随着计算机信息技术的快速发展,制造业中也开始逐步引进最新的数字化技术来改善工厂的生产效率,数字化工厂正是目前数字化技术在制造业应用最为广泛和有效的一种。数字化工厂是一种基于实际工厂情况,并建立虚拟仿真模型,用以反映和预测实际工厂行为和结果的系统。
虽然数字化工厂是现代先进制造模式下的一种重要理论体系与技术,但国内外研究界对于数字化工厂尚未进行一个统一的定义。目前国内外对数字化工厂的定义主要是以研究与应用两个方面考虑,可以分为狭义的数字化工厂与广义的数字化工厂。
广义的数字化工厂是以制造产品和提供服务的企业为核心,由核心企业以及一切相关的成员(包括核心制造企业、供应商等)构成的、是一切信息数字化的动态组织方式,这被称为广义的数字化工厂。
而狭义的数字化工厂的定义是:围绕产品、工艺与资源,实现产品设计过程数字化,在基于实际生产系统的数字化环境中,对生产过程进行计算机仿真和优化的虚拟制造方式。
可以看出,广义的数字化工厂是从供应链角度将产品从原料到成品销售等所有过程都包含在内,而狭义的数字化工厂只包括了从产品设计到产品完成加工的一段过程,是对整个产品生产过程进行合理的仿真规划的调度优化。
虽然广义的数字化工厂涉及的范围更广,考虑的优化因素更多,但是由于其系统结构较为复杂且操作可行性较低,难以真正应用到实际情况中来。而狭义的数字化工厂概念充分地考虑了目前制造业的实际困难和需求,在可实现性上也有着极大的优势。
数字化工厂是目前数字化技术在制造业应用中,最为广泛和有效的一种。数字化工厂是一种基于实际工厂情况,并建立虚拟仿真模型,用以反映和预测实际工厂行为和结果的系统。
企业数字化转型是对传统的管理模式、业务模式、商业模式进行创新再塑,进而提高效率、降低成本、实现新旧动能的转换。数字化转型的本质即借助数字化技术,促进企业与组织能够在变革的数字化世界中创造更大的价值,从而让企业获得竞争优势。
如何打造数字化工厂?
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数字化工厂是以生产产品或提供服务的制造业企业以及其一切经营活动相关联的企业构成,将其生产与经营活动的所有信息进行数字化,使得所有成员之间能够高度协同工作和资源共享,实现一种全系统的、高效的和虚拟的生产与经营环境。同时,数字化工厂具有以下几个特点:
1.数字化
数字化在网络及存储媒介上以计算机语言的形式将研发信息、制造工艺信息、企业管理信息、资源物料信息等进行存储、传递、计算、分析和运用。
2.集成化
数字化工厂的集成化是将产品的研发信息、制造工艺信息、企业管理信息等在不同层面进行时效性的集成,同时通过计算机将企业管理技术、虚拟现实技术、信息化技术等进行集成,即将各种资源、数据、子系统等进行有效的集成,进行仿真、分析、验证、优化和监控等活动。
3.虚拟化
数字化工厂构建了一个与现实工厂相对应的虚拟工厂,并将生产经营活动的信息在虚拟工厂中进行数字化的体现,这为数字化工厂的各项应用提供了虚拟性的仿真与验证。
4.动态性
数字化工厂内的研发信息、制造工艺信息、企业管理信息等随着客户需求的改变、企业运作的开展、市场机遇的变化、内部成员的变化、系统的变更而进行动态的变化,这种变化被数字化工厂实时、详细、准确的记录起来,从而实现整个数字化工厂的信息实时动态更新。
5.分布性
分布性不仅体现在系统各种信息的分布,还包括各成员的地理位置的分布等,数字化工厂支持分布式信息的储存、传递、计算、分析和运用。
6.严谨性
数字化工厂的严谨性贯穿生产经营活动的全过程,保证了各项活动的有效开展,避免错误的发生,保证了企业的利益不受损害。
7.协同性
数字化工厂的一个主要特征就是协同性,其各成员、子系统的关系错综复杂,只有各个成员、子系统之间紧密地相互协同作业,才能保证数字化工厂的正常运行。
8.互补性
数字化工厂内各成员、子系统都有各自的优势和不足,数字化工厂提供统一的平台使得各成员、子系统都承担部分责任,加强相互间的联系,弥补各自的不足,增强整体竞争优势。
数字化工厂即就是把工厂丰富多样的信息转化为可以量化的数据、数字,将这些数据、数字转码、编码成为二进制代码,引入计算机进行统一处理,这就是数字化工厂。
为了方便理解,以化工厂为例,我们是做化工这一块的,上海市应急管理局试运行了监测预警系统,我们自己的化工厂用令容网络的物联网技术将自己的信息转化为可以量化的数据、数字然后接入系统,即完成数字化,用计算机就能监测工厂的实时数据,数字、数据超过某个值就会预警,这就是数字化工厂。
简单来说:工厂设备等信息——转码、编码——录入计算机,形成模型——可量化监测、监控。
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创立、仿真、优化和重组的新的生产规划及组织方式,它包括精益规划、精益生产、敏捷制造、同步工程和虚拟制造等。数字化工厂主要有以下几个优点。
(1)缩短规划时间
数字化工厂对于工艺知识具有累计和分析功能,因此能使很多成熟的工艺知识得以方便的应用,缩减了数字化技术的工艺规划时间。
(2)缩短生产线布线周期
数字化工厂具有工艺仿真功能,可以直接向生产线的机器人等设备输出工艺执行离线程序,可以有效的、大大的减少现场实施的工作量和现场错误。
(3)提升产品制造质量
数字化工厂提供从产品设计到最终生产的全套数字化解决方案,使得设计人员和规划人员能够尽早、尽快地发现并解决问题,使其在设计阶段就能够优化产品设计、改善产品的工艺性等。
(4)降低生产成本
数字化工厂在整个生产运行阶段能够提供各种仿真支持,可以在虚拟的环境下进行预生产,进而降低企业实际生产的成本。
(5)精益生产改造
基于数字化工厂的生产线改造,可以很好的进行瓶颈点分析、多方案比较等工作,使生产改造达到精益的水平。
(6)规避生产风险
通过对各种排产计划进行数字化工厂仿真分析,可以提前分析达产、缓存区使用等情况,进而规避一些生产风险。
基于数字化工厂来组织产品设计、工艺规划和实际生产,可以为企业大大的缩短产品上市周期、加快市场的响应速度、降低设计、规划和生产成本。
建设数字化工厂的资金来源,一方面是投资者投资,另一方面有政府补贴。
数字化工厂(Digitalfactory)是指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。同时也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。
数字化本身其实就是智能的一部分,是一个入口;而智能工厂是在数字化工厂的基础上附加了物联网技术和各种智能系统等新兴技术于一体,提高生产过程可控性、减少生产线人工干预。数字化工厂是智能工厂的落脚点,而智能工厂又是工业4.0的基础和落脚点。只有实现了数字化工厂,才有可能实现工业4.0。
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