10英寸(1英寸=2.54cm)。DR系統(tǒng)為美國(guó)GEDefinium6000直接數(shù)字化X線攝像系統(tǒng),Kodak8200激光打印機(jī)。

投照方法:患者俯臥在攝影床上,雙臂放于身旁,頭部盡量后仰,頦部前伸,下頜放于暗盒中心上方5cm處,頭部向健側(cè)傾斜15°,即頭部矢狀面與臺(tái)面成75°。X線管球向足側(cè)傾斜,使X線管球中心線與聽(tīng)眶線垂直,對(duì)準(zhǔn)顴弓中點(diǎn)或眼角后外方約4cm處,射入暗盒中心。

2結(jié)果

顴弓切線位分別應(yīng)用3種攝影方式的一次拍攝成功率比較接近,為70%左右。第2次拍攝DR系統(tǒng)98%可以做到基本全部成功;而傳統(tǒng)屏膠系統(tǒng)與CR系統(tǒng)的二次成功率相似且明顯偏低,需要拍攝2次以上的達(dá)15%左右。照片質(zhì)量以CR,DR明顯高于傳統(tǒng)屏膠系統(tǒng)。DR曝光后成像的速度最快,只要3s左右,可以對(duì)投照成功與否迅速做出判斷;CR曝光后經(jīng)激光掃描到顯示圖像需半分鐘,屏膠系統(tǒng)費(fèi)時(shí)最長(zhǎng),約3min左右。

3討論

數(shù)字化X線設(shè)備是指把X線透射圖像數(shù)字化并進(jìn)行圖像處理,再變換成模擬圖像顯示的一種X線設(shè)備。根據(jù)成像原理的不同,這類(lèi)設(shè)備可分為計(jì)算機(jī)X線攝影(computedradiography,CR)和數(shù)字X線攝影(digitalradiography,DR)、數(shù)字減影血管造影(DSA)、數(shù)字熒光攝影(DF)。目前我國(guó)約70%的醫(yī)用X光機(jī)仍是使用傳統(tǒng)屏膠系統(tǒng)。

3.1CR成像系統(tǒng)是將透過(guò)人體的剩余X線記錄在IP板上,使IP板感光形成潛影,再經(jīng)過(guò)激光掃描使存儲(chǔ)在光晶體內(nèi)的潛影信息化為熒光,由光電轉(zhuǎn)換器變?yōu)殡娦盘?hào),輸入計(jì)算機(jī)工作站處理后,形成圖像。IP板是CR成像系統(tǒng)的關(guān)鍵,作為采集影像信息的載體,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的膠片,其特點(diǎn)是可以重復(fù)使用,但不具備圖像顯示功能。CR的成像要經(jīng)過(guò)影像信息的記錄、讀取、數(shù)字化處理和圖像顯示等幾個(gè)步驟。

3.2DR是指在專(zhuān)用的計(jì)算機(jī)控制下,直接讀取感應(yīng)介質(zhì)記錄到的X線信息,并以數(shù)字化圖像方式重放和記錄。它與傳統(tǒng)放射成像方式不同的是用平板探測(cè)器FDP代替了傳統(tǒng)的增感屏-膠片來(lái)接受X線管球發(fā)射出的穿透人體的X線,該成像系統(tǒng)是采用直接非晶硒為基礎(chǔ)直接轉(zhuǎn)換平板探測(cè)器。DR通常由電子暗盒、圖像采集工作站、圖像后處理工作站、系統(tǒng)控制器以及影像監(jiān)視器等部分組成,是直接將X光子通過(guò)電子暗盒轉(zhuǎn)換為數(shù)字化圖像的裝置。DR成像速度快,采集時(shí)間在10ms以下,數(shù)秒后即可傳送至后處理工作站,根據(jù)需要打印出激光膠片。

篇（2）

1.引言

在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，新產(chǎn)品上市周期越來(lái)越短，生產(chǎn)設(shè)備和制造系統(tǒng)日趨復(fù)雜、昂貴的情況下，為了獲取最佳利潤(rùn)和保持市場(chǎng)占有率，制造企業(yè)必須從傳統(tǒng)制造模式向數(shù)字化制造模式轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的多元化，縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，并進(jìn)一步提高產(chǎn)品的質(zhì)量。由此，數(shù)字化工廠作為優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程的解決方案也越來(lái)越成為研究的熱點(diǎn)。

2.數(shù)字化工廠含義

數(shù)字化工廠（Digital Factory，簡(jiǎn)稱(chēng)DF）是基于仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的，是以產(chǎn)品全生命周期的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境中，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行仿真、評(píng)估和優(yōu)化，并進(jìn)一步擴(kuò)展到整個(gè)產(chǎn)品生命周期的新型生產(chǎn)組織方式，通過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行分析和優(yōu)化，保證產(chǎn)品在可制造的前提下，實(shí)現(xiàn)快速、低成本和高質(zhì)量的制造，從而實(shí)現(xiàn)柔性制造和并行工程[1]。

3.數(shù)字化工廠平臺(tái)架構(gòu)

數(shù)字化工廠軟件是虛擬制造平臺(tái)，對(duì)于縮短新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少制造成本和降低項(xiàng)目決策風(fēng)險(xiǎn)都具有重大意義。

數(shù)字化工廠軟件還是實(shí)現(xiàn)并行工程的工具。產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門(mén)和制造工藝部門(mén)可以在產(chǎn)品的制造特征（焊點(diǎn)、定位點(diǎn)、裝配位置等）領(lǐng)域緊密協(xié)作，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的早期階段進(jìn)行工程制造的仿真，在新產(chǎn)品的制造中盡量對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化的工藝和工裝卡具重復(fù)利用，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品制造的并行互動(dòng)的工作方式，縮短新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期、降低制造成本和加快新產(chǎn)品投放市場(chǎng)[2]。

數(shù)字化工廠在工藝層面的主要應(yīng)用包括工廠布局仿真優(yōu)化、工藝流程規(guī)劃及仿真驗(yàn)證、虛擬裝配設(shè)計(jì)與驗(yàn)證、物流仿真。工廠布局仿真優(yōu)化是建立車(chē)間廠房、物流通道、制造資源等的三維數(shù)字模型，為工藝、裝配、物流仿真建立基礎(chǔ)。是工藝流程規(guī)劃及仿真驗(yàn)證在三維數(shù)字環(huán)境下對(duì)產(chǎn)品的工藝進(jìn)行規(guī)劃，制定工藝路線，如NC編程、流程排序、資源分配、工時(shí)定額，成本核算等，并對(duì)加工工藝過(guò)程進(jìn)行三維仿真，仿真工藝路線，刀具切換，裝夾過(guò)程等。虛擬裝配設(shè)計(jì)與驗(yàn)證是提供一個(gè)虛擬制造環(huán)境來(lái)規(guī)劃驗(yàn)證和評(píng)價(jià)產(chǎn)品的裝配制造過(guò)程和裝配制造方法，檢驗(yàn)裝配過(guò)程是否存在錯(cuò)誤，零件裝配時(shí)是否存在碰撞。它把產(chǎn)品、資源和工藝操作結(jié)合起來(lái)來(lái)分析產(chǎn)品裝配的順序和工序的流程，并且在裝配制造模型下進(jìn)行裝配工裝的驗(yàn)證、仿真夾具的動(dòng)作、仿真產(chǎn)品的裝配流程，驗(yàn)證產(chǎn)品裝配的工藝性，達(dá)到盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的目的。物流仿真是工廠布局規(guī)劃與仿真的輔助工具之一，在三維環(huán)境下對(duì)物流仿真邏輯進(jìn)行建模，主要分析工位裝配任務(wù)分配的合理性，物流路徑規(guī)劃的合理性，物流設(shè)備的分配以及利用率等，從而評(píng)價(jià)和優(yōu)化物流規(guī)劃方案；基于建立的物流仿真模型，可以調(diào)整參數(shù)和物流方案，實(shí)時(shí)獲得仿真結(jié)果。

數(shù)字化工廠平臺(tái)在制造層面的主要應(yīng)用為MES系統(tǒng)，包括制造數(shù)據(jù)管理、計(jì)劃排程、生產(chǎn)調(diào)度執(zhí)行、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集及歸檔、產(chǎn)品跟蹤等功能。

4.數(shù)字化工廠收益

一個(gè)制造企業(yè)完善的企業(yè)信息平臺(tái)應(yīng)由三大塊構(gòu)成，即：PDM/CAD系統(tǒng)，為企業(yè)提品數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理；ERP系統(tǒng)，為企業(yè)提供物質(zhì)資源、資金資源和信息資源集成信息，進(jìn)行企業(yè)資源管理；數(shù)字化工廠平臺(tái)，即制造過(guò)程管理系統(tǒng)，為企業(yè)提供數(shù)字化的制造信息平臺(tái)，進(jìn)行制造工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)，工程仿真和生產(chǎn)過(guò)程管理。成為數(shù)字化工廠，首先要做到柔性制造，即通過(guò)自動(dòng)化的理念把產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)與自動(dòng)化設(shè)計(jì)集成到一個(gè)平臺(tái)上。系統(tǒng)能夠根據(jù)加工對(duì)象的變化或原材料的變化而確定相應(yīng)的工藝流程。第二點(diǎn)，也是比較關(guān)鍵的部分，即虛擬投產(chǎn)，即借助虛擬化過(guò)程來(lái)檢驗(yàn)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，驗(yàn)證產(chǎn)品。

國(guó)內(nèi)制造企業(yè)通過(guò)利用數(shù)字化工廠技術(shù)能夠帶來(lái)的收益包括：

（1）在3D的環(huán)境下進(jìn)行制造工藝過(guò)程的設(shè)計(jì)，提高工藝設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)工人、數(shù)控測(cè)量的效率；

（2）用數(shù)字化的手段驗(yàn)證產(chǎn)品的制造工藝可行性，避免工藝制造與設(shè)計(jì)脫節(jié)，提高工藝設(shè)計(jì)質(zhì)量；

（3）現(xiàn)場(chǎng)的工藝問(wèn)題在數(shù)字化仿真環(huán)境下提前得到分析，避免在后期對(duì)產(chǎn)品和流程進(jìn)行改變返工，避免規(guī)劃的失誤，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)可進(jìn)行精確掌控；

（4）掌握產(chǎn)品和流程的復(fù)雜性，提高產(chǎn)品的變種及對(duì)流程影響的透明度，建立典型工藝，經(jīng)驗(yàn)庫(kù)，減少重復(fù)工作；

（5）縮短產(chǎn)品工藝準(zhǔn)備周期，縮短新產(chǎn)品投放市場(chǎng)時(shí)間（6）結(jié)合MES現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的及時(shí)采集、反饋，實(shí)現(xiàn)成本的及時(shí)統(tǒng)計(jì)、工藝的持續(xù)改進(jìn)，支持產(chǎn)品的后期維修。

5.實(shí)施關(guān)鍵因素

數(shù)字化工廠平臺(tái)涉及多層仿真層次，不同仿真目的，需要對(duì)物流，裝配，加工等進(jìn)行獨(dú)立仿真，并在統(tǒng)一的可視化環(huán)境下進(jìn)行結(jié)果分析。數(shù)字化工廠貫穿整個(gè)工藝設(shè)計(jì)、規(guī)劃、驗(yàn)證、直至車(chē)間生產(chǎn)工藝整個(gè)制造過(guò)程，不是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，需要與設(shè)計(jì)部門(mén)的CAD/PDM系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品進(jìn)行可制造性驗(yàn)證（工藝評(píng)審），同時(shí)，所有規(guī)劃還需要考慮工廠資源情況數(shù)字化工廠與設(shè)計(jì)系統(tǒng)CAD/PDM和企業(yè)資源管理系統(tǒng)ERP的集成是必須的。同時(shí)，數(shù)字化工廠還有必要把企業(yè)已有的規(guī)劃知識(shí)（如工時(shí)卡、焊接規(guī)范等）集成起來(lái)，整個(gè)集成的底部是PLM構(gòu)架。所以，需要與其他部門(mén)的信息系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并在PLM體系框架的指引下開(kāi)展實(shí)施工作。

6.小結(jié)

數(shù)字化工廠涉及生產(chǎn)，設(shè)計(jì)，工藝、物流，管理，IT部門(mén)等業(yè)務(wù)單位以及多領(lǐng)域的技術(shù)人員，需要相關(guān)專(zhuān)業(yè)部門(mén)的全力配合，需要對(duì)整個(gè)生產(chǎn)鏈的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和整合（包括產(chǎn)品，工藝，車(chē)間等）。對(duì)企業(yè)各方面的影響巨大，可能需要流程重組。因此，企業(yè)在具體的實(shí)施過(guò)程中，需根據(jù)自己的生產(chǎn)制造的實(shí)際過(guò)程和企業(yè)資源條件來(lái)決定，即需要在設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、加工、裝配、物流的哪一部分加強(qiáng)，進(jìn)而采取先點(diǎn)后面、循序漸進(jìn)的實(shí)施策略，不要一下鋪得太大。

參考文獻(xiàn)

篇（3）

根據(jù)學(xué)校改革示范校任務(wù)目標(biāo)的發(fā)展規(guī)劃，結(jié)合本學(xué)校實(shí)際的情況，就一體化工作站提出了建設(shè)數(shù)字化工廠。通過(guò)積極探索，不斷的創(chuàng)新與實(shí)踐，充分考慮到今后發(fā)展的需要，把企業(yè)設(shè)計(jì)制造過(guò)程的現(xiàn)代化無(wú)紙化引入學(xué)校，真實(shí)模擬現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)場(chǎng)景，使學(xué)校成為培養(yǎng)高技能高素質(zhì)的優(yōu)秀畢業(yè)生的理想實(shí)踐場(chǎng)所。我校現(xiàn)在已經(jīng)建立起PLM體驗(yàn)中心、理實(shí)一體化教室、數(shù)字化實(shí)訓(xùn)工作站、教學(xué)資源庫(kù)等數(shù)字化平臺(tái)。從而實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)、實(shí)習(xí)訓(xùn)練的全數(shù)字化。為職業(yè)教育的“雙師型”師資培養(yǎng)培訓(xùn)及交流創(chuàng)造良好的數(shù)字平臺(tái)。

一、“數(shù)字化工廠”具體的內(nèi)涵

信息化建設(shè)是現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展方向，是企業(yè)走向競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)的一次深刻的革命。我們認(rèn)為從五個(gè)方面著手實(shí)現(xiàn)“數(shù)字化工廠”的目標(biāo)。對(duì)各項(xiàng)目標(biāo)的具體實(shí)施，即為“數(shù)字化工廠”具體的內(nèi)涵。

（1）搭建一體化工作站數(shù)字化

搭建安全快速的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)是一體化工作站信息化的前提。計(jì)算機(jī)已成為管理人員和操作人員的工具。我校一體化工作站的系統(tǒng)平臺(tái)由計(jì)算機(jī)主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)等組成。通過(guò)軟件來(lái)相連各個(gè)系統(tǒng)的平臺(tái)，將實(shí)訓(xùn)車(chē)間的數(shù)控設(shè)備與數(shù)據(jù)管理平臺(tái)相連，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化管理。當(dāng)然，操作技術(shù)人員必須具備網(wǎng)絡(luò)操作能力，只有軟硬件和操作人員都具備了數(shù)字化的能力才能實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工廠。

（2）打造無(wú)紙生產(chǎn)場(chǎng)景數(shù)字化

隨著管理集成系統(tǒng)的搭建，通過(guò)數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)，即可看到學(xué)生現(xiàn)階段一體化工作站的任務(wù)零件及相關(guān)信息如：毛坯尺寸、產(chǎn)品材料、加工圖樣、工藝流程、注意事項(xiàng)等，實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)代化的生產(chǎn)制造流程接軌。對(duì)學(xué)生生產(chǎn)用到的數(shù)控程序，通過(guò)數(shù)據(jù)終端直接傳輸?shù)綑C(jī)床上進(jìn)行應(yīng)用加工，實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)，既提高了生產(chǎn)效率又規(guī)范了操作規(guī)程。

（3）一體化討論區(qū)數(shù)字化

在一體化討論區(qū)，通過(guò)大屏幕投影，可將學(xué)生在PLM體驗(yàn)中心中的工作過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)調(diào)出來(lái)，包括產(chǎn)品的三維或二維圖，工藝流程卡、加工模型及刀路軌跡、仿真結(jié)果、加工程序等。同時(shí)，也可看到車(chē)間機(jī)床操作面板及產(chǎn)品加工過(guò)程。通過(guò)模型結(jié)果及機(jī)床加工過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的一體化教學(xué)。

（4）一體化工作站管理數(shù)字化

通過(guò)搭建一體化工作站的管理系統(tǒng)，通過(guò)視頻可以看到師生教學(xué)在工作臺(tái)上的操作場(chǎng)景，包括工件裝夾情況、找正對(duì)刀、機(jī)床加工等情況。有信息化的支撐，一體化工作站的管理效率大幅度的提高。管理逐步向規(guī)范化轉(zhuǎn)變。

二、建設(shè)數(shù)字化工廠的體會(huì)

幾年來(lái)的信息化建設(shè)，使我們?cè)谔剿鹘?shù)字化工廠的道路上感受頗多，在此談?wù)勛约旱男牡皿w會(huì)。

（1）規(guī)劃管理要統(tǒng)一

信息化建設(shè)要統(tǒng)一規(guī)劃，在指導(dǎo)部門(mén)的安排下進(jìn)行信息化的建設(shè)，信息互聯(lián)互通，共享資源，避免重復(fù)建設(shè)。“應(yīng)用主導(dǎo)，面向市場(chǎng)”是信息化建設(shè)的內(nèi)在動(dòng)力和重要手段。

① 強(qiáng)調(diào)資源共享時(shí)，也耍推進(jìn)方法和經(jīng)驗(yàn)的交流，取長(zhǎng)補(bǔ)短。我廠的信息化工作交流活動(dòng)，將各部門(mén)在信息化工作開(kāi)展過(guò)程中的效果和方法進(jìn)行交流，特別是具有探索性的、難度大的工作，通過(guò)交流的方式互相學(xué)習(xí)進(jìn)步。

② 建成管理網(wǎng)絡(luò)。分三個(gè)層次：一層是信息化主管部門(mén)負(fù)責(zé)全廠信息化建設(shè)整體規(guī)劃及協(xié)調(diào)工作；二層由專(zhuān)業(yè)科室組成，負(fù)責(zé)在信息化推進(jìn)過(guò)程中結(jié)合專(zhuān)業(yè)具體開(kāi)展工作；三層是車(chē)間部門(mén)層，是各項(xiàng)工作具體落實(shí)和實(shí)現(xiàn)的地方。

③ 全廠的信息化工作統(tǒng)一規(guī)劃。信息化主管部門(mén)制定目標(biāo)，長(zhǎng)期目標(biāo)包括五年計(jì)劃，短期目標(biāo)包括年度和季皮工作計(jì)劃等，規(guī)劃將包容全廠的信息化工作內(nèi)容，各部門(mén)在此基礎(chǔ)上再制定分解目標(biāo)，既緊扣總體規(guī)劃，又體現(xiàn)自身的個(gè)性內(nèi)容。

（2）現(xiàn)代化技術(shù)要合理運(yùn)用

在建設(shè)一體化數(shù)字化工廠的過(guò)程中，先進(jìn)的技術(shù)是其重要支撐。但是，片面的依賴高、新、全為目標(biāo)的話，是一個(gè)錯(cuò)誤的誤區(qū)，關(guān)鍵是要選擇最適合自己的先進(jìn)的技術(shù)。其功能以夠用為主。

（3）推行管理要逐步化

一體化數(shù)字工廠是一個(gè)長(zhǎng)周期的過(guò)程，初期投入的時(shí)間很長(zhǎng)。在建設(shè)完善過(guò)程中要有耐心和恒心。在建設(shè)過(guò)程中從人員配合及管理人員的超前意識(shí)等等都是一個(gè)逐步完善的過(guò)程。，要在每一個(gè)環(huán)節(jié)中都能讓大家看到希望，感覺(jué)到好處，管理人員覺(jué)得不難了，思路清晰了，再將目標(biāo)提高一個(gè)臺(tái)階。最終提出了全面推行信息化管理，實(shí)現(xiàn)一體化數(shù)字化工廠。

（4）操作系統(tǒng)要扁平化

在一體化數(shù)字工廠的建設(shè)的整個(gè)過(guò)程中，有些系統(tǒng)在過(guò)程中不再適合新條件下生產(chǎn)管理需求。例如，在初期一些小系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，可能到目前為止這些小系統(tǒng)還在用，甚至用得很不錯(cuò)，但為了完整的大系統(tǒng)，就需要拋棄這些小的孤立的系統(tǒng)，這其實(shí)是操作系統(tǒng)需要本身扁平。

（5）建設(shè)過(guò)程要應(yīng)用化

篇（4）

關(guān)鍵詞：數(shù)字化工廠 總裝車(chē)間 工藝規(guī)劃 工藝流程 EM-POWER

1前言

21世紀(jì)，以信息技術(shù)為特征的汽車(chē)制造業(yè)正在全球范圍內(nèi)展開(kāi)。我國(guó)制造業(yè)的進(jìn)步可以拉動(dòng)國(guó)際制造業(yè)的發(fā)展，依據(jù)我國(guó)制定的“以信息化帶動(dòng)工業(yè)化，以工業(yè)化促進(jìn)信息化，走新型工業(yè)化道路”的重大戰(zhàn)略方針。在現(xiàn)階段，我國(guó)汽車(chē)制造業(yè)主要的任務(wù)是依靠科技創(chuàng)新，提高企業(yè)信息化水平，促進(jìn)汽車(chē)行業(yè)自主創(chuàng)新能力。

2汽車(chē)總裝工藝技術(shù)

2.1 汽車(chē)總裝車(chē)間概述

按照廠房?jī)?nèi)區(qū)域分布：總裝配區(qū)、加注調(diào)整區(qū)、檢測(cè)區(qū)、返修補(bǔ)漆區(qū)、分裝區(qū)、物流庫(kù)、內(nèi)部通道等。總裝車(chē)間有四條生產(chǎn)線：內(nèi)飾線、底盤(pán)線、最終裝配線、門(mén)線。要想規(guī)劃這么大規(guī)模的生產(chǎn)線用傳統(tǒng)的生產(chǎn)線規(guī)劃方法，注重理論計(jì)算的結(jié)果，依據(jù)生產(chǎn)線實(shí)際運(yùn)算后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和判斷，其缺點(diǎn)為準(zhǔn)確性差、不直觀、易浪費(fèi)資源。各過(guò)程的人員，各自進(jìn)行設(shè)計(jì)，再經(jīng)過(guò)協(xié)調(diào)綜合形成最后方案，各個(gè)過(guò)程極易造成聯(lián)系疏散孤立，特別是相關(guān)工藝信息的查詢，傳輸上，基本上以紙樣為媒介，沒(méi)有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)。

數(shù)字化工廠目前已經(jīng)成為現(xiàn)代化制造領(lǐng)域中一個(gè)新的研究應(yīng)用領(lǐng)域。從而提高系統(tǒng)的成功率和可靠性，縮短從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化時(shí)間。因此，數(shù)字化工廠技術(shù)很好地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)生產(chǎn)線規(guī)劃方法的不足，在制造領(lǐng)域有著廣闊的前景。

2.2汽車(chē)數(shù)字化裝配工藝規(guī)劃

2.2.1 汽車(chē)數(shù)字化裝配工藝規(guī)劃過(guò)程

汽車(chē)數(shù)字化裝配工藝規(guī)劃是指在汽車(chē)數(shù)字化制造信息化平臺(tái)上，對(duì)汽車(chē)裝配的工藝進(jìn)行規(guī)劃，即以數(shù)字化裝配工藝方法為基礎(chǔ)，通過(guò)廠房、設(shè)備信息，為汽車(chē)裝配制定工藝路線。采用生產(chǎn)線仿真技術(shù)來(lái)驗(yàn)證工藝規(guī)劃和生產(chǎn)線設(shè)計(jì)的效果，實(shí)現(xiàn)工藝規(guī)劃、裝配生產(chǎn)線布局設(shè)計(jì)、調(diào)度和生產(chǎn)線仿真各個(gè)部分?jǐn)?shù)據(jù)的有效集成，即建立數(shù)字化生產(chǎn)線集成仿真平臺(tái)。

3數(shù)字化工廠軟件eM-Power

3.1“數(shù)字化工廠”―eM-Power

eM-Power是Tecnomatix公司的計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)工程（CAPE）軟件，是對(duì)一個(gè)完整的工廠從生產(chǎn)線、加工單元到工序操作的所有層次進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真和優(yōu)化的集成計(jì)算機(jī)環(huán)境。

eM-Power軟件包中主要包含制造工藝規(guī)劃（Process Planner）工具eM-Planner，工廠和生產(chǎn)線仿真和優(yōu)化工具eM-Plant，機(jī)器人生產(chǎn)工程仿真工具eM-Workplace（ROBCAD），機(jī)械加工工藝規(guī)劃工具eM-Machining，動(dòng)態(tài)裝配和驗(yàn)證工具eM-Assembler等模塊。

3.2工藝流程規(guī)劃模塊― Process Designer

Process Designer可以評(píng)估生產(chǎn)的替代品，協(xié)調(diào)各種資源，優(yōu)化吞吐量，計(jì)劃的多個(gè)變種，實(shí)施變革，并估計(jì)成本和周期時(shí)間-都在非常初期階段的概念規(guī)劃。

Process Designer工具具有如下特點(diǎn)：（1）確定產(chǎn)品的裝配順序，建立一個(gè)模擬和驗(yàn)證制造的產(chǎn)品和服務(wù)；（2）計(jì)劃工作場(chǎng)所和設(shè)施的布局和分配其資源的二維sketcher環(huán)境。圖紙制造領(lǐng)域提供各種格式；（3）界定和管理的周期時(shí)間的一個(gè)單一的操作或一組行動(dòng)。時(shí)間價(jià)值是指使用行動(dòng)圖書(shū)館，其中包括預(yù)定時(shí)間值或使用母語(yǔ)教學(xué)的整合時(shí)間表；（4）分析性能，吞吐量，瓶頸和周期使用離散事件仿真。結(jié)果可以存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)的進(jìn)程，以供將來(lái)使用；（5）線平衡使用甘特圖顯示的工作量分配給每個(gè)資源。圖表可以識(shí)別的關(guān)鍵路徑的生產(chǎn)線，考慮到產(chǎn)品的變化組合，過(guò)程制約因素，如方向和順序組裝，并提供資源；（6）估計(jì)費(fèi)用按照成本的基礎(chǔ)上的資源和消耗品。

3.3工藝仿真模塊― Process Simulate

Process Simulate是數(shù)字化制造解決方案，3D環(huán)境中的生產(chǎn)過(guò)程。Process Simulate是一個(gè)重要的市場(chǎng)推動(dòng)者。能夠利用三維數(shù)據(jù)的產(chǎn)品和資源促進(jìn)虛擬驗(yàn)證，優(yōu)化和調(diào)試復(fù)雜的制造工藝，從而更快地啟動(dòng)和更高的生產(chǎn)質(zhì)量。

Process Simulate允許用戶驗(yàn)證的可行性，裝配的進(jìn)程。它使制造工程師，以確定最有效的裝配順序，并確定最短的周期時(shí)間。Process Simulate提供的功能，選擇最適合的工具，該進(jìn)程通過(guò)搜索分類(lèi)工具庫(kù)，演示虛擬達(dá)到測(cè)試和碰撞模擬分析和裝配過(guò)程的全面的產(chǎn)品和工具。

Process Simulate工具具有如下特點(diǎn)：（1）降低成本的變化，及早發(fā)現(xiàn)和通信產(chǎn)品的設(shè)計(jì)問(wèn)題（2）減少物理原型數(shù)量與前期虛擬驗(yàn)證（3）通過(guò)仿真優(yōu)化周期（4）確保符合人體工程學(xué)的安全進(jìn)程（5）降低成本，重新使用標(biāo)準(zhǔn)工具和設(shè)施（6）減少生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)的幾個(gè)生產(chǎn)情景模擬（7）早期審定機(jī)電一體化生產(chǎn)過(guò)程（ PLC和機(jī)器人）（8）在虛擬環(huán)境早期驗(yàn)證生產(chǎn)調(diào)試（9） 提高過(guò)程質(zhì)量通過(guò)模仿現(xiàn)實(shí)的過(guò)程生命周期的全過(guò)程。

4應(yīng)用實(shí)例

某總裝車(chē)間的底盤(pán)生產(chǎn)線，其組成包括油箱舉升機(jī)、底盤(pán)合裝車(chē)、輪胎擰緊機(jī)、輪胎抓手等設(shè)備。現(xiàn)要求對(duì)其生產(chǎn)線進(jìn)行建模仿真，找出瓶頸，為優(yōu)化生產(chǎn)線、配置生產(chǎn)線參數(shù)提供理論依據(jù)。

在Process Designer環(huán)境中導(dǎo)入工藝庫(kù)和資源庫(kù)，根據(jù)規(guī)劃調(diào)整資源布局，定義工時(shí)。根據(jù)車(chē)型進(jìn)行變量配置，適用于在混線多車(chē)型配置規(guī)劃。之后進(jìn)行線平衡分析，在Process Simulate環(huán)境中加載設(shè)備并設(shè)置機(jī)構(gòu)，裝配干涉驗(yàn)證，并設(shè)置最優(yōu)路徑。最后進(jìn)行人機(jī)仿真，輸出視頻。

5結(jié)語(yǔ)

數(shù)字化工廠是按照虛擬制造的原理開(kāi)發(fā)的軟件，它為企業(yè)的數(shù)字化產(chǎn)品提供了從設(shè)計(jì)、工藝、制造、裝配、分析、檢測(cè)以及維護(hù)的全過(guò)程的仿真，是企業(yè)實(shí)現(xiàn)虛擬制造的強(qiáng)有力的工具。通過(guò)運(yùn)用虛擬制造技術(shù)，能夠降低成本，縮短產(chǎn)品走向市場(chǎng)的周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，使企業(yè)更具有競(jìng)爭(zhēng)力，因此，虛擬制造技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展方向。

篇（5）

中圖分類(lèi)號(hào)：P631.4+24 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）05（a）-0200-01

在當(dāng)今激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，制造企業(yè)已經(jīng)意識(shí)到他們正面臨著巨大的時(shí)間、成本、質(zhì)量等壓力。“數(shù)字化工廠”技術(shù)與系統(tǒng)作為新型的制造系統(tǒng)，為制造商及其供應(yīng)商提供了一個(gè)制造工藝信息平臺(tái)，使企業(yè)能夠?qū)φ麄€(gè)制造過(guò)程進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃，模擬仿真和管理，并將制造信息及時(shí)地與相關(guān)部門(mén)、供應(yīng)商共享，從而實(shí)現(xiàn)虛擬制造和并行工程，保障生產(chǎn)的順利進(jìn)行。在制造行業(yè)，數(shù)字化工廠更是發(fā)揮著重要的作用，相應(yīng)地對(duì)具備“數(shù)字化工廠”相關(guān)知識(shí)的人才的需求越來(lái)越突出。

1 數(shù)字化工廠的含義

數(shù)字化工廠以產(chǎn)品全生命周期的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境中，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行仿真、評(píng)估和優(yōu)化，并進(jìn)一步擴(kuò)展到整個(gè)產(chǎn)品生命周期的新型生產(chǎn)組織方式。主要解決產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品制造之間的“鴻溝”，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期中的設(shè)計(jì)；制造；裝配；物流等各個(gè)方面的功能，降低設(shè)計(jì)到生產(chǎn)制造之間的不確定性，在虛擬環(huán)境下將生產(chǎn)制造過(guò)程壓縮和提前，并得以評(píng)估與檢驗(yàn)，從而縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化的時(shí)間，并且提高產(chǎn)品的可靠性與成功。其工作流程如下：（1）從設(shè)計(jì)部門(mén)獲取產(chǎn)品數(shù)據(jù)；（2）從工裝工具、生產(chǎn)部門(mén)獲取資源數(shù)據(jù)（2D/3D）；（3）工藝規(guī)劃；（4）工藝驗(yàn)證、仿真；（5）客戶化輸出。

2 采用“校企合作”辦學(xué)方式培養(yǎng)具備“數(shù)字化工廠”人才存在的問(wèn)題

隨著教學(xué)改革的不斷進(jìn)行“產(chǎn)教結(jié)合、校企合作”模式越來(lái)越受到各大院校的推崇。為了培養(yǎng)學(xué)生具備“數(shù)字化工廠”的相關(guān)知識(shí)，加強(qiáng)學(xué)校與企業(yè)的合作，使教學(xué)與生產(chǎn)的結(jié)合，校企雙方互相支持、雙向介入、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、資源互用、利益共享，使教育與生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。但在我國(guó)能夠做到這點(diǎn)的并不容易，原因如下。

2.1 政府推進(jìn)校企合作的政策法規(guī)與管理機(jī)制不健全

國(guó)家和省級(jí)政府職業(yè)教育校企合作的政策法規(guī)缺失與滯后，以及運(yùn)行機(jī)制不健全是造成校企合作不深人、不穩(wěn)定的主要原因。目前，政府出面統(tǒng)籌協(xié)調(diào)校企合作、聯(lián)合辦學(xué)、制定人才規(guī)劃的作用缺位，沒(méi)有出臺(tái)校企合作、工學(xué)結(jié)合、頂崗實(shí)習(xí)的政策法規(guī)，致使未能真正建立起校企合作的運(yùn)行機(jī)制、體制和模式。

2.2 企業(yè)參與職業(yè)教育發(fā)展的動(dòng)力不足

企業(yè)作為市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的主體，為了自身的生存與發(fā)展，盈利是經(jīng)營(yíng)目標(biāo)之一，其社會(huì)活動(dòng)多少會(huì)考慮到這一要素，是否參與職業(yè)教育的發(fā)展，對(duì)于企業(yè)的投入和收益均不能產(chǎn)生影響。因此，在沒(méi)有相關(guān)規(guī)定和應(yīng)激政策的機(jī)制下，企業(yè)對(duì)于職業(yè)教育發(fā)展關(guān)注較少。企業(yè)不愿意與職業(yè)院校合作的原因主要有以下幾點(diǎn)：（1）增加企業(yè)成本。在與學(xué)校合作的同時(shí)，企業(yè)需要派專(zhuān)人輔導(dǎo)學(xué)生，安排學(xué)生食宿問(wèn)題，由于學(xué)生剛剛走入實(shí)習(xí)工作崗位，勞動(dòng)效率不高，增加原材料的使用費(fèi)用。（2）增加企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。學(xué)生由于不熟悉工作流程，一旦發(fā)生勞動(dòng)事故，企業(yè)需承擔(dān)相應(yīng)的責(zé)任和醫(yī)療賠償。（3）很難保證產(chǎn)品質(zhì)量，影響企業(yè)聲譽(yù)。

2.3 校企合作的有效模式尚未形成

現(xiàn)在還沒(méi)有形成有效的校企合作模式，不能使校企合作變成來(lái)自學(xué)校和企業(yè)自身內(nèi)在發(fā)展的一種動(dòng)力需要，急需創(chuàng)新校企合作的有效模式。校企合作由學(xué)校和教育部門(mén)推進(jìn)成效甚微，多數(shù)是短期的、不規(guī)范的、靠感情和人脈關(guān)系來(lái)維系的低層次的合作，尚未形成統(tǒng)一協(xié)調(diào)的、自愿的整體行動(dòng)。校企合作缺乏有效的合作模式和機(jī)制、缺乏校企雙方溝通交流的平臺(tái)，企業(yè)利益得不到保證、傳統(tǒng)的職業(yè)院校管理體制、運(yùn)行機(jī)制、投入政策等因素，都不同程度地影響了校企之間的合作，校企合作的有效機(jī)制模式?jīng)]有形成。

3 高職院校建立數(shù)字化工廠的意義

高職院校建立數(shù)字化工廠準(zhǔn)職業(yè)環(huán)境教育模式的培養(yǎng)過(guò)程在教學(xué)過(guò)程中實(shí)施雙向化，教師是學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者、促進(jìn)者、組織者和管理者，為學(xué)生學(xué)習(xí)提供資料、咨詢等方面的支持，學(xué)生不再是被動(dòng)接受者，而是主動(dòng)探求者，教和學(xué)成為雙向式教學(xué)過(guò)程。其意義在于以下幾方面。

實(shí)現(xiàn)了高職教育的培養(yǎng)目標(biāo)，即面向生產(chǎn)和服務(wù)第一線的高級(jí)技術(shù)應(yīng)用型人才。高職畢業(yè)生不但懂得某一專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)理論與基本知識(shí)，更重要的是他們具有某一崗位群所需要的生產(chǎn)操作和組織能力，善于將技術(shù)意圖或工程圖紙轉(zhuǎn)化為物質(zhì)實(shí)體，并能在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)和組織管理，解決生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題。通過(guò)數(shù)字化工廠準(zhǔn)職業(yè)環(huán)境方式的教育，高職學(xué)生能具備與高職人才需求相適應(yīng)的基本知識(shí)、理論和技能。通過(guò)一系列的訓(xùn)練加強(qiáng)了學(xué)生的職業(yè)教育，提升其知識(shí)、能力的職業(yè)性。

在高職院校建立“數(shù)字化工廠”，使高職院校的人才培養(yǎng)目標(biāo)與企業(yè)需求更為一致，增強(qiáng)職業(yè)院校自身產(chǎn)品研發(fā)能力和技術(shù)服務(wù)能力。改變職業(yè)院校傳統(tǒng)的教學(xué)模式，即：追求理論的系統(tǒng)性和完整性，缺乏針對(duì)性、實(shí)踐性和職業(yè)特色。逐漸形成與企業(yè)崗位職業(yè)能力相對(duì)應(yīng)的獨(dú)立實(shí)踐教學(xué)體系，學(xué)生在校所學(xué)知識(shí)和技能與現(xiàn)代企業(yè)要求趨于一致，從而實(shí)現(xiàn)職業(yè)院校畢業(yè)生達(dá)到頂崗實(shí)習(xí)的要求。

數(shù)字化工廠準(zhǔn)職業(yè)環(huán)境方式的教育要有過(guò)硬的師資隊(duì)伍。不僅要求教師具有較扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)理論功底，也要具有較熟練的實(shí)踐技能，更要具有理實(shí)結(jié)合的教材分析及過(guò)程組合的能力，教師不僅是傳統(tǒng)意義上的雙師型人才，更要具有創(chuàng)新綜合能力。促使教師主動(dòng)參加具體崗位技能培訓(xùn)；到企業(yè)參加專(zhuān)業(yè)實(shí)踐；重點(diǎn)了解新技術(shù)應(yīng)用以及進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研實(shí)踐探索等等，以提升教師的綜合水平。

4 結(jié)語(yǔ)

如今隨著國(guó)家對(duì)教育的投入力度加大，越來(lái)越多的中高職學(xué)校以示范校建設(shè)為契機(jī)，全力開(kāi)展與企業(yè)接軌的專(zhuān)業(yè)建設(shè)，汲取企業(yè)的先進(jìn)制造經(jīng)驗(yàn)，數(shù)字化工廠項(xiàng)目仿照企業(yè)模式，通過(guò)現(xiàn)代實(shí)訓(xùn)車(chē)間、8S管理等內(nèi)容建設(shè)構(gòu)建出數(shù)字化工廠模型，再配合企業(yè)應(yīng)用廣泛的CAD/CAPP/CAM/PDM等軟件，完成數(shù)字化工廠核心內(nèi)涵建設(shè)，并由此展開(kāi)教學(xué)模式改革，做到真正與企業(yè)接軌。

參考文獻(xiàn)

[1] 王金慶.數(shù)字化工廠及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D].南京航空航天大學(xué)，2001.

篇（6）

一、引言

“信息化帶動(dòng)工業(yè)化，工業(yè)化促進(jìn)信息化”的國(guó)家戰(zhàn)略已取得了世人矚目的成就。信息化對(duì)于資產(chǎn)密集型、技術(shù)密集型，同時(shí)又風(fēng)險(xiǎn)密集型的石化企業(yè)來(lái)說(shuō)，扮演著愈發(fā)重要的角色，信息化支撐石化企業(yè)在安穩(wěn)長(zhǎng)滿優(yōu)運(yùn)行的道路上越走越快。“十二五”期間蘭州石化投入大量的人力物力逐步建成了一百多套信息化系統(tǒng)，信息化對(duì)業(yè)務(wù)的支撐已經(jīng)深入到企業(yè)的方方面面，但是依舊未能滿足業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，信息孤島的問(wèn)題也逐漸顯露。為此蘭州石化啟動(dòng)了數(shù)字化工廠系統(tǒng)建設(shè)，以期最大限度地滿足業(yè)務(wù)需要、集成信息資源，減少信息孤島，提升管理效率。新系統(tǒng)給企業(yè)能夠帶來(lái)怎樣的價(jià)值，給企業(yè)管理帶來(lái)怎樣的改變，是建設(shè)新系統(tǒng)之前需要深入分析的課題。

二、數(shù)字化工廠概述

數(shù)字化工廠的概念最先是在制造業(yè)信息化建設(shè)中產(chǎn)生的，主要是解決產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品制造之間的鴻溝，使設(shè)計(jì)到制造之間的不確定性降低，使生產(chǎn)過(guò)程在三維虛擬工廠中得以檢驗(yàn)，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝中存在的不足，從而縮短從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化時(shí)間。

對(duì)流程工業(yè)的石化企業(yè)而言，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的產(chǎn)品并不像制造業(yè)的產(chǎn)品那樣有形和可裝配，流程工業(yè)的數(shù)字化工廠所關(guān)注的內(nèi)容發(fā)生了很大變化，主要關(guān)注在：集成設(shè)計(jì)、設(shè)備、運(yùn)行等相關(guān)數(shù)據(jù)，在工廠規(guī)劃、裝置設(shè)計(jì)、工程建設(shè)、工廠維護(hù)、生產(chǎn)運(yùn)行、員工培訓(xùn)、應(yīng)急演練等業(yè)務(wù)領(lǐng)域，利用三維虛擬工廠實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)工廠立體式監(jiān)控、浸入式交互和協(xié)同式管理。

三、成本實(shí)施的費(fèi)用劃分

分析蘭州石化數(shù)字化工廠系統(tǒng)建設(shè)費(fèi)用大體可分為三個(gè)部分：系統(tǒng)建設(shè)前、系統(tǒng)建設(shè)中和系統(tǒng)建設(shè)后。系統(tǒng)建設(shè)前的費(fèi)用包括：系統(tǒng)前期技術(shù)調(diào)研、方案設(shè)計(jì)、技術(shù)咨詢和查新檢索等費(fèi)用。系統(tǒng)建設(shè)中的費(fèi)用包括：標(biāo)準(zhǔn)定義、硬件購(gòu)置、軟件許可、接口開(kāi)發(fā)、客戶化開(kāi)發(fā)配置、初始培訓(xùn)、數(shù)據(jù)采集優(yōu)化驗(yàn)證、歷史數(shù)據(jù)遷移等。系統(tǒng)建設(shè)后的費(fèi)用包括：軟件維護(hù)、服務(wù)支持、新用戶培訓(xùn)、系統(tǒng)改進(jìn)、硬件維護(hù)、變更管理、數(shù)據(jù)備份等。

四、給企業(yè)帶來(lái)的收益價(jià)值分析

（一）直接收益

1.流暢、優(yōu)化的數(shù)據(jù)移交

當(dāng)今各設(shè)計(jì)院工程設(shè)計(jì)已采用三維立體設(shè)計(jì)，裝置在設(shè)計(jì)階段已誕生了一套數(shù)字化的虛擬裝置，這套帶有各種工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的虛擬裝置是煉化企業(yè)一筆豐厚的數(shù)字資產(chǎn)。但是企業(yè)實(shí)施數(shù)字化工廠系統(tǒng)之前，并沒(méi)有一套合適的信息化系統(tǒng)來(lái)完整的接收這筆資產(chǎn)。工程移交還停留在紙質(zhì)圖紙移交方式，移交驗(yàn)收工作量大，很難高效校驗(yàn)圖紙的完整性和準(zhǔn)確性，也很難使這些工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)在工程建設(shè)信息化管理方面發(fā)揮作用。通過(guò)數(shù)字化工廠系統(tǒng)建立了一個(gè)自定義的工程數(shù)據(jù)管理架構(gòu)，并能固化復(fù)雜的校驗(yàn)規(guī)則，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置工程設(shè)計(jì)資料的完整接收，和對(duì)移交資料的校驗(yàn)和分析，確保進(jìn)入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)完整、準(zhǔn)確。工程數(shù)據(jù)電子化移交，使信息交接能力和質(zhì)量得到極大提升。如德勤對(duì)澳大利亞WOODSIDE（烏賽石油公司）數(shù)字化工廠項(xiàng)目測(cè)算得到：一般每個(gè)裝置的工程數(shù)據(jù)移交費(fèi)用在100萬(wàn)到250萬(wàn)美元之間，實(shí)施數(shù)字化工廠系統(tǒng)用于數(shù)字化移交后，移交費(fèi)用降到每個(gè)裝置25萬(wàn)美元之內(nèi)。

2.更高效的信息搜索方式

數(shù)字化工廠系統(tǒng)對(duì)公司業(yè)務(wù)流程的效率有著顯著的影響，主要體現(xiàn)在節(jié)省了大量的時(shí)間。裝置改造、設(shè)備維修、動(dòng)火審批、危險(xiǎn)源評(píng)估、預(yù)案編制、應(yīng)急救援等管理方案的制定和決策的下達(dá)都需要大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提供支持。數(shù)據(jù)分散，檢索不便會(huì)導(dǎo)致決策的延遲，數(shù)據(jù)不一致、不準(zhǔn)確、不充分會(huì)導(dǎo)致不恰當(dāng)?shù)臎Q策和判斷。數(shù)字化工廠系統(tǒng)導(dǎo)入了大量裝置設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)，以及各種相關(guān)的建設(shè)、運(yùn)維、安全數(shù)據(jù)，并通過(guò)集成各種生產(chǎn)運(yùn)行相關(guān)的信息系統(tǒng)，使裝置動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)得以進(jìn)入一套系統(tǒng)中，數(shù)字化工廠系統(tǒng)在數(shù)據(jù)間建立復(fù)雜的網(wǎng)狀關(guān)聯(lián)關(guān)系，通過(guò)信息間的互校驗(yàn)和索引信息，保證了信息的單點(diǎn)查詢、正確無(wú)誤和高效檢索，極大地減少了信息的檢索時(shí)間。

如德勤對(duì)烏賽項(xiàng)目測(cè)算得到：用戶用于搜索信息的時(shí)間從占用用戶時(shí)間的40%降到20%，相當(dāng)于每個(gè)用戶平均每天節(jié)省3/4小時(shí)，搜索效率提升使用戶平均可以提高10%的生產(chǎn)效率。在蘭州石化各種工程資料和設(shè)備資料還是以紙質(zhì)資料為主，在用信息系統(tǒng)有120多套，信息較為分散，信息集中對(duì)信息檢索時(shí)間的節(jié)約效果將更為明顯。

3.培訓(xùn)費(fèi)用降低

數(shù)字化工廠系統(tǒng)為多種數(shù)據(jù)庫(kù)和資料庫(kù)提供了單一的存取點(diǎn)：ERP、儀表元件庫(kù)、文檔管理系統(tǒng)、2D和3D模型、生產(chǎn)運(yùn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、安全環(huán)保數(shù)據(jù)、設(shè)備檢維修數(shù)據(jù)等大量的信息數(shù)據(jù)，整合到一個(gè)系統(tǒng)中，員工查詢信息只需要熟悉一套系統(tǒng)，免去了對(duì)員工進(jìn)行多個(gè)信息系統(tǒng)使用方法的培訓(xùn)。

數(shù)字化工廠系統(tǒng)在工藝培訓(xùn)管理方面，主要通過(guò)全裝置三維模型，集成專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用場(chǎng)景、虛擬拆解、異常情況處理、模擬演練、HAZOP分析、知識(shí)管理及轉(zhuǎn)移等員工培訓(xùn)功能，達(dá)到傳統(tǒng)的培訓(xùn)無(wú)法達(dá)到的效果與目的。

培訓(xùn)時(shí)間的減少是明顯的，如德勤對(duì)烏賽項(xiàng)目測(cè)算得到：實(shí)施數(shù)字化工廠以后對(duì)新員工的培訓(xùn)時(shí)間由20小時(shí)降到1.5個(gè)小時(shí)。

4.減少支持性應(yīng)用程序數(shù)量

大量的信息化應(yīng)用可以直接在數(shù)字化工廠系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)，如工作流配置和管理。同時(shí)數(shù)字化工廠系統(tǒng)對(duì)所管理的大量不同格式的資料可以在系統(tǒng)中直接打開(kāi)，用戶以網(wǎng)頁(yè)形式在客戶端直接查看資料內(nèi)容，免去了客戶端購(gòu)買(mǎi)大量應(yīng)用和瀏覽軟件工具的費(fèi)用，和這些軟件的維護(hù)、支持費(fèi)用。如德勤對(duì)烏賽石油公司數(shù)字化工廠項(xiàng)目測(cè)算得到：實(shí)施數(shù)字化工廠系統(tǒng)后，管理系統(tǒng)由253個(gè)降到18個(gè)。蘭州石化員工多，各員工都有可能在系統(tǒng)中查詢需要的資料，而這些資料格式多種多樣，每種格式可能需要不同的打開(kāi)和瀏覽工具，在所有客戶端都配置這些打開(kāi)和瀏覽工具，將是一筆巨大的軟件費(fèi)用支出，投入大，使用率卻不高，造成了極大的浪費(fèi)。數(shù)字化工廠系統(tǒng)能夠減少這部分費(fèi)用支出。

（二）定性與無(wú)形收益

除了可量化的收益，數(shù)字化工廠系統(tǒng)定性和無(wú)形收益還體現(xiàn)在：

1.信息質(zhì)量的提升帶來(lái)更安全的工作環(huán)境，降低應(yīng)用錯(cuò)誤信息的風(fēng)險(xiǎn)

基礎(chǔ)信息進(jìn)入數(shù)字化工廠系統(tǒng)需要通過(guò)自定義的校驗(yàn)規(guī)則的檢驗(yàn)，集成多個(gè)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)之間也能夠?qū)崿F(xiàn)互驗(yàn)證，這有效地提升了信息的質(zhì)量，同時(shí)信息的跨系統(tǒng)單點(diǎn)查詢使一次查詢所得到的信息更加充分，這為正確有效的決策提供了強(qiáng)大的支撐。有效地降低了不正確不充分的信息導(dǎo)致的決策失誤。基于三維空間的靈活的信息展現(xiàn)方式，也使管理者對(duì)信息的掌控得心應(yīng)手。

2.售出資產(chǎn)具有完善的移交與歸檔數(shù)據(jù)，使資產(chǎn)售出獲得更大收益

數(shù)字化工廠集成了設(shè)備、裝置基礎(chǔ)資料，與ERP系統(tǒng)、MES系統(tǒng)、設(shè)備管理平臺(tái)、預(yù)知維修系統(tǒng)、大機(jī)組檢測(cè)系統(tǒng)等系統(tǒng)集成，加強(qiáng)了對(duì)設(shè)備、裝置的全生命周期管理。在資產(chǎn)需要更新而出售舊資產(chǎn)過(guò)程中能夠提供完善的移交與歸檔數(shù)據(jù)，更體現(xiàn)出公司對(duì)資產(chǎn)的細(xì)心和負(fù)責(zé)，這將使資產(chǎn)在售出過(guò)程中贏得客戶的認(rèn)可和信任，從而獲得更大的收益。

3.工程數(shù)據(jù)的共享和設(shè)計(jì)成果的重用，節(jié)省更多的工程設(shè)計(jì)費(fèi)用支出

數(shù)字化工廠系統(tǒng)能夠完整地接收工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)資料，包括工程設(shè)計(jì)庫(kù)數(shù)據(jù)。進(jìn)入系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)模型也能夠?qū)С鰳?biāo)準(zhǔn)的工程設(shè)計(jì)二維圖，這使工程數(shù)據(jù)共享和設(shè)計(jì)成果的重用更加便捷。公司在裝置改造、新建、擴(kuò)建過(guò)程中可以有效地利用已有的設(shè)計(jì)成果，促進(jìn)了設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化，節(jié)省了更多的工程設(shè)計(jì)費(fèi)用的支出。

4.設(shè)備采購(gòu)、比選更具主動(dòng)優(yōu)勢(shì)，節(jié)省采購(gòu)成本

完整、準(zhǔn)確，查詢便捷的工程設(shè)計(jì)信息，使采購(gòu)人員對(duì)設(shè)備原始設(shè)計(jì)參數(shù)和技術(shù)要求更加了解，更加清楚各種表象信息下，哪些技術(shù)要求才是需要重點(diǎn)關(guān)注的，這使采購(gòu)人員在設(shè)備采購(gòu)、比選過(guò)程中更具主動(dòng)優(yōu)勢(shì)，采購(gòu)到最適合需要的設(shè)備，節(jié)省采購(gòu)成本。

（三）未來(lái)的機(jī)會(huì)

面對(duì)未來(lái)，數(shù)字化工廠系統(tǒng)提供了更大的應(yīng)用拓展空間：

1.集成和拓展新的應(yīng)用系統(tǒng)

數(shù)字化工廠系統(tǒng)是一個(gè)綜合的集成應(yīng)用平臺(tái)，通過(guò)有限的二次開(kāi)發(fā)可以實(shí)現(xiàn)更多的應(yīng)用功能，這使未來(lái)需要新建的信息系統(tǒng)大為減少，降低了未來(lái)信息化建設(shè)的成本。

2.集成移動(dòng)辦公設(shè)備

數(shù)字化工廠系統(tǒng)集成移動(dòng)辦公設(shè)備，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)工作流各控制點(diǎn)的信息的自動(dòng)推送和移動(dòng)辦公，使系統(tǒng)的使用更加便捷和高效，大大提升管理的效率。

3.采用RFID（射頻識(shí)別）設(shè)備跟蹤識(shí)別設(shè)備

采用RFID等物流網(wǎng)新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備、車(chē)輛、人員在數(shù)字化工廠三維虛擬空間中的實(shí)時(shí)定位，有效地提升了公司對(duì)生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)各對(duì)象空間位置信息的掌控，更有利于工廠的安全運(yùn)行。

4.集成視頻和媒體庫(kù)，使現(xiàn)實(shí)和虛擬更加融合、真實(shí)

通過(guò)集成遍布廠區(qū)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實(shí)的便捷切換。系統(tǒng)可以聯(lián)動(dòng)各種生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)、火災(zāi)報(bào)警數(shù)據(jù)、危險(xiǎn)源監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，在這些數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)，自動(dòng)定位異常位置點(diǎn)，顯示實(shí)時(shí)視頻信息，使異常的應(yīng)對(duì)更加迅速高效。

五、總結(jié)

數(shù)字化工廠系統(tǒng)是一套開(kāi)放的信息和應(yīng)用集成平臺(tái)系統(tǒng)，它提供了與現(xiàn)實(shí)工廠一致的三維虛擬數(shù)字環(huán)境，集成在虛擬環(huán)境中的海量數(shù)字信息使人們更輕松自然地理解并掌控現(xiàn)實(shí)裝置，建立在之上的各種應(yīng)用將為企業(yè)提供安穩(wěn)長(zhǎng)滿優(yōu)運(yùn)行的信息支撐，為企業(yè)積累數(shù)據(jù)財(cái)富，并幫助企業(yè)持續(xù)降低生產(chǎn)運(yùn)行和管理成本，其給企業(yè)帶來(lái)的收益和價(jià)值將在企業(yè)未來(lái)發(fā)展中得到逐步體現(xiàn)，為企業(yè)管理提升提供強(qiáng)有力的信息支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1]管 政 企業(yè)信息化需提高投資回報(bào) 中國(guó)經(jīng)濟(jì)信息 2004 1期57-58

篇（7）

同時(shí)，該平臺(tái)也需要滿足業(yè)主對(duì)電廠日常運(yùn)營(yíng)管理維護(hù)的需要，尤其是后期維護(hù)管理的需要，實(shí)現(xiàn)覆蓋集團(tuán)的核心業(yè)務(wù)領(lǐng)域，從工程設(shè)計(jì)、施工到后續(xù)運(yùn)營(yíng)管理的業(yè)務(wù)鏈條的全面管理提升。

一、項(xiàng)目目標(biāo)

項(xiàng)目建設(shè)的具體目標(biāo)是：

打通業(yè)務(wù)鏈

施工項(xiàng)目綜合信息平臺(tái)需要滿足工程設(shè)計(jì)、采購(gòu)、建造、調(diào)試等多方面的工程管理需求，以達(dá)到對(duì)工程進(jìn)度、投資、質(zhì)量、安全、技術(shù)和環(huán)境的綜合管控的一體化要求，借助先進(jìn)的數(shù)字化設(shè)計(jì)和管理軟件，提高效率、規(guī)范管理，并通過(guò)電廠工程信息化平臺(tái)，最終實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目建設(shè)數(shù)據(jù)向電廠運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)無(wú)縫的數(shù)字化移交，為電廠后期的運(yùn)行和維護(hù)提供有效的信息支持與數(shù)據(jù)支持。

同時(shí)，該平臺(tái)也需要滿足業(yè)主對(duì)電廠日常運(yùn)營(yíng)管理維護(hù)的需要，尤其是后期維護(hù)管理的需要，實(shí)現(xiàn)覆蓋集團(tuán)的核心業(yè)務(wù)領(lǐng)域，從工程設(shè)計(jì)、施工到后續(xù)運(yùn)營(yíng)管理的業(yè)務(wù)鏈條的全面管理提升。

提供領(lǐng)導(dǎo)決策支持

施工項(xiàng)目綜合信息平臺(tái)不僅是滿足日常業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)的IT支撐系統(tǒng)，還需要提取項(xiàng)目運(yùn)行中的海量數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并提供管理駕駛艙，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供輔助支持。

培養(yǎng)一支IT建設(shè)和維護(hù)隊(duì)伍

IT系統(tǒng)的建設(shè)是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，參與項(xiàng)目建設(shè)的人員不僅需要了解業(yè)務(wù)運(yùn)行情況，還需要對(duì)IT技術(shù)有較為深入的了解，這樣才能保證項(xiàng)目的成功。在IT項(xiàng)目上線運(yùn)行后，也需要有一支獨(dú)立的IT隊(duì)伍對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行日常運(yùn)行維護(hù)，以保障業(yè)務(wù)的平穩(wěn)運(yùn)行。在該項(xiàng)目的建設(shè)過(guò)程中，培養(yǎng)內(nèi)部的一支IT建設(shè)和維護(hù)隊(duì)伍，來(lái)滿足集團(tuán)對(duì)信息化統(tǒng)一管理的要求，更好地支撐各單位的業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)。

二、技術(shù)方案

數(shù)字化施工過(guò)程管理系統(tǒng)平臺(tái)（下簡(jiǎn)稱(chēng)“平臺(tái)”）提供一套完整的數(shù)字化電廠模型，統(tǒng)一提供給業(yè)主方，工程公司以及供應(yīng)商統(tǒng)一的電廠數(shù)據(jù)視圖。通過(guò)集中管理項(xiàng)目準(zhǔn)備，設(shè)計(jì)，采購(gòu)，建安，調(diào)試以及移交等不同階段數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)信息的共享，流轉(zhuǎn)和可追溯。通過(guò)建立設(shè)計(jì)需求，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)以及建安調(diào)試數(shù)據(jù)之間的配置管理，實(shí)現(xiàn)建設(shè)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的一致性和準(zhǔn)確性。最終這些數(shù)據(jù)將實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的多維數(shù)字化電廠移交。

數(shù)字化施工過(guò)程管理系統(tǒng)平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示：

整個(gè)數(shù)字化施工過(guò)程管理系統(tǒng)平臺(tái)由4部分組成：數(shù)據(jù)層、協(xié)同層、應(yīng)用層和集成層。

數(shù)據(jù)層包含了3部分內(nèi)容：3D xCAD接口，3D建模工具CATIA和3D數(shù)字化電廠模型。其中3D數(shù)字化電廠模型是數(shù)據(jù)層的核心，3D xCAD接口和CATIA是3D創(chuàng)建、轉(zhuǎn)換和導(dǎo)入的工具。

3D數(shù)字化電廠模型的來(lái)源有3方面：CNPE設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，外來(lái)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。

CNPE設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)自于設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)，目前主要是AVEVA模型，是CNPE自主設(shè)計(jì)的電廠的3D模型。通過(guò)設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)和平臺(tái)的接口，把已狀態(tài)的設(shè)計(jì)模型到平臺(tái)的數(shù)據(jù)層進(jìn)行管理。

外來(lái)數(shù)據(jù)是指其他設(shè)計(jì)公司或供應(yīng)商提供的模型。例如田灣項(xiàng)目，平臺(tái)需要接收俄羅斯工程設(shè)計(jì)方提供的大量3D模型，包括CATIA，Intergraph和UG模型。另外，供應(yīng)商也應(yīng)該提供設(shè)備的3D模型。各種3D CAD工具提供的3D模型，將通過(guò)平臺(tái)提供的3D xCAD接口導(dǎo)入到平臺(tái)的數(shù)據(jù)層。外來(lái)數(shù)據(jù)可能還包含2D圖紙，需要通過(guò)CATIA的逆向工程轉(zhuǎn)換成3D模型。

歷史數(shù)據(jù)是指已有的電廠設(shè)計(jì)圖或物理廠房。歷史數(shù)據(jù)可能包括各種3D CAD工具產(chǎn)生的3D模型、2D圖紙。對(duì)于已建的物理廠房和設(shè)備，還可以通過(guò)激光掃描的方式來(lái)得到點(diǎn)云圖。各種3D CAD工具提供的三維模型，將通過(guò)平臺(tái)提供的3D xCAD接口導(dǎo)入到平臺(tái)的數(shù)據(jù)層。對(duì)于2D圖和掃描得到的點(diǎn)云圖，需要通過(guò)CATIA的逆向工程構(gòu)建3D模型，納入到平臺(tái)進(jìn)行管理。

協(xié)同層由2部分組成：系統(tǒng)工程和配置管理。系統(tǒng)工程是一個(gè)跨學(xué)科的方法，其目的是幫助實(shí)現(xiàn)成功的系統(tǒng)，RFLP（Requirement-FunctionLogic-Physical，需求-功能-邏輯-物理）模型是實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科全生命周期管理的系統(tǒng)工程的管理流程。配置管理部分管理數(shù)據(jù)狀態(tài)和變更，保證數(shù)字化電廠與物理資產(chǎn)的一致性。

RFLP模型是系統(tǒng)工程方法論的最佳實(shí)踐，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)需求模型、功能模型、邏輯模型到物理模型創(chuàng)建、關(guān)聯(lián)和追蹤，全面管理支持需求、功能、邏輯和物理及相關(guān)的數(shù)據(jù)，支持跨學(xué)科全生命周期管理，如下圖所示。

工程需求管理的目的在于準(zhǔn)確的捕獲業(yè)主的需求，作為工程投標(biāo)和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，并保證最終交付的電站滿足技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)等方面的要求。通過(guò)客戶體驗(yàn)和交互及時(shí)捕獲業(yè)主需求，并對(duì)業(yè)主需求進(jìn)行明確的結(jié)構(gòu)化表達(dá)，形成需求結(jié)構(gòu)分解（RBS）。提供工程分類(lèi)、工程結(jié)構(gòu)、建筑和子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化表達(dá)，支持?jǐn)?shù)據(jù)重用、設(shè)計(jì)和投標(biāo)報(bào)價(jià)。

功能模型描述了產(chǎn)品（或服務(wù)）所起的作用和所擔(dān)負(fù)的職能，針對(duì)設(shè)計(jì)需求，定義系統(tǒng)/子系統(tǒng)所需實(shí)現(xiàn)的功能，并確定系統(tǒng)間輸入輸出關(guān)系。平臺(tái)中的功能模型將按照電廠的特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行定義、分析和分解。

邏輯模型是實(shí)現(xiàn)功能定義的系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)，可以用于系統(tǒng)行為建模與仿真，建立系統(tǒng)級(jí)的統(tǒng)一仿真平臺(tái)。邏輯模型應(yīng)該基于Modelica統(tǒng)一物理建模語(yǔ)言來(lái)構(gòu)建，Modelica是多學(xué)科系統(tǒng)建模與聯(lián)合仿真系統(tǒng)解決方案的基礎(chǔ)。基于CATIA System可以對(duì)Modelica邏輯模型進(jìn)行多學(xué)科系統(tǒng)建模與聯(lián)合仿真系統(tǒng)解決方案。

物理模型通過(guò)平臺(tái)的數(shù)據(jù)層進(jìn)行管理，并和需求、功能和邏輯模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的追蹤，形成完整的系統(tǒng)工程管理流程。

配置管理部分管理數(shù)據(jù)狀態(tài)和變更，保證數(shù)字化電廠與物理資產(chǎn)的一致性。電廠對(duì)安全性的高度關(guān)注要求企業(yè)建立嚴(yán)格的配置管理流程。標(biāo)準(zhǔn)化的電站SSC模板是進(jìn)行配置管理和數(shù)據(jù)重用的基礎(chǔ)。集成、閉環(huán)的問(wèn)題管理和變更管理流程保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性，并支持設(shè)計(jì)質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)。

應(yīng)用層提供了業(yè)主、工程公司和供應(yīng)商等各方所需的工程信息服務(wù)。平臺(tái)的搜索功能提供了基于屬性、分類(lèi)、關(guān)鍵字以及3D檢索功能。平臺(tái)的搜索能力還應(yīng)該支持海量的、多數(shù)據(jù)源的搜索能力，以支持智能化的搜索和基于搜索的應(yīng)用（SBA，Search Base Application）。平臺(tái)的瀏覽功能提供了從各個(gè)視圖對(duì)信息瀏覽的方式，并通過(guò)信息之間的關(guān)聯(lián)，可以瀏覽相關(guān)的信息。報(bào)表功能提供需求追蹤、BOM等常用的報(bào)表。通過(guò)系統(tǒng)的可視化功能，提供3D的分析、仿真、評(píng)審、演示和培訓(xùn)等服務(wù)。

集成層提供了和設(shè)計(jì)管理，采購(gòu)管理、施工管理、調(diào)試管理等系統(tǒng)的集成接口，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)和這些系統(tǒng)之間的信息交流和共享。

構(gòu)件開(kāi)發(fā)均采用J2EE實(shí)現(xiàn)，采用J2EE方式進(jìn)行系統(tǒng)間的通訊與協(xié)作。

三、系統(tǒng)平臺(tái)功能建設(shè)

3D工廠數(shù)字化評(píng)審是一種正式的，流程化的，系統(tǒng)化的，可控制的審查，遍布整個(gè)工廠數(shù)字化研發(fā)過(guò)程，在預(yù)定義好的項(xiàng)目時(shí)間點(diǎn)上進(jìn)行，驗(yàn)證當(dāng)前的設(shè)計(jì)是否與約定的需求保持一致。

3D數(shù)字化工廠評(píng)審的目標(biāo)：

驗(yàn)證所有規(guī)劃的任務(wù)和交付物已經(jīng)被完成，并且滿足項(xiàng)目特定階段的成熟度要求

確定是否項(xiàng)目應(yīng)該按計(jì)劃進(jìn)行，在繼續(xù)開(kāi)始之前進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理分析和重要問(wèn)題的決議

使下一階段的任務(wù)提前進(jìn)入，推動(dòng)并行工程的進(jìn)行

減小設(shè)計(jì)后期出現(xiàn)問(wèn)題的可能性，降低問(wèn)題的影響

對(duì)供應(yīng)商的外包設(shè)計(jì)進(jìn)行協(xié)同決策管理

碰撞與干涉分析，在已有3D模型的基礎(chǔ)上，在建造前事先發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，更新設(shè)計(jì)，避免建造時(shí)才發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)建筑、結(jié)構(gòu)、電氣、管路、設(shè)備等多專(zhuān)業(yè)間不同布局空間3D數(shù)字化工廠的協(xié)調(diào)，盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷，減少設(shè)計(jì)變更，以最大限度地降低成本和風(fēng)險(xiǎn)。

人機(jī)工程應(yīng)用人體測(cè)量學(xué)、人體力學(xué)、勞動(dòng)生理學(xué)、勞動(dòng)心理學(xué)等學(xué)科的研究方法，對(duì)人體結(jié)構(gòu)特征和機(jī)能特征進(jìn)行研究，提供人體各部分的尺寸、重量、體表面積、比重、重心以及人體各部分在活動(dòng)時(shí)的相互關(guān)系和可及范圍等人體結(jié)構(gòu)特征參數(shù)；還提供人體各部分的出力范圍、以及動(dòng)作時(shí)的習(xí)慣等人體機(jī)能特征參數(shù)，分析人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)以及膚覺(jué)等感覺(jué)器官的機(jī)能特性；分析人在各種勞動(dòng)時(shí)的生理變化、能量消耗、疲勞機(jī)理以及人對(duì)各種勞動(dòng)負(fù)荷的適應(yīng)能力；探討人在工作中影響心理狀態(tài)的因素以及心理因素對(duì)工作效率的影響等。

人機(jī)工程將人在電廠工程環(huán)境中的行為進(jìn)行模擬仿真，提高高危、高輻射環(huán)境下人員工作的安全性：

工人工作過(guò)程仿真

最大化操作者的舒適程度

比較評(píng)估不同的操作方案

優(yōu)化人機(jī)操作流程

輻射環(huán)境下人體輻射量的

虛擬建造是基于4D數(shù)字化環(huán)境下的可視化仿真平臺(tái)，驗(yàn)證和規(guī)劃建設(shè)維護(hù)的時(shí)間表和任務(wù)分解，檢查設(shè)備拆卸時(shí)的潛在碰撞，以最大限度地降低成本和風(fēng)險(xiǎn)。

功能需求：

檢查物理活動(dòng)之間的沖突

檢查安全問(wèn)題

嘗試不同的施工方法

驗(yàn)證和加快施工維護(hù)進(jìn)度

捕獲和重用知識(shí)建設(shè)規(guī)劃

規(guī)劃信息以三維可視化形式展示

虛擬建造維護(hù)的益處：

降低成本：

對(duì)建造前的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤識(shí)別以減少工程變更

提前預(yù)知建造施工任務(wù)間的沖突以減少施工變更

優(yōu)化建造施工任務(wù)分解以減少資源浪費(fèi)

施工時(shí)間大大縮短：

縮短了由于設(shè)計(jì)或規(guī)劃失誤而造成的工程拖延時(shí)間

驗(yàn)證重大關(guān)鍵施工任務(wù)計(jì)劃，縮短建設(shè)周期

縮短關(guān)鍵施工任務(wù)的員工學(xué)習(xí)培訓(xùn)時(shí)間

降低風(fēng)險(xiǎn)：

比較不同的施工方法，對(duì)不同施工方案進(jìn)行驗(yàn)證

在交互式的虛擬環(huán)境中，安全人員及早發(fā)現(xiàn)施工階段的安全隱患

基于3D模擬環(huán)境，開(kāi)展員工培訓(xùn)，提高工人的安全意識(shí)

改善溝通

以三維可視化的形式提供簡(jiǎn)單易懂的設(shè)計(jì)與施工信息說(shuō)明

虛擬模擬手段加強(qiáng)工人，工程人員，高級(jí)管理人員和客戶之間的信息溝通

動(dòng)態(tài)三維技術(shù)在設(shè)計(jì)、建造以及虛擬工廠規(guī)劃領(lǐng)域變得越來(lái)越重要。相比于傳統(tǒng)的二維簡(jiǎn)圖表示及施工維修文檔說(shuō)明的方法，三維可視化的手段不僅對(duì)三維設(shè)計(jì)信息進(jìn)行重新利用，并且直觀清晰，有利于操作人員理解施工維護(hù)意圖，形成企業(yè)的智力資產(chǎn)。

虛擬培訓(xùn)是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)生成實(shí)時(shí)的、具有三維信息的人工虛擬環(huán)境，學(xué)員通過(guò)運(yùn)用某些設(shè)備和相應(yīng)環(huán)境的各種感官刺激而進(jìn)入其中，并可根據(jù)需要通過(guò)多種交互設(shè)備來(lái)駕馭環(huán)境、操作工具和操作對(duì)象，從而達(dá)到提高培訓(xùn)對(duì)象各種技能和學(xué)習(xí)知識(shí)的目的。

這種培訓(xùn)的方式的優(yōu)點(diǎn)在于它的仿真性，超時(shí)空性，自主性和安全性。在培訓(xùn)中，學(xué)員能夠自主結(jié)合虛擬培訓(xùn)場(chǎng)地和設(shè)施，而學(xué)員可以在重復(fù)中不斷增強(qiáng)自己的訓(xùn)練效果；更重要的是這種虛擬環(huán)境使他們脫離了現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)中的風(fēng)險(xiǎn)，并能從這種培訓(xùn)中獲得感性知識(shí)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。

虛擬體驗(yàn)是用戶使用前期的三維數(shù)字化工廠模型，交互式地瀏覽、體驗(yàn)電廠工廠，逼真的三維可視化工廠造型，廠區(qū)，設(shè)備，系統(tǒng)，電氣，管路等，讓用戶更容易理解工廠環(huán)境及運(yùn)行狀況，三維可視化培訓(xùn)，提高員工培訓(xùn)的學(xué)習(xí)效率，以及在線操作中的準(zhǔn)確性和有效性。

在體驗(yàn)環(huán)境中進(jìn)行可視化評(píng)審

基于逼真體驗(yàn)為設(shè)計(jì)與評(píng)審提供有利補(bǔ)充

篇（8）

位于德國(guó)安貝格的西門(mén)子電子制造工廠（EWA）就是智能數(shù)字化未來(lái)工廠的夢(mèng)想雛形，今年上半年，我多次前往EWA進(jìn)行學(xué)習(xí)。同行的德國(guó)伙伴告訴我，就是這樣一座“樸素”的工廠，不僅實(shí)現(xiàn)了從管理、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)到物流配送的全過(guò)程數(shù)字化，還能通過(guò)先進(jìn)的信息技術(shù)，與美國(guó)研發(fā)中心進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)互聯(lián)。

在EWA生產(chǎn)車(chē)間，員工們身著藍(lán)色的工作服，有序地走在一塵不染、藍(lán)白相間的PVC地板上。齊胸高的灰藍(lán)色機(jī)柜整齊地排成一行，在安置其間的顯示器上，數(shù)據(jù)洪流如同瀑布一般，傾瀉而下。在這里，一場(chǎng)工業(yè)領(lǐng)域的“數(shù)字革命”正悄然拉開(kāi)序幕。

自己生產(chǎn)自己

一直以來(lái)，EWA都被譽(yù)為西門(mén)子集團(tuán)王冠上的寶石。現(xiàn)在，這個(gè)占地10000平方米的高科技生產(chǎn)車(chē)間，則成為了西門(mén)子實(shí)施“數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)”的典范。

“數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)”是實(shí)現(xiàn)數(shù)字制造的載體，它可以實(shí)現(xiàn)包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)工程以及生產(chǎn)執(zhí)行和服務(wù)的高效運(yùn)行，能以最小的資源消耗獲取最高的生產(chǎn)效率。在這種生產(chǎn)環(huán)境中，每個(gè)產(chǎn)品都有自己的代碼，產(chǎn)品可自行控制其本身的生產(chǎn)過(guò)程。換句話說(shuō)，生產(chǎn)代碼只需要告訴機(jī)器有哪些要求，接下來(lái)必須執(zhí)行哪道工序，產(chǎn)品就像會(huì)“說(shuō)話”一樣，通過(guò)數(shù)字化的“語(yǔ)言”讓其從設(shè)計(jì)到服務(wù)都暢通無(wú)阻。

EWA主要生產(chǎn)Simatic可編程邏輯控制器（PLC），以及其他工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品，產(chǎn)品種類(lèi)達(dá)到了1000種。現(xiàn)在，它們已經(jīng)將數(shù)字化工廠所需的主要組件部署完成，讓產(chǎn)品與生產(chǎn)機(jī)器之間可以互相“通信”，全部生產(chǎn)過(guò)程均為實(shí)現(xiàn)IT控制進(jìn)行了優(yōu)化，從而使故障率最小化。

依靠智能系統(tǒng)，EWA員工的工作流程與結(jié)果也發(fā)生了翻天覆地的變化：新的生產(chǎn)流程伴隨著不計(jì)其數(shù)的變化因素和錯(cuò)綜復(fù)雜的供應(yīng)鏈不斷得到優(yōu)化，在生產(chǎn)面積幾乎沒(méi)有擴(kuò)張，員工數(shù)量也沒(méi)變的情況下，產(chǎn)能卻提升了8倍，產(chǎn)品質(zhì)量更是比25年前提高了40余倍。EWA的負(fù)責(zé)人自豪地說(shuō)：“EWA的產(chǎn)品質(zhì)量合格率高達(dá)99.9988%。據(jù)我所知，全球沒(méi)有任何一家同類(lèi)工廠可以實(shí)現(xiàn)如此低的故障率。”EWA每年能生產(chǎn)約1200萬(wàn)件Simatic系列產(chǎn)品，按每年生產(chǎn)230天計(jì)算，即平均每秒就能生產(chǎn)出一件產(chǎn)品。

目前，EWA的生產(chǎn)設(shè)備和計(jì)算機(jī)可以自主處理75%的生產(chǎn)價(jià)值鏈，以前需要用人工完成的動(dòng)作通過(guò)“智能算法”固化在機(jī)器中，讓機(jī)器代替人工，只有剩余四分之一的工作需要由工人來(lái)完成。也就是說(shuō)，僅在最開(kāi)始的時(shí)候，需要人工將印刷電路板放置在生產(chǎn)線上，此后所有的工作均可以由機(jī)器自動(dòng)控制進(jìn)行。Simatic系列產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程正是由它自身控制的，換句話說(shuō)就是“自己生產(chǎn)自己”。在這里，每條生產(chǎn)線幾乎都運(yùn)行著大約千臺(tái)Simatic控制器，自動(dòng)化流水線正在生產(chǎn)的就是西門(mén)子自動(dòng)化產(chǎn)品，這就好像美國(guó)科幻電影里的機(jī)器人生產(chǎn)機(jī)器人一般。

可見(jiàn)即可得

研發(fā)是數(shù)字化工廠“數(shù)據(jù)鏈條”的起點(diǎn)。在數(shù)字化制造的前提下，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造都基于同一個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)，消除了EWA研發(fā)部門(mén)與生產(chǎn)部門(mén)工作的時(shí)間差，彼此同步進(jìn)行讓各方配合得更加默契，這大大改變了傳統(tǒng)制造的節(jié)奏。另外，由于在研發(fā)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)能夠在工廠各個(gè)系統(tǒng)之間實(shí)時(shí)傳遞，同時(shí)數(shù)據(jù)的同步更新又避免了傳統(tǒng)工廠由于溝通不暢產(chǎn)生的誤差，更大大提升了EWA的生產(chǎn)效率。

作為EWA研發(fā)新產(chǎn)品的載體和工具，西門(mén)子PLM的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)解決方案――NX軟件，可以支持產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中從設(shè)計(jì)到工程和制造的各個(gè)方面，并通過(guò)集成多種學(xué)科仿真，來(lái)提供全系列先進(jìn)零部件制造應(yīng)用的解決方案，這是其他計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件都難以實(shí)現(xiàn)的。研發(fā)部門(mén)的工程師們可以通過(guò)NX軟件進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行模擬組裝和性能測(cè)試，真正實(shí)現(xiàn)“可見(jiàn)即可得”，這為研發(fā)人員節(jié)約了大量的時(shí)間和精力。當(dāng)然，這對(duì)工程師們也有一定要求，他們對(duì)將要用于制造產(chǎn)品的機(jī)器的屬性了解越透徹，所編寫(xiě)的模擬程序就越精確。

在NX軟件中完成設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，都會(huì)帶著自己專(zhuān)屬的數(shù)據(jù)信息繼續(xù)“生產(chǎn)旅途”。這些數(shù)據(jù)一方面通過(guò)CAM（計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)）向生產(chǎn)線不斷傳遞，為完成接下來(lái)的制造過(guò)程做準(zhǔn)備；另一方面也被同時(shí)“寫(xiě)進(jìn)”數(shù)字化工廠的數(shù)據(jù)中心――Teamcenter軟件中，供質(zhì)量、采購(gòu)和物流等部門(mén)共享。采購(gòu)部門(mén)會(huì)依據(jù)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)信息去采購(gòu)零部件，質(zhì)量部門(mén)會(huì)依據(jù)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行驗(yàn)收，物流部門(mén)則依據(jù)數(shù)據(jù)信息確認(rèn)零部件。

共享數(shù)據(jù)庫(kù)是Teamcenter最大的特點(diǎn)。當(dāng)質(zhì)量、采購(gòu)和物流等不同部門(mén)調(diào)用數(shù)據(jù)時(shí)，它們使用的是共享文檔庫(kù)，并能通過(guò)主干快速地連接到各責(zé)任方。即使數(shù)據(jù)發(fā)生更新，不同的部門(mén)也都能在第一時(shí)間得到最新的數(shù)據(jù)，這就使得EWA研發(fā)團(tuán)隊(duì)的工作變得更加簡(jiǎn)單、高效，避免了傳統(tǒng)制造企業(yè)在研發(fā)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間由于數(shù)據(jù)平臺(tái)不同而造成的信息傳輸壁壘。

流程更少更快

在EWA生產(chǎn)產(chǎn)品的過(guò)程中，高度的數(shù)字化得以充分體現(xiàn)。西門(mén)子全集成自動(dòng)化解決方案（TIA）將數(shù)字化與生產(chǎn)成功結(jié)合：PLC引導(dǎo)生產(chǎn)流程，視覺(jué)系統(tǒng)識(shí)別產(chǎn)品質(zhì)量，自動(dòng)引導(dǎo)車(chē)進(jìn)行產(chǎn)品傳遞，這都使得工廠產(chǎn)品的一次通過(guò)率（FPY）達(dá)到99%以上。

一名PLC裝配工位上的普通員工告訴我，他現(xiàn)在的日常工作都在電腦上完成。每天，由西門(mén)子MES系統(tǒng)生成的電子任務(wù)單都會(huì)顯示在裝配人員的電腦上，而實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換間隔小于1秒，這意味著操作人員隨時(shí)可以看到最新的版本，并可以細(xì)致入微地觀察每一件產(chǎn)品的生命周期。

而西門(mén)子MES系統(tǒng)SIMATIC IT則充當(dāng)了傳統(tǒng)制造企業(yè)的生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度者。它采用虛擬化技術(shù)，由MES系統(tǒng)統(tǒng)一下達(dá)生產(chǎn)訂單，在與ERP系統(tǒng)高度集成之下，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃、物料管理等數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳送。此外，SIMATIC IT還實(shí)現(xiàn)了工廠信息管理、生產(chǎn)維護(hù)管理、物料追溯管理、設(shè)備管理、品質(zhì)管理和制造KPI分析等多種功能的集成，能夠保證工廠管理與生產(chǎn)協(xié)同。當(dāng)自動(dòng)引導(dǎo)車(chē)送來(lái)一個(gè)待裝配的產(chǎn)品時(shí)，傳感器就會(huì)掃描出產(chǎn)品的代碼，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)組ES系統(tǒng)，然后電腦上就會(huì)顯示出它的信息，MES系統(tǒng)再通過(guò)與西門(mén)子TIA全集成自動(dòng)化的互聯(lián)，等到相應(yīng)零件盒的指示燈亮起，裝配人員便可根據(jù)指示燈進(jìn)行操作。這滿足了自動(dòng)化產(chǎn)品“柔性”生產(chǎn)的需求 ，即在一條生產(chǎn)線上同時(shí)生產(chǎn)多種產(chǎn)品。有了指示燈的提示和對(duì)應(yīng)，即使換另外一種產(chǎn)品也不會(huì)怕裝錯(cuò)零件了。

待裝配人員確認(rèn)裝配完畢，按下工作臺(tái)上的一個(gè)按鈕，自動(dòng)化流水線上的傳感器就會(huì)掃描產(chǎn)品代碼，記錄它在這個(gè)工位的數(shù)據(jù)。SIMATIC IT以該數(shù)據(jù)作為判斷基礎(chǔ)，向控制系統(tǒng)下達(dá)指令，指揮引導(dǎo)車(chē)隨即將它送去下一個(gè)目的地。

在到達(dá)下一道工序前，產(chǎn)品必須通過(guò)嚴(yán)格的檢驗(yàn)程序，以PLC產(chǎn)品為例，在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中針對(duì)該類(lèi)產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)節(jié)點(diǎn)超過(guò)20個(gè)，可以充分保證產(chǎn)品的質(zhì)量。1000多臺(tái)掃描儀實(shí)時(shí)記錄著每一道生產(chǎn)工序以及諸如焊接溫度、貼裝數(shù)據(jù)和測(cè)試結(jié)果等詳細(xì)的產(chǎn)品信息。在此過(guò)程中，Simatic IT每天會(huì)生成并儲(chǔ)存約5000萬(wàn)條生產(chǎn)過(guò)程的信息。其中，視覺(jué)檢測(cè)是EWA數(shù)字化工廠特有的質(zhì)量檢測(cè)方法，相機(jī)會(huì)拍下產(chǎn)品的圖像與Teamcenter數(shù)據(jù)平臺(tái)中的正確圖像作比對(duì)，一點(diǎn)小小的瑕疵都逃不過(guò)SIMATIC IT品質(zhì)管理模塊的檢測(cè)。

在經(jīng)過(guò)多次裝配并接受多道質(zhì)量檢測(cè)后，成品將被送到包裝工位。經(jīng)過(guò)包裝、裝箱等環(huán)節(jié)，一箱包裝好的自動(dòng)化產(chǎn)品就會(huì)通過(guò)升降梯和傳送帶被自動(dòng)送達(dá)物流中心或立體倉(cāng)庫(kù)。這樣一個(gè)完整的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，在傳統(tǒng)的制造企業(yè)要通過(guò)幾十甚至上百人的手去完成，而在EWA的車(chē)間內(nèi)，絕大多數(shù)的工序都借以自動(dòng)化設(shè)備完成，實(shí)現(xiàn)了“又好又快”的生產(chǎn)操作模式，節(jié)省了大量的人力和時(shí)間。

“全程透明”的數(shù)字化物流

在EWA中，研發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程通過(guò)數(shù)字化科技被發(fā)揮到了極致。同樣，在物流環(huán)節(jié)，數(shù)字化的優(yōu)勢(shì)依然明顯，這體現(xiàn)在EWA的數(shù)字化物流系統(tǒng)的運(yùn)用中。

在物流上，ERP、西門(mén)子MES系統(tǒng)SIMATIC IT以及西門(mén)子倉(cāng)庫(kù)管理軟件發(fā)揮著重要的作用。例如，自動(dòng)化流水線上的傳感器會(huì)對(duì)引導(dǎo)車(chē)上的產(chǎn)品代碼進(jìn)行掃描，掃描得到的數(shù)據(jù)就會(huì)“告訴”軟件系統(tǒng)在該裝配環(huán)節(jié)需要的物料是什么，員工只需按動(dòng)按鈕，物料即從物料庫(kù)自動(dòng)輸送出，并通過(guò)流水線上傳感器的“指揮”，送到指定位置。這一過(guò)程“全程透明”且不需要人工干預(yù)，完全實(shí)現(xiàn)了從原材料、產(chǎn)品從起點(diǎn)至終點(diǎn)及相關(guān)信息的有效流動(dòng)。相對(duì)于傳統(tǒng)制造業(yè)，這種方式不但節(jié)省了時(shí)間，提高了效率，同時(shí)還避免了因信息傳遞不及時(shí)等原因造成的錯(cuò)誤生產(chǎn)和重復(fù)生產(chǎn)。

在物料的中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，依照精益生產(chǎn)中的“以需定產(chǎn)”原則和“拉式生產(chǎn)”概念，生產(chǎn)流程的各工序只會(huì)在收到實(shí)際需要的數(shù)量時(shí)才進(jìn)行生產(chǎn)，這就保證了工廠能夠“適時(shí)、適量并在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)生產(chǎn)出質(zhì)量完善的產(chǎn)品”。

在EWA布局緊湊的高貨架立體倉(cāng)庫(kù)，有近3萬(wàn)個(gè)物料存放盒用來(lái)存放更大批的物料。但其物料的存取并不用叉車(chē)搬運(yùn)，而是通過(guò)“堆取料機(jī)”用數(shù)字定位的模式進(jìn)行抓取，所以不必考慮叉車(chē)通過(guò)的距離，這讓物料庫(kù)的設(shè)計(jì)更加合理，從而節(jié)約了更多的空間。

在EWA，真實(shí)的生產(chǎn)工廠與虛擬的數(shù)字工廠同步運(yùn)行，真實(shí)工廠生產(chǎn)時(shí)的數(shù)據(jù)參數(shù)、生產(chǎn)環(huán)境等都會(huì)通過(guò)虛擬工廠反映出來(lái)，而人則通過(guò)虛擬工廠對(duì)真實(shí)工廠進(jìn)行把控。“工業(yè)4.0”的中心是智能化工廠，智能化工廠的基石是數(shù)字化信息處理系統(tǒng)。在西門(mén)子的概念中，EWA是真正意義上的智能化工廠，其自動(dòng)化不是簡(jiǎn)單的機(jī)械對(duì)人力的代替，而是既包含了自動(dòng)化生產(chǎn)，也包括了自動(dòng)控制和自動(dòng)調(diào)節(jié)，是建立在數(shù)字化生產(chǎn)基礎(chǔ)上的自動(dòng)化。

篇（9）

國(guó)家視野：德國(guó)政府于2011年公布《德國(guó)高技術(shù)戰(zhàn)略2020》，涵蓋工業(yè)4.0、數(shù)字化進(jìn)程、智慧服務(wù)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等課題;2013年4月推出《實(shí)施工業(yè)4.0戰(zhàn)略舉措的建議》。2014年11月頒布《工業(yè)4.0標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施路線圖》

歐洲視野：2014年8月，德國(guó)政府頒發(fā)《數(shù)字化議程2014-2017》，對(duì)接歐盟數(shù)字化議程項(xiàng)目。在實(shí)施工業(yè)4.0戰(zhàn)略后又提出“數(shù)字化議程”，目的之一是通過(guò)“產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化”，包括智能制造與服務(wù)、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等領(lǐng)域新的商業(yè)模式創(chuàng)新，為德國(guó)開(kāi)辟發(fā)展機(jī)遇，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和就業(yè)，并為工業(yè)4.0體系提供長(zhǎng)久動(dòng)力。

國(guó)際視野：國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)方面，美國(guó)政府于2012年推出《美國(guó)先進(jìn)制造業(yè)國(guó)家戰(zhàn)略計(jì)劃》，同年12月通用電氣（GE）提出《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)》戰(zhàn)略;2013年8月我國(guó)工信部《信息化和工業(yè)化深度融合專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃2013-2018》。由此，美國(guó)的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”、中國(guó)的“兩化深度融合”、德國(guó)的“工業(yè)4.0”等殊途同歸的工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略為世人矚目。

國(guó)際合作方面，2014年10月中德兩國(guó)《中德合作行動(dòng)綱要：共塑創(chuàng)新》。綱要第二部分“可持續(xù)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和金融領(lǐng)域合作”，設(shè) “經(jīng)濟(jì)”、“工業(yè)4.0合作”、“金融”3大主題。涉及工業(yè)4.0合作的內(nèi)容有：工業(yè)生產(chǎn)的數(shù)字化（工業(yè)4.0）對(duì)于未來(lái)中德經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重大意義，該進(jìn)程應(yīng)由企業(yè)推進(jìn)，政府政策支持;建立兩國(guó)工業(yè)4.0對(duì)話機(jī)制;將工業(yè)4.0議題納入中德標(biāo)準(zhǔn)化合作委員會(huì);進(jìn)一步深化兩國(guó)在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域合作。為此，工信部苗圩部長(zhǎng)在講到德國(guó)工業(yè)4.0與中國(guó)兩化深度融合關(guān)系時(shí)，使用了“如出一轍、異曲同工、殊途同歸”三個(gè)關(guān)鍵詞。

工業(yè)4.0的國(guó)際探索與實(shí)踐案例

據(jù)2013年德國(guó)“工業(yè)4.0前景”報(bào)告，47%的公司已積極參與工業(yè)4.0計(jì)劃，18%的公司參與了對(duì)工業(yè)4.0的研究，12%的企業(yè)已開(kāi)始實(shí)施工業(yè)4.0計(jì)劃。筆者認(rèn)為，德國(guó)企業(yè)既往成績(jī)斐然，目前是實(shí)施工業(yè)4.0戰(zhàn)略的主角，探索最佳實(shí)踐眾望所歸。

工業(yè)4.0最佳企業(yè)實(shí)踐

根據(jù)文獻(xiàn)研究和筆者2014年訪德交流，工業(yè)4.0實(shí)施既包括工業(yè)4.0創(chuàng)意單位西門(mén)子、博世公司和弗勞恩霍夫研究院等，也包括其他諸多企業(yè)，如軟件企業(yè)SAP和大眾汽車(chē);此外，德國(guó)專(zhuān)家還指出諸多中小企業(yè)正在努力踐行中。據(jù)羅蘭貝格報(bào)告（2014），工業(yè)4.0最佳企業(yè)實(shí)踐包括：

德國(guó)通快公司作為工業(yè)4.0技術(shù)提供商，實(shí)施了首例“社會(huì)化機(jī)器（一種人與技術(shù)交互而達(dá)成產(chǎn)出的環(huán)境）”案例，據(jù)稱(chēng)其產(chǎn)品的每一個(gè)零件都是智能的，保留著以往加工的所有信息;同時(shí)各生產(chǎn)裝置都因互聯(lián)而知曉彼此的加工能力，以便生產(chǎn)流程可以自動(dòng)優(yōu)化;用戶也得以實(shí)時(shí)介入乃至干預(yù)產(chǎn)品的加工。

德國(guó)西門(mén)子公司實(shí)施工業(yè)4.0的醫(yī)療工程，一改需要廢時(shí)多日適配患者的標(biāo)準(zhǔn)化人造膝蓋和髖關(guān)節(jié)，在工業(yè)4.0方案下僅數(shù)小時(shí)即可完成個(gè)性化產(chǎn)品的人體植入。

英國(guó)勞斯萊斯公司采用3D打印技術(shù)制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)元器件，采用輕型材料，并將原需18個(gè)月的訂單周期（源于復(fù)雜工藝工裝）大大縮減，顯著提高了企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

法國(guó)達(dá)索工業(yè)軟件公司，重視工業(yè)4.0在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)集成方面的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了從工程到PLM，進(jìn)而演進(jìn)到集成虛擬-實(shí)體平臺(tái)的工業(yè)4.0模式，核心內(nèi)容完整的3D數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)、制造和數(shù)字化生產(chǎn)線解決方案，以及3D數(shù)字化體驗(yàn)平臺(tái)。

工業(yè)4.0實(shí)踐案例

【德國(guó)博世公司實(shí)踐案例】作為創(chuàng)意和發(fā)起單位，博世參與了德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略的制訂，其實(shí)踐也較完整地表達(dá)了工業(yè)4.0的內(nèi)涵。

物聯(lián)網(wǎng)和務(wù)聯(lián)網(wǎng)（IoTS）參考模型：從底層向上依次為物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)與服務(wù)平臺(tái)、務(wù)聯(lián)網(wǎng)、應(yīng)用領(lǐng)域等四層，通過(guò)機(jī)器間（M2M）的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、業(yè)務(wù)流程與業(yè)務(wù)規(guī)則的改進(jìn)，形成了物聯(lián)網(wǎng)與務(wù)聯(lián)網(wǎng)模式。物聯(lián)網(wǎng)的IT技術(shù)環(huán)境包括M2M語(yǔ)義獲取、數(shù)據(jù)歸集和大數(shù)據(jù)處理;務(wù)聯(lián)網(wǎng)的IT技術(shù)環(huán)境包括互聯(lián)的企業(yè)、互聯(lián)的業(yè)務(wù)流程和業(yè)務(wù)規(guī)則、云計(jì)算與大數(shù)據(jù)的服務(wù)等。博世提供了物聯(lián)網(wǎng)套餐或工業(yè)4.0“工具箱”軟件系統(tǒng)，為制造企業(yè)提供軟件創(chuàng)新解決方案。

“智慧工廠”模型：通過(guò)集成IT技術(shù)與企業(yè)生產(chǎn)的新型商業(yè)模式，智慧工廠主要由產(chǎn)品研發(fā)與流程，感知與互動(dòng)環(huán)境，生產(chǎn)加工環(huán)境，也包括柔性工廠、聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)、預(yù)測(cè)性維護(hù)等內(nèi)容。智慧工廠的外部界面包括自適應(yīng)的物流模塊，通信與服務(wù)模塊，以及云服務(wù)的“技術(shù)和交易市場(chǎng)”。

工業(yè)4.0的應(yīng)用：智慧服務(wù)是工業(yè)4.0的核心概念。博世推出“預(yù)測(cè)性維護(hù)”的智慧服務(wù)產(chǎn)品，包括實(shí)時(shí)解釋機(jī)器與傳感器數(shù)據(jù)、分析機(jī)器數(shù)據(jù)及故障預(yù)測(cè)、規(guī)劃維護(hù)流程、集成企業(yè)IT等環(huán)節(jié)。對(duì)制造企業(yè)客戶，好處是提高設(shè)備的整體效用和系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，有效利用零部件和產(chǎn)品的最大服務(wù)生命周期，并提供專(zhuān)家知識(shí)的積累和傳遞。預(yù)測(cè)性維護(hù)的“遠(yuǎn)程服務(wù)門(mén)戶”可集中訪問(wèn)客戶的機(jī)器和系統(tǒng)，并完成遠(yuǎn)程軟件更新。

工業(yè)4.0路線圖：博世演進(jìn)開(kāi)發(fā)的工業(yè)4.0系統(tǒng)，第一階段開(kāi)發(fā)遠(yuǎn)程服務(wù)門(mén)戶，包括通信平臺(tái)建設(shè)、對(duì)象的狀態(tài)監(jiān)視和預(yù)測(cè)性維護(hù)模塊;第二階段開(kāi)發(fā)基于對(duì)象的數(shù)據(jù)，包括智慧化的適應(yīng)性測(cè)試、物流運(yùn)輸和庫(kù)存數(shù)據(jù)等;第三階段將開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)挖掘和分析系統(tǒng)。

【德國(guó)西門(mén)子公司實(shí)踐案例】作為倡導(dǎo)者和踐行者，西門(mén)子在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上展示了工業(yè)4.0示范，表達(dá)其構(gòu)建未來(lái)智慧生產(chǎn)的能力。

西門(mén)子的工業(yè)4.0觀：未來(lái)企業(yè)新增競(jìng)爭(zhēng)力，將來(lái)自通過(guò)增加能源和資源使用率來(lái)提高企業(yè)的經(jīng)營(yíng)效益、更多的復(fù)雜產(chǎn)品和更大的數(shù)據(jù)量來(lái)縮短產(chǎn)品入市時(shí)間、個(gè)性化的規(guī)模定制和更高的產(chǎn)能來(lái)增強(qiáng)產(chǎn)品對(duì)市場(chǎng)的適應(yīng)性。工業(yè)4.0宛如“算法化的生產(chǎn)棋盤(pán)”，通過(guò)聯(lián)網(wǎng)的嵌入式技術(shù)，與分布式的CPS系統(tǒng)交互，其產(chǎn)品因“縱向集成”而包含加工信息，其生產(chǎn)組織因“橫向集成”而包含整個(gè)價(jià)值鏈的自組織信息，其生產(chǎn)流程因“端到端的集成”而體現(xiàn)依實(shí)時(shí)場(chǎng)景的靈活決策。

強(qiáng)調(diào)工業(yè)信息技術(shù)和工業(yè)軟件：各類(lèi)計(jì)算機(jī)輔助應(yīng)用軟件、產(chǎn)品數(shù)據(jù)的協(xié)同管理系統(tǒng)、數(shù)字化制造軟件、3D流程設(shè)計(jì)與工廠分析工具、制造執(zhí)行系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)企業(yè)價(jià)值創(chuàng)造各環(huán)節(jié)的緊密相連，優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程。西門(mén)子工業(yè)部門(mén)雇傭了7500位軟件工程師，為其7萬(wàn)客戶及750萬(wàn)PLM協(xié)議用戶提供專(zhuān)業(yè)服務(wù)。

“智慧生產(chǎn)”案例：西門(mén)子安貝格工廠生產(chǎn)高度數(shù)字化，可獨(dú)立于實(shí)體生產(chǎn)進(jìn)行仿真與優(yōu)化;安貝格采用制造執(zhí)行系統(tǒng)，顯著提高了生產(chǎn)效率和靈活性，允許在一分鐘內(nèi)更改產(chǎn)品及工序;工廠的測(cè)量事件達(dá)每日100萬(wàn)以上，采集后由中央系統(tǒng)保證其數(shù)據(jù)的一致性;每一件產(chǎn)品都帶有其加工信息，若發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)，控制系統(tǒng)可依既定工序進(jìn)行干預(yù)和糾正。由此，安貝格百萬(wàn)缺陷率僅為15%，成為產(chǎn)品誤差最小的企業(yè)。

設(shè)計(jì)智慧工廠，構(gòu)建貫穿價(jià)值鏈的端到端工程數(shù)字化集成：按提高企業(yè)生產(chǎn)整體競(jìng)爭(zhēng)力的要求，從“產(chǎn)品設(shè)計(jì)”開(kāi)始，經(jīng)過(guò)“生產(chǎn)規(guī)劃”和“生產(chǎn)工程”，到“生產(chǎn)實(shí)施”和“服務(wù)”等5個(gè)環(huán)節(jié)，展示了工業(yè)4.0縱向集成和端到端集成特征。在“產(chǎn)品設(shè)計(jì)”階段，實(shí)現(xiàn)貫穿整個(gè)產(chǎn)品生命周期的價(jià)值增值，通過(guò)產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)，全面優(yōu)化企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)流程。在“生產(chǎn)規(guī)劃”階段，通過(guò)虛擬仿真技術(shù)和PLM解決方案，客戶在實(shí)體生產(chǎn)之前即可對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行模擬檢查和優(yōu)化，并保證虛擬生產(chǎn)模型與實(shí)際生產(chǎn)設(shè)備間的無(wú)縫互動(dòng)。在“生產(chǎn)實(shí)施”階段，一改傳統(tǒng)單臺(tái)產(chǎn)品的優(yōu)化模式，轉(zhuǎn)而采用“全集成自動(dòng)化（TIA）”概念的“集成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) （IDS）”，一站式地實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品系統(tǒng)的增值。

CPS概念的“數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)”：數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)數(shù)字制造的載體，在物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下，通過(guò)共同的數(shù)據(jù)庫(kù)和集成工具鏈，集成先進(jìn)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)、生產(chǎn)過(guò)程軟件和硬件，達(dá)成各種產(chǎn)品元部件生產(chǎn)之間的無(wú)縫集成。西門(mén)子已開(kāi)始為我國(guó)企業(yè)提供數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)解決方案。

啟示

篇（10）

西門(mén)子工業(yè)領(lǐng)域驅(qū)動(dòng)技術(shù)集團(tuán)CEO Ralf-Michael Franke在接受本刊記者采訪時(shí)，描繪了制造業(yè)的未來(lái)、“工業(yè)4.0”時(shí)代愿景及西門(mén)子的努力。

工業(yè)4.0在西門(mén)子

CEI： 西門(mén)子對(duì)“工業(yè)4.0”的解讀是什么？

Ralf-Michael Franke：：在西門(mén)子看來(lái)，“工業(yè)4.0”有三個(gè)要素：第一是跨企業(yè)的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)融合。MES將會(huì)起更加重要的作用，自動(dòng)化層和MES之間的對(duì)接會(huì)變得更加重要，且更加的無(wú)縫化，還能跨企業(yè)來(lái)實(shí)現(xiàn)柔性的生產(chǎn)。所有的信息都要實(shí)時(shí)可用，供生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)化環(huán)節(jié)使用。

第二是虛擬與現(xiàn)實(shí)的結(jié)合。也就是產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及工程當(dāng)中的數(shù)字化世界和現(xiàn)實(shí)世界的融合，這就使我們能夠滿足生產(chǎn)效率越來(lái)越高、產(chǎn)品上市周期越來(lái)越短、產(chǎn)品日趨多樣性等帶來(lái)的挑戰(zhàn)。

第三是信息物理融合系統(tǒng)（CPS）。未來(lái)的智能工廠中，產(chǎn)品信息都被輸入到產(chǎn)品零部件本身，他們會(huì)根據(jù)自身生產(chǎn)需求，直接與生產(chǎn)系統(tǒng)和設(shè)備溝通，發(fā)出接下來(lái)所需生產(chǎn)過(guò)程的指令，指揮設(shè)備把自己生產(chǎn)出來(lái)。這種自主生產(chǎn)模式能夠滿足每位用戶的“定制”需求。我們將基于強(qiáng)大的制造運(yùn)行管理系統(tǒng)（MOM）來(lái)實(shí)現(xiàn)靈活的價(jià)值鏈管理。

客戶可以通過(guò)電子數(shù)據(jù)互換（EDI）的方式來(lái)管理供應(yīng)商，在庫(kù)存達(dá)到限值時(shí)ERP系統(tǒng)會(huì)通知供應(yīng)商補(bǔ)貨，這其中沒(méi)有任何人為的干預(yù)。產(chǎn)品數(shù)字化不僅局限于商品本身，商品中非常復(fù)雜的部件也可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。ERP系統(tǒng)可以由此計(jì)算出所有的成本，根據(jù)當(dāng)下機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的情況去確定最大供貨量和最優(yōu)價(jià)格。ERP系統(tǒng)能做出決策的建議，讓客戶實(shí)現(xiàn)與供應(yīng)商之間的最佳交流。

我們?cè)趯?lái)肯定會(huì)敢于依賴機(jī)器，這是“工業(yè)4.0”從愿景到現(xiàn)實(shí)的第一步。要實(shí)現(xiàn)柔性的制造和生產(chǎn)，降低產(chǎn)品上市的時(shí)間，我們?nèi)匀恍枰嗟淖詣?dòng)化集成。現(xiàn)在大家都在用“即插即用”的方式，就像你買(mǎi)一臺(tái)新的打印機(jī)，把它插在筆記本電腦上就能使用。當(dāng)一個(gè)機(jī)器人進(jìn)入到了生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)當(dāng)中，讓機(jī)器人也可以擁有“即插即用”的能力。當(dāng)然，未來(lái)的工廠并不會(huì)是“無(wú)人工廠”，人將會(huì)擔(dān)當(dāng)更有挑戰(zhàn)性的角色，創(chuàng)新、規(guī)劃、監(jiān)督和協(xié)調(diào)機(jī)器的運(yùn)作。只有這樣，機(jī)器才會(huì)按照人的想法進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，制造才會(huì)更快、更加高效，才能使用到更好的資源，這是制造系統(tǒng)應(yīng)該去遵循的原則。

CEI：西門(mén)子是如何布局并參與工業(yè)4.0的？

Ralf-Michael Franke：德國(guó)在第二次世界大戰(zhàn)以來(lái)，一直是被各個(gè)國(guó)家所效仿的對(duì)象。我們相信這一點(diǎn)會(huì)持續(xù)不變一直往前走。所以，“工業(yè)4.0”得到了默克爾的極大支持。這個(gè)就像中國(guó)的“十二五”規(guī)劃一樣，是德國(guó)政府的一項(xiàng)規(guī)劃。規(guī)劃不僅是政府參與，大的一些企業(yè)都參與進(jìn)來(lái)，作出對(duì)未來(lái)藍(lán)圖的展望。

西門(mén)子在其中起到非常大的作用，主要包括整體工業(yè)4.0框架的搭建，包括提出需要什么樣的設(shè)備和什么樣的網(wǎng)絡(luò)，西門(mén)子深深參與其中。7年前西門(mén)子收購(gòu)了一家美國(guó)軟件公司，這家公司主要做產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和仿真技術(shù)，我們主要把收購(gòu)的軟件和西門(mén)子現(xiàn)有工業(yè)軟件融合在一起。此后，我們不斷收購(gòu)了一些其他的軟件公司，盡量把他們?nèi)诤显谝黄稹Ｎ鏖T(mén)子正式推出“工業(yè)4.0”這一概念是在2年前漢諾威的展會(huì)上。

今年我們做了更大范圍的推廣，我們?cè)谡古_(tái)上布置了真實(shí)的“工業(yè)4.0”工廠流程。在實(shí)現(xiàn)“工業(yè)4.0”的路途中，有一些是已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了。但是這依然是“工業(yè)4.0”歷程的開(kāi)始，未來(lái)還需要10～20年的發(fā)展歷程，來(lái)實(shí)現(xiàn)“工業(yè)4.0”的愿景。

西門(mén)子愿意進(jìn)一步加大在這方面的投資，找一些愿意和我們合作的客戶，一起來(lái)嘗試新的技術(shù)，共同實(shí)現(xiàn)理想。可以說(shuō)，只有“工業(yè)4.0”是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化工業(yè)制造的唯一路徑，沒(méi)有其他的方式方案。我們也注意到，我們的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，也在就這些方面做出一些事情。

CEI：美國(guó)GE提出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，這一戰(zhàn)略與西門(mén)子正在實(shí)施的“工業(yè)4.0”有何差別？

Ralf-Michael Franke：只是名詞不同，沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別。實(shí)現(xiàn)能力或許也不同，因?yàn)槲鏖T(mén)子是唯一一個(gè)軟件硬件都齊全的公司。

CEI：在中國(guó)有虛擬制造、智能制造、數(shù)字制造等概念，西門(mén)子總在談數(shù)字工廠，德國(guó)有這些概念嗎？西門(mén)子在“工業(yè)4.0”方面取得了哪些成績(jī)？

Ralf-Michael Franke：我們沒(méi)有那么多名詞，只有數(shù)字工廠。我要強(qiáng)調(diào)“工業(yè)4.0”現(xiàn)在還只是一個(gè)愿景，如果有哪家企業(yè)告訴你我們工廠當(dāng)中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了“工業(yè)4.0”，大家聽(tīng)到這樣的說(shuō)法一定要小心謹(jǐn)慎。

這個(gè)愿景可能要通過(guò)今后10年、15年乃至20年的努力才能完全成為現(xiàn)實(shí)，但是“工業(yè)4.0”的一些構(gòu)建模塊今天已經(jīng)具備，有一些先行的企業(yè)已經(jīng)部署了“工業(yè)4.0”的一些構(gòu)建模塊。比方說(shuō)西門(mén)子工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品成都生產(chǎn)和研發(fā)基地，就已經(jīng)完全把數(shù)字化工廠變成現(xiàn)實(shí)展現(xiàn)在大家的面前，而數(shù)字化工廠也是未來(lái)實(shí)現(xiàn)“工業(yè)4.0”愿景的重要基礎(chǔ)。

CEI： “工業(yè)4.0”更加強(qiáng)調(diào)協(xié)作，這是為什么？

Ralf-Michael Franke：“工業(yè)4.0”不僅僅意味著技術(shù)的轉(zhuǎn)變、生產(chǎn)過(guò)程的轉(zhuǎn)變，同時(shí)也意味著整個(gè)管理和組織結(jié)構(gòu)的調(diào)整。我們必須放棄孤島式的想法，要為變革做好準(zhǔn)備。我們認(rèn)為任何一個(gè)公司或者國(guó)家單打獨(dú)斗都不可能改變?nèi)虻闹圃炱髽I(yè)，這就需要我們大家進(jìn)行協(xié)作，各個(gè)企業(yè)、學(xué)科、行業(yè)都要進(jìn)行合作。

今天我們不光要強(qiáng)調(diào)員工的生產(chǎn)效率，整個(gè)企業(yè)在資源和能源利用上也要更加高效。我們今天不僅要提高生產(chǎn)速度，還要縮短產(chǎn)品從創(chuàng)意產(chǎn)生到上市的時(shí)間，并滿足客戶更加復(fù)雜的需求。這些挑戰(zhàn)使得制造業(yè)面臨著前所未有的快速變化，在這新的世界當(dāng)中，過(guò)去的方法或秘訣已經(jīng)不再能夠帶來(lái)持久的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)了。

網(wǎng)絡(luò)化的生產(chǎn)和數(shù)字化的制造正在成為決定成敗的關(guān)鍵，對(duì)于離散工業(yè)和過(guò)程工業(yè)而言都是如此。所以我們要把現(xiàn)實(shí)的制造和虛擬的呈現(xiàn)完美地結(jié)合在一起。現(xiàn)實(shí)與虛擬生產(chǎn)相融合得益于創(chuàng)新的軟件和強(qiáng)大的硬件。產(chǎn)品生命周期軟件可以優(yōu)化整個(gè)產(chǎn)品的生命周期，從最初的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)規(guī)劃，一直到生產(chǎn)實(shí)施，并最終服務(wù)于用戶。

大數(shù)據(jù)、云計(jì)算以及物聯(lián)網(wǎng)這些技術(shù)都會(huì)用到第四次工業(yè)革命當(dāng)中，但是第四次工業(yè)革命的范圍又超過(guò)了這些技術(shù)本身。最終我們會(huì)看到制造業(yè)的未來(lái)有更多長(zhǎng)足的進(jìn)展，可能在接下來(lái)的10到20年當(dāng)中進(jìn)一步推動(dòng)“工業(yè)4.0”愿景的實(shí)現(xiàn)。

CEI：當(dāng)前實(shí)現(xiàn)“工業(yè)4.0”面臨的最大挑戰(zhàn)是什么？

Ralf-Michael Franke：最大的挑戰(zhàn)不在于科技，而在于人們?cè)O(shè)計(jì)生產(chǎn)產(chǎn)品的方式，也就是人觀念的改變。最關(guān)鍵的是利用新的科技，去訓(xùn)練和培養(yǎng)人怎樣從生產(chǎn)設(shè)計(jì)，到工程實(shí)施以及生產(chǎn)實(shí)施，到最后服務(wù)的整個(gè)環(huán)節(jié)，要他們都能實(shí)現(xiàn)一些合作，才能把事情做好。

CEI：德國(guó)制造業(yè)離“工業(yè)4.0”還有多大差距？在德國(guó)西門(mén)子有示范工廠，如果絕大多數(shù)的同類(lèi)工廠都達(dá)到示范工廠的水平，需要多久？

Ralf-Michael Franke：實(shí)現(xiàn)“工業(yè)4.0”的速度絕對(duì)不取決于我們用多少人，而在于持續(xù)的投入和創(chuàng)新。需要多久？我想應(yīng)該是20年，因?yàn)槭痉豆S不只取決于本身，還取決于供應(yīng)商，需要整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的配合。當(dāng)然，單純的復(fù)制也是不管用的，不同的企業(yè)流程不一樣。

西門(mén)子已經(jīng)傾盡所能。不是說(shuō)20年后我們有多少個(gè)數(shù)字化工廠，而是20年以后數(shù)字化工廠變成標(biāo)準(zhǔn)。在德國(guó)數(shù)字化工廠拓展得可能更快一些，在德國(guó)我們壓力很大，人工土地成本都很高，所以我們必須變得更加有效率。

“工業(yè)4.0”在中國(guó)

CEI：西門(mén)子與中國(guó)政府有沒(méi)有可能在這個(gè)層面有合作？

Ralf-Michael Franke：這種可能性是完全存在的，我們和中國(guó)有關(guān)政府部門(mén)保持密切溝通。此前工業(yè)和信息化部部長(zhǎng)參觀了我們?cè)诘聡?guó)的安貝格工廠，看到了我們數(shù)字化工廠已經(jīng)從一個(gè)理念成為現(xiàn)實(shí)。

中國(guó)工業(yè)已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)新階段，中國(guó)制造的產(chǎn)品越來(lái)越先進(jìn)，像高鐵、計(jì)算機(jī)、先進(jìn)機(jī)械、汽車(chē)、飛機(jī)和宇宙飛船，對(duì)于中國(guó)的制造業(yè)和工業(yè)來(lái)說(shuō)一切皆有可能，都有能力去制造。

另外非常重要的一點(diǎn)，在中國(guó)我們能夠看到全球制造業(yè)發(fā)展的各個(gè)階段，在中國(guó)都在以不同的形式存在。有些制造企業(yè)還處在“工業(yè)3.0”的階段，有些企業(yè)在向“工業(yè)4.0”過(guò)度的歷程上已經(jīng)走到了非常前沿的位置。中國(guó)要實(shí)現(xiàn)自己的“工業(yè)4.0”，也需要中國(guó)政府有和德國(guó)一樣相應(yīng)的戰(zhàn)略的推出。

從西門(mén)子的角度來(lái)說(shuō)，我們有范圍非常廣泛的各種各樣的產(chǎn)品服務(wù)解決方案，能夠滿足處在工業(yè)化不同階段的需求，從工業(yè)化3.0到工業(yè)化3.X以及面向未來(lái)的各個(gè)不同的發(fā)展階段。對(duì)于中國(guó)和中國(guó)的廣大客戶，西門(mén)子是涵蓋范圍非常廣的合作伙伴，可以和中國(guó)廣大的客戶攜手同行，共同去實(shí)現(xiàn)“工業(yè)4.0”的愿景。

CEI：當(dāng)前信息安全受到前所未有的重視，西門(mén)子是如何在“工業(yè)4.0”時(shí)代保證工業(yè)信息安全？

Ralf-Michael Franke：信息安全對(duì)于“工業(yè)4.0”是非常重要的。西門(mén)子在這方面做了很多工作，不只是在工廠設(shè)備之間加強(qiáng)了防護(hù)，同時(shí)在設(shè)備與中央處理之間，我們也做了防護(hù)。今后我們將進(jìn)一步加強(qiáng)工業(yè)領(lǐng)域安全的防護(hù)。所以在通往“工業(yè)4.0”的路上持續(xù)提高信息安全防護(hù)水平是保障我們實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的很重要的方面。

信息安全并不是可以作為自動(dòng)化解決方案當(dāng)中的一個(gè)完全標(biāo)準(zhǔn)化或單點(diǎn)產(chǎn)品，并不是采購(gòu)過(guò)來(lái)就能夠解決問(wèn)題的。在工業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，每一個(gè)參與者都要采取一系列的措施、遵循一系列行為的規(guī)則來(lái)確保網(wǎng)絡(luò)連接的安全。

對(duì)于每一個(gè)客戶、每一個(gè)裝機(jī)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，都要決定他們需要何種類(lèi)型的連接或者是通訊，并且去判斷在特定的連接通訊模式當(dāng)中所存在著的對(duì)于IT的威脅、對(duì)于信息安全的威脅。然后再去找到正確的解決方案，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行正確的設(shè)置，制定正確的流程、策略，對(duì)于人員進(jìn)行正確的培訓(xùn)，培養(yǎng)所有網(wǎng)絡(luò)參與者的正確行為來(lái)確保信息安全。

實(shí)現(xiàn)工業(yè)信息安全，不僅要靠西門(mén)子的產(chǎn)品以及解決方案當(dāng)中的一些組件，同時(shí)也要依賴大量的服務(wù)，包括一些咨詢服務(wù)，幫助客戶去設(shè)定正確的流程、策略，對(duì)人員進(jìn)行培訓(xùn)，從而確保這種工業(yè)信息的通信是安全可靠的。

CEI：中國(guó)在實(shí)現(xiàn)“工業(yè)4.0”的路上，西門(mén)子能夠提供哪些幫助？

Ralf-Michael Franke：140多年前西門(mén)子開(kāi)始在中國(guó)的業(yè)務(wù)。中國(guó)一直以來(lái)都是西門(mén)子最重要也最重視的市場(chǎng)之一。多年來(lái)，我們見(jiàn)證并參與了中國(guó)工業(yè)幾乎所有領(lǐng)域的發(fā)展。如今，僅西門(mén)子工業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域，就在中國(guó)成立了8個(gè)研發(fā)中心，18個(gè)運(yùn)營(yíng)公司和41個(gè)銷(xiāo)售辦事處，設(shè)計(jì)和制造符合中國(guó)制造業(yè)市場(chǎng)需求的產(chǎn)品。我們與眾多企業(yè)建立了深厚友誼和合作伙伴關(guān)系。對(duì)于西門(mén)子來(lái)說(shuō)中國(guó)是極其重要的市場(chǎng)，是西門(mén)子第二大海外市場(chǎng)。

我們?cè)谥袊?guó)已經(jīng)擁有近32000名員工，既為中國(guó)市場(chǎng)服務(wù)，也把先進(jìn)的產(chǎn)品和解決方案以中國(guó)為基地向全球出口。我們?cè)谥袊?guó)設(shè)立了76家運(yùn)營(yíng)公司，我們?cè)谥袊?guó)各地都得到了歡迎和認(rèn)可。