時(shí)間：2023-08-25 16:33:49
序論：在您撰寫工廠數(shù)字化規(guī)劃時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
關(guān)鍵詞：數(shù)字化工廠 CATIA DELMIA 工藝規(guī)劃 仿真優(yōu)化
中圖分類號(hào)：TU274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2014）05-0089-02
經(jīng)濟(jì)全球化促使制造企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈化。雖然制造業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，但其存在諸多結(jié)構(gòu)性矛盾，轉(zhuǎn)型升級(jí)任務(wù)緊迫且艱巨。當(dāng)前，以市場(chǎng)為導(dǎo)向，以產(chǎn)品為核心，小批量、定制化的柔性生產(chǎn)需求越來越突出。激烈的競(jìng)爭(zhēng)迫使制造企業(yè)不斷縮短研發(fā)周期，注重節(jié)能、環(huán)保要求，關(guān)注能源、資源、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，并且不斷提高相關(guān)的項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)，以提高自身核心競(jìng)爭(zhēng)力[1]。數(shù)字化工廠正是產(chǎn)生在這樣的背景之下，倡導(dǎo)工廠生產(chǎn)以信息為主導(dǎo)，綜合物質(zhì)和能量，形成最終的產(chǎn)品。
1 數(shù)字化工廠
以信息化帶動(dòng)工業(yè)化，以工業(yè)化促進(jìn)信息化，中國(guó)裝備制造業(yè)正掀起一場(chǎng)聲勢(shì)浩大的產(chǎn)業(yè)升級(jí)之路，其中，數(shù)字化工廠是關(guān)鍵技術(shù)之一。數(shù)字化工廠[2]是指以工廠全生命周期（從工廠的設(shè)計(jì)、建造、移交、運(yùn)營(yíng)到拆除）和產(chǎn)品的全生命周期（從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、產(chǎn)品制造、銷售到后期服務(wù)）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)工廠的建造過程和生產(chǎn)過程進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃、模擬仿真和管理，形成一個(gè)虛擬工廠信息平臺(tái)，并和實(shí)際工廠進(jìn)行集成，從而使整個(gè)工廠的建造和生產(chǎn)信息可以全部覆蓋和控制，使得各個(gè)環(huán)節(jié)都處于最優(yōu)狀態(tài)，保持企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。目前，數(shù)字化工廠技術(shù)已經(jīng)在航空航天、汽車、造船、機(jī)械、電子等行業(yè)得到了較為廣泛的應(yīng)用，特別是在復(fù)雜產(chǎn)品的制造企業(yè)取得了良好的效益[3]，未來，對(duì)數(shù)字化工廠技術(shù)的探索必將步步加深，其應(yīng)用范圍將也將會(huì)更加寬廣。
2 PLM解決方案平臺(tái)―達(dá)索V6平臺(tái)
達(dá)索公司是世界上頂尖PLM―產(chǎn)品全生命周期解決方案的提供者。其推出的V6平臺(tái)，可以基于統(tǒng)一的規(guī)范對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行管理和協(xié)同，并可以充分利用企業(yè)內(nèi)外部的各種資源，以系統(tǒng)工程思想為指導(dǎo)，貫穿從產(chǎn)品需求開始、經(jīng)過產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造直至產(chǎn)品服務(wù)的全生命周期的過程。在各個(gè)階段的各種信息能夠被準(zhǔn)確的定義到以三維模型為核心的技術(shù)數(shù)據(jù)包中，并始終保持上游的技術(shù)數(shù)據(jù)包能夠被下游直接重用，一直拓展到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)或服務(wù)現(xiàn)場(chǎng)[4]。其具體運(yùn)用是：在協(xié)同管理平臺(tái)ENOVIA的基礎(chǔ)上，利用CATIA強(qiáng)大的參數(shù)化及知識(shí)工程儲(chǔ)備功能，結(jié)合DELMIA規(guī)劃設(shè)計(jì)、仿真模擬的優(yōu)勢(shì)，可以完成從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、工藝實(shí)現(xiàn)、生產(chǎn)制造、運(yùn)行維護(hù)等全過程的服務(wù)。本文簡(jiǎn)要介紹基于達(dá)索V6平臺(tái)，對(duì)數(shù)字化工廠解決方案中工藝規(guī)劃和仿真優(yōu)化兩方面內(nèi)容的探索，流程圖如圖1。
3 ENOVIA完成項(xiàng)目協(xié)同管理
ENOVIA提供一個(gè)在線協(xié)同環(huán)境的PLM2.0平臺(tái)，可以將工程建設(shè)全生命周期中的項(xiàng)目管理人員、設(shè)計(jì)者、審核人和業(yè)主聯(lián)系在一起[5]。它基于web解決方案，提供IP管理平臺(tái)，在項(xiàng)目開始階段即劃分好項(xiàng)目參與者的角色，高效統(tǒng)一地實(shí)施項(xiàng)目計(jì)劃，做好溝通交流，做好工程文件實(shí)時(shí)記錄，它還是CATIA和DELMIA集成管理的平臺(tái)，統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)，保證設(shè)計(jì)文件的唯一性和時(shí)效性。
4 CATIA進(jìn)行工廠布局設(shè)計(jì)
CATIAV6[6]繼承了強(qiáng)大的參數(shù)化建模功能，并且改進(jìn)優(yōu)化了知識(shí)工程模塊，可令設(shè)計(jì)企業(yè)完善自身知識(shí)、資源、項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的積累和提升。其在快速生成工廠布局，完成工藝規(guī)劃方案，并及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改等方面具有強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。隨著設(shè)計(jì)企業(yè)知識(shí)庫(kù)的不斷充實(shí)，設(shè)計(jì)過程的模板調(diào)用將會(huì)變得更加迅捷。本文利用CATIA其提供的二次開發(fā)接口，針對(duì)企業(yè)自身設(shè)計(jì)流程的特點(diǎn)，開發(fā)了快速生成廠房插件，快速生成廠房骨架模型。并結(jié)合企業(yè)設(shè)備構(gòu)件庫(kù)，完成廠房建筑方案，生產(chǎn)設(shè)備的布局，工藝流程設(shè)計(jì)、物流方向設(shè)計(jì)等。圖2為某鑄造有限公司一期建設(shè)項(xiàng)目工廠布局設(shè)計(jì)圖。
5 DELMIA進(jìn)行仿真優(yōu)化
在工廠布局設(shè)計(jì)完成之后，根據(jù)設(shè)計(jì)模型、數(shù)據(jù)，添加已知生產(chǎn)條件，設(shè)定生產(chǎn)節(jié)拍，利用DELMIA對(duì)工廠進(jìn)行生產(chǎn)仿真模擬，通過Quest軟件對(duì)物流過程進(jìn)行分析。對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行綜合考慮，并發(fā)現(xiàn)工廠布局設(shè)計(jì)的不合理之處，逆向?qū)に囋O(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改，從而統(tǒng)一了設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的一致性，提高了分析結(jié)果的指導(dǎo)性。圖3為DELMIA
建立的仿真模型圖。
設(shè)定生產(chǎn)初始條件，環(huán)境變量，利用仿真模型得到相應(yīng)的分析結(jié)果，對(duì)生產(chǎn)的全部工序進(jìn)行平均化，調(diào)整作業(yè)負(fù)荷，從而使得各個(gè)工序作業(yè)時(shí)間盡可能相近，提高設(shè)備利用率，降低半成品的滯留和等待時(shí)間。仿真模擬使得在工廠設(shè)計(jì)的初期，就可以進(jìn)行虛擬生產(chǎn)，尋找最優(yōu)的解決方案，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。圖4、圖5為仿真模擬相應(yīng)結(jié)果。
6 結(jié)語
本文基于達(dá)索V6全生命周期解決方案的平臺(tái)，以某鑄造有限公司一期廠房建設(shè)項(xiàng)目為背景，搭建了數(shù)字化工廠方案模型，研究了在數(shù)字化工廠條件下工廠工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)的新的思路和方法，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真模擬，及時(shí)糾正設(shè)計(jì)方案的不足之處，提高了設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。本文的研究方法還有許多不足之處，希望和廣大研究者共同提高。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】 C1料場(chǎng)開采規(guī)劃綜述
中圖分類號(hào)：TV73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
1、工程概況
混凝土面板堆石壩壩頂長(zhǎng)度為408.3m，壩頂寬度為10.0m，最大壩高121.5m，大壩上游壩坡1:1.55，下游面設(shè)置三條寬3m的水平馬道，一級(jí)馬道以上坡比為1：1.6，一級(jí)馬道以下坡比為1：1.55。壩頂設(shè)有高度為3.3m的防浪墻與面板相接，壩頂高程3204.60m，壩頂設(shè)有高度為1.2m 的防浪墻與面板相接。面板頂端厚度0.3m，底部最大厚度0.65m，為不等厚面板，面板間設(shè)垂直縫；面板與趾板間設(shè)周邊縫；壩頂防浪墻與面板間設(shè)伸縮縫。
壩體自上游至下游分別為碎石土蓋重（1B）、上游壤土鋪蓋（1A）、面板（F）、墊層區(qū)（2A）、周邊縫處特殊墊層區(qū)（2B）、主堆砂礫料區(qū)（3B1）、主堆砂礫料區(qū)（3B2）、排水區(qū)（3F）以及下游壩面砌塊石護(hù)坡（3D）。壩體填筑總量507萬m3。其中墊層料、特殊墊層料采用業(yè)主提供成品砂礫石料；主堆砂礫料（3B1、3B2）、排水料（3F）主要從C1、C3砂礫石料場(chǎng)開采。
2、C1料場(chǎng)復(fù)勘結(jié)果
C1砂礫石料場(chǎng)位于壩址區(qū)下游大通河右岸出山口的門源縣蘇吉灘鄉(xiāng)燕麥圖呼村一帶Ⅰ～Ⅲ階地，呈長(zhǎng)條形沿大通河右岸展布，最大寬度約0.96km，最大長(zhǎng)度約1.3km。距壩址區(qū)最遠(yuǎn)距離約1.9km。C1料場(chǎng)按由上游至下游，由外向里，由近及遠(yuǎn)分為A、B、C、D、E、F六個(gè)區(qū)。復(fù)勘時(shí)對(duì)料場(chǎng)6個(gè)料區(qū)布置了14個(gè)探坑，進(jìn)行了37組試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明如下：
2.1C1料場(chǎng)整體料源級(jí)配連續(xù)，曲線平滑，超粒徑料較少。
2.2通過對(duì)料場(chǎng)復(fù)勘試驗(yàn)檢測(cè)資料分析，A、B、C、D、E、F區(qū)料源級(jí)配相差不大，D＜5mm的顆粒含量在18~31%，0.075mm顆粒含量為0.1~0.3%,均滿足砂礫料3B1、3B2級(jí)配包絡(luò)曲線的范圍，通過業(yè)主、監(jiān)理溝通，確定3B1、3B2料開采料源為E區(qū)和F區(qū)，即3B1、3B2料開采過程中均在E、F區(qū)同區(qū)開采；A、B、C、D區(qū)主要開采排水料、墊層料，并布置排水料、墊層料加工系統(tǒng)及篩分料堆放場(chǎng)地。
2.3根據(jù)探坑的剖面及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地形，經(jīng)測(cè)算：無用層厚度0.30～1.6m，有用層開采厚度0.9～6.0m，減去料場(chǎng)內(nèi)小河道、水坑以及墊層料和排水料加工堆放占地面積，砂礫石儲(chǔ)量650.41 萬m3，其中水上砂礫石501.03萬m3，水下砂礫石149.38萬m3。
3、料場(chǎng)規(guī)劃原則
經(jīng)對(duì)C1料場(chǎng)復(fù)勘后依據(jù)施工圖紙工程量、料場(chǎng)資料、施工進(jìn)度計(jì)劃等進(jìn)行土石方填筑壩料平衡計(jì)算。并根據(jù)本工程壩料開采、料源布置的特點(diǎn)綜合平衡和充分利用；充分考慮各料場(chǎng)的運(yùn)距、容量及其它標(biāo)段直接上壩料等因素，安排各料場(chǎng)的開采量。同時(shí)在料場(chǎng)規(guī)劃時(shí)遵循少占耕地、保護(hù)環(huán)境、統(tǒng)籌安排、減少干擾、全面規(guī)劃、統(tǒng)一布置、就近取料、料盡其用的原則。
4 料場(chǎng)開采
4.1開采程序
砂礫料開采用挖裝設(shè)備在C1砂礫石料場(chǎng)直接開采拉運(yùn)，先清除表層覆蓋層，經(jīng)試驗(yàn)合格后開采上壩。開采程序：測(cè)量放線開采施工道路修筑覆蓋層揭除分區(qū)砂礫石料開采自卸車運(yùn)輸上壩。
開采時(shí)垂直于開采主干道按條帶狀向河岸方向推進(jìn)開采。條帶寬度擬定為200m，填筑高峰時(shí)，可同時(shí)進(jìn)行幾個(gè)條帶同步開采，開采條帶間隔錯(cuò)開，以便于相鄰未開采條帶堆放覆蓋層。待一個(gè)條帶開采完畢后，將相鄰條帶堆放的覆蓋及該條帶覆蓋一同回填至已開采條帶內(nèi)。
砂礫料開采前，首先由反鏟配合自卸車將表層覆蓋層挖至相鄰條帶區(qū)，清表主要是將料場(chǎng)區(qū)表層50cm～200cm 的多年沉積物及表層有機(jī)土質(zhì)進(jìn)行清除。砂礫石料開采主要由1.6m3 反鏟挖掘機(jī)立面開采為主，20t自卸汽車?yán)\(yùn)至填筑區(qū)，平均運(yùn)距1.4km，開采深度3m～8m。若開挖的砂礫料含水量較大則需進(jìn)行堆放脫水，由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行控制；若開挖料含水量較小，則通過灑水進(jìn)行調(diào)整。在運(yùn)輸和填筑過程中含水量有損失，所以料場(chǎng)調(diào)整含水量時(shí)使含水量略大于填筑時(shí)的含水量，所超出含水量百分比按現(xiàn)場(chǎng)施工試驗(yàn)和實(shí)際天氣情況確定，保證大壩填筑時(shí)砂礫料的含水量為最優(yōu)含水量。
4.2施工方法
根據(jù)對(duì)C1進(jìn)行地質(zhì)復(fù)勘，得出以下結(jié)論C1料場(chǎng)砂礫石顆粒組成以卵礫石為主，其中400～300mm占6.84%，300～150mm占10.96%，150～5mm占60.72%，5～0.075mm占18.88%，粒徑＜0.075mm占2.6%。該料場(chǎng)碾壓后滲透系數(shù)為10-2cm/s，可直接開采上壩作主堆石料。
開采施工方法：砂礫料開采主要采用1.6m3和1.2m3液壓反鏟挖料裝車，40t自卸汽車直接拉運(yùn)上壩，對(duì)于局部開采粒徑不合格的砂礫石料，挖裝時(shí)進(jìn)行剔除。開采厚度按2m分層開采，第一層（2m）采用平采方式，利用現(xiàn)有1#主干道運(yùn)至壩面，2m以下采用立面開采，利用一級(jí)階地以下的2#主干道運(yùn)輸至壩面。幾個(gè)條狀帶開采過程中，可錯(cuò)開開采層深（時(shí)間），以滿足開采過程中料源均衡開采。在開采過程中，應(yīng)盡可能地照顧到各個(gè)時(shí)段的級(jí)配平衡。當(dāng)在施工過程中，有雨天開采料時(shí)，應(yīng)先開采堆存，經(jīng)自然脫水滿足要求時(shí)，再倒運(yùn)上壩。
5 C1料場(chǎng)施工質(zhì)量控制
5.1施工前測(cè)量人員根據(jù)設(shè)計(jì)提供的控制點(diǎn)和施工圖控制坐標(biāo)，做好各料場(chǎng)的施工規(guī)劃。
5.2應(yīng)加強(qiáng)開采料場(chǎng)分區(qū)先后施工順序的控制，嚴(yán)格上壩料級(jí)配的質(zhì)量控制，顆粒的級(jí)配應(yīng)符合規(guī)定，砂礫石的最大粒徑不應(yīng)超過設(shè)計(jì)規(guī)定值。
5.3裝車時(shí)應(yīng)控制每車料的數(shù)量相等，避免料不夠或過多，并也要按安全文明施工要求，裝料不得超過車廂板，以免沿途灑落；2A、2B料裝車每車方量應(yīng)接進(jìn)，以便等距卸料；施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按施工技術(shù)要求執(zhí)行。
5.4開采中有明確的劃分條帶，使條帶開挖邊界清晰、明確，嚴(yán)防開挖混雜和失控。
5.5拉運(yùn)料物的車輛相對(duì)固定，并且時(shí)常保持車廂及車體的干凈；不同壩料應(yīng)在車前駕駛室玻璃處做牌標(biāo)識(shí)。
6 結(jié)束語
C1料場(chǎng)通過合理的規(guī)劃開采，在施工期間間極大的保證了大壩填筑的質(zhì)量及進(jìn)度，同同時(shí)通過對(duì)C1料場(chǎng)的合理開采最大限度的提高了砂礫料的開采效率及其利用率，通過填筑后的測(cè)算納子峽水電站大壩填筑骨料利用率達(dá)到97%以上，并且為業(yè)主節(jié)約征地350畝，得到了建設(shè)各方的一直肯定，同時(shí)也為類似工程的料場(chǎng)開采積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
作者簡(jiǎn)介：
1資料與方法
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。
3.3數(shù)字化X線成像與傳統(tǒng)的增感屏-膠片成像比較有以下優(yōu)點(diǎn):①數(shù)字影像可使用計(jì)算機(jī)處理,利用光盤存儲(chǔ),進(jìn)入圖像儲(chǔ)存和傳輸系統(tǒng)(PACS)網(wǎng)絡(luò),高效、低耗、省時(shí)、省空間地實(shí)現(xiàn)圖像的儲(chǔ)存、傳輸和診斷;②輻射劑量小,比常規(guī)方式降低30%-70%,曝光劑量寬容度大于普通平片,量子檢出效率(DQE)高達(dá)60%以上,X線劑量利用率高;③對(duì)比度分辨力高,圖像密度分辨率高成像質(zhì)量好,診斷信息量大,可以充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)對(duì)圖像的后處理功能,通過窗技術(shù)調(diào)節(jié)更精細(xì)地觀察感興趣區(qū)域的細(xì)節(jié),從而提高診斷信息的使用效率。
共同推進(jìn)長(zhǎng)吉圖開發(fā)開放先導(dǎo)區(qū)規(guī)劃實(shí)施合作備忘錄
本刊訊(記者馬鈺 鄭瑋報(bào)道)3月11日,國(guó)土資源部與吉林省政府在北京簽署共同推進(jìn)長(zhǎng)吉圖開發(fā)開放先導(dǎo)區(qū)規(guī)劃實(shí)施合作備忘錄。國(guó)土資源部部長(zhǎng)徐紹史、吉林省省委書記孫政才、省長(zhǎng)王儒林出席簽字儀式。吉林省副省長(zhǎng)王守臣和國(guó)土資源部副部長(zhǎng)鹿心社代表雙方在備忘錄上簽字。
此次簽署規(guī)劃實(shí)施合作備忘錄,將合力推動(dòng)長(zhǎng)吉圖開發(fā)開放先導(dǎo)區(qū)建設(shè),同時(shí)也將部省合作推向新階段。合作備忘錄涉及長(zhǎng)吉圖區(qū)域建設(shè)用地統(tǒng)籌、耕地保護(hù)機(jī)制構(gòu)建、節(jié)約集約用地等國(guó)土資源管理的許多重要方面,針對(duì)性強(qiáng),內(nèi)容豐富。雙方表示將加強(qiáng)溝通協(xié)作,抓好備忘錄各項(xiàng)任務(wù)的落實(shí),堅(jiān)持改革創(chuàng)新和規(guī)范管理,促進(jìn)長(zhǎng)吉圖地區(qū)又好又快發(fā)展,進(jìn)而帶動(dòng)吉林全面振興。
《水庫(kù)大壩與生態(tài)環(huán)境保護(hù)論壇》在北京隆重召開
本刊訊(記者吉吉吉報(bào)道) 2月27日,由中國(guó)大壩協(xié)會(huì)、中國(guó)水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)和中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會(huì)網(wǎng)絡(luò)科普聯(lián)盟共同組織的《水庫(kù)大壩與生態(tài)環(huán)境保護(hù)論壇》在北京隆重召開。本次論壇以“節(jié)能減排及氣候變化形勢(shì)下的新要求”為主題,是以往舉辦的《綠色能源論壇》系列的延續(xù)。
論壇旨在根據(jù)中國(guó)在聯(lián)合國(guó)2009年根本哈根氣候大會(huì)上承諾的減排目標(biāo),探討水庫(kù)大壩水電建設(shè)在節(jié)能減排及改善氣候變化等方面的作用和影響,尋求我國(guó)的水庫(kù)大壩以及水電建設(shè)適應(yīng)新形勢(shì),遵循國(guó)家政策導(dǎo)向,與時(shí)俱進(jìn)的發(fā)展道路。論壇由中國(guó)水利水電科學(xué)研究院副院長(zhǎng)胡春宏主持。原水利部汪恕誠(chéng)部長(zhǎng)、國(guó)家能源咨詢專家委員會(huì)主任徐錠明、國(guó)家能源局可再生能源處處長(zhǎng)熊敏峰以及來自中國(guó)水利水電科學(xué)研究院、水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院、中國(guó)社會(huì)科學(xué)院可持續(xù)發(fā)展研究中心、環(huán)境保護(hù)部環(huán)境工程評(píng)價(jià)中心、中國(guó)水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)、中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會(huì)網(wǎng)絡(luò)科普聯(lián)盟、光華科普教育基金會(huì)等單位的專家代表出席了論壇。
針對(duì)論壇上一些專家記者們關(guān)于我國(guó)水利水電建設(shè)的速度是過快,還是太慢了的不同看法。汪恕誠(chéng)在論壇的總結(jié)講話中指出,水電建設(shè)需要較長(zhǎng)的周期才能見效,要完成我國(guó)的政府在2020年非化石能源達(dá)到15%的目標(biāo),我們從現(xiàn)在起必須要加快水電開發(fā)的速度,否則,就要來不及了。對(duì)于會(huì)議上某些具體的水電站對(duì)生態(tài)環(huán)境的利大弊還是弊大于利的爭(zhēng)論,汪恕誠(chéng)強(qiáng)調(diào),根據(jù)我國(guó)目前的發(fā)展和能源需求現(xiàn)狀,水電的生態(tài)環(huán)境影響只是對(duì)流域范圍的,但如果不開發(fā)建設(shè)水電影響破壞的將是全球的生態(tài)環(huán)境。某些關(guān)于水電生態(tài)環(huán)境的爭(zhēng)論完全不是一個(gè)層次上的問題。國(guó)家發(fā)展的現(xiàn)狀和國(guó)際社會(huì)的減排壓力要求我們必須要大力開發(fā)水電,任何人、任何組織也不可能阻擋和改變這個(gè)大趨勢(shì)。
經(jīng)過交流探討,到會(huì)的專家代表們建議,應(yīng)該扭轉(zhuǎn)我國(guó)輿論宣傳中妖魔化水電的傾向,盡快改變當(dāng)前我國(guó)大型水電站建設(shè)被各種各樣爭(zhēng)論所擱置的現(xiàn)狀。站在保護(hù)全球生態(tài)環(huán)境的高度上,加速水利水電的開發(fā),減少溫室氣體排放,實(shí)現(xiàn)我國(guó)政府的莊嚴(yán)承諾,保護(hù)好全球的生態(tài)環(huán)境。
T5升級(jí):可持續(xù)發(fā)展的照明布局
本刊訊(記者蘇云峰報(bào)道) 近日,全球照明業(yè)的著名公司飛利浦在江蘇省儀征市的生產(chǎn)基地舉辦了全新一代T5熒光燈的上市儀式。據(jù)主辦方介紹,預(yù)計(jì)今年該基地的T5光源產(chǎn)量將達(dá)到新紀(jì)錄的3000萬支,同時(shí),這也標(biāo)志著飛利浦這一在華投資達(dá)到6億元的新工廠進(jìn)入了成熟的發(fā)展階段:產(chǎn)能在得到充分釋放的同時(shí),產(chǎn)品的性能和流水線的整體水平都已與世界先進(jìn)水平同列。據(jù)記者了解,在節(jié)能減排成為全球趨勢(shì)和基本國(guó)策的前提下,飛利浦作為照明行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者,希望進(jìn)一步推動(dòng)低能效照明向節(jié)能照明的綠色轉(zhuǎn)換和加速變革。以節(jié)能照明的發(fā)展為先聲,加快低碳建筑的發(fā)展,也將成為全行業(yè)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的可行性選擇。
【關(guān)鍵詞】數(shù)字化工廠工藝規(guī)劃仿真優(yōu)化
中圖分類號(hào)：S220文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
1引言
圍繞激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，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、產(chǎn)品差異化等壓力。如何快速適應(yīng)市場(chǎng)的變化，實(shí)現(xiàn)從“以產(chǎn)定銷”到“按訂單生產(chǎn)”模式轉(zhuǎn)變？數(shù)字化工廠提供了較為理想的解決方案。
2 數(shù)字化工廠概述
數(shù)字化工廠是BIM(建筑信息模型)技術(shù)、現(xiàn)代數(shù)字制造技術(shù)與計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，同時(shí)具有其鮮明的特征。
2.1數(shù)字化工廠
2.1.1數(shù)字化工廠的概念
數(shù)字化工廠是以產(chǎn)品全生命周期的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，根據(jù)虛擬制造原理，在虛擬環(huán)境中，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行仿真、優(yōu)化和重組的新的生產(chǎn)組織方式。它是在設(shè)計(jì)建造階段，建立全面、詳實(shí)的信息，包括材料、工藝、設(shè)備運(yùn)行管理等全生命周期的信息檔案數(shù)據(jù)庫(kù)，利用BIM(建筑信息模型)技術(shù)指導(dǎo)建筑物、構(gòu)筑物及設(shè)備的科學(xué)使用和維護(hù)，為信息化、標(biāo)準(zhǔn)化管理提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)平臺(tái)，加上CAD、EEP、MEP等應(yīng)用管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠控制系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)字化信息的有效傳遞，既鏈接了生產(chǎn)過程的各個(gè)環(huán)節(jié)，又與企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理相互聯(lián)系，進(jìn)而把整個(gè)企業(yè)數(shù)字化的資金信息、物流信息、生產(chǎn)裝置狀態(tài)信息、生產(chǎn)效率信息、生產(chǎn)能力信息、市場(chǎng)信息、采購(gòu)信息以及企業(yè)所必須的控制目標(biāo)都實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、全面、系統(tǒng)地提供給決策者和管理者，幫助企業(yè)決策者和管理者提高決策的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性以及管理者的效率，從而實(shí)現(xiàn)管理和控制數(shù)字化、一體化的目標(biāo)。
2.1.2數(shù)字化工廠的優(yōu)勢(shì)
數(shù)字化工廠利用其工廠布局、工藝規(guī)劃和仿真優(yōu)化等功能手段，改變了傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)的理念，給現(xiàn)代化工業(yè)帶來了新的技術(shù)革命，其優(yōu)勢(shì)作用較為明顯。
預(yù)規(guī)劃和靈活性生產(chǎn)：利用數(shù)字化工廠技術(shù)，整個(gè)企業(yè)在設(shè)計(jì)之初就可以對(duì)工廠布局、產(chǎn)品生產(chǎn)水平與能力等進(jìn)行預(yù)規(guī)劃，幫助企業(yè)進(jìn)行評(píng)估與檢驗(yàn)。同時(shí)，數(shù)字化工廠技術(shù)的應(yīng)用使得工廠設(shè)計(jì)不再是各部門單一地流水作業(yè)，各部門成為一個(gè)緊密聯(lián)系的有機(jī)整體，有助于工廠建設(shè)過程中的靈活協(xié)調(diào)與并行處理。此外，在工廠生產(chǎn)過程中能夠最大程度地關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)鏈上的各節(jié)點(diǎn)，增強(qiáng)生產(chǎn)、物流、管理過程中的靈活性和自動(dòng)化水平。
縮短產(chǎn)品上市時(shí)間、提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力：數(shù)字化工廠能夠根據(jù)市場(chǎng)需求的變化，快速、方便地對(duì)新產(chǎn)品進(jìn)行虛擬化仿真設(shè)計(jì)，加快了新產(chǎn)品設(shè)計(jì)成形的進(jìn)度。同時(shí)，通過對(duì)新產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)過程進(jìn)行模擬仿真與優(yōu)化，保證了新產(chǎn)品生產(chǎn)過程的順利性與產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性，加快了產(chǎn)品的上市時(shí)間，在企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)中占得先機(jī)。
節(jié)約資源、降低成本、提高資金效益：通過數(shù)字化工廠技術(shù)方便地進(jìn)行產(chǎn)品的虛擬設(shè)計(jì)與驗(yàn)證，最大程度地降低了物理原型的生產(chǎn)與更改，從而有效地減少資源浪費(fèi)、降低產(chǎn)品開發(fā)成本。同時(shí)，充分利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)資料（客戶需求、生產(chǎn)原料、設(shè)備狀況等）進(jìn)行生產(chǎn)仿真與預(yù)測(cè)，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行預(yù)先判斷與決策，從而提高生產(chǎn)收益與資金使用效益。
提升產(chǎn)品質(zhì)量水平：利用數(shù)字化工廠技術(shù)，能夠?qū)Ξa(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品原料、生產(chǎn)過程等進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)與統(tǒng)籌安排，降低設(shè)計(jì)與生產(chǎn)制造之間的不確定性，從而提高產(chǎn)品數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性，方便地進(jìn)行質(zhì)量規(guī)劃，提升質(zhì)量水平。
2.2數(shù)字化工廠的差異性
“數(shù)字化工廠”貫穿整個(gè)工藝設(shè)計(jì)、規(guī)劃、驗(yàn)證、直至車間生產(chǎn)工藝整個(gè)制造過程，在實(shí)施過程需要注意系統(tǒng)集成方面的問題，“數(shù)字化工廠”不是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，規(guī)劃時(shí)，需要與設(shè)計(jì)部門的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。所以，“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，整個(gè)集成的底部是PLM構(gòu)架。
同時(shí)，類似于PDM系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)，每個(gè)企業(yè)都有自己的流程和規(guī)范，考慮到很多人都在一個(gè)環(huán)境中協(xié)同工作（工藝工程師、設(shè)計(jì)工程師、零件和工具制造者、外包商、供應(yīng)商以及生產(chǎn)工程師等），隨時(shí)會(huì)創(chuàng)建大量的數(shù)據(jù)，所以，“數(shù)字化工廠”規(guī)劃系統(tǒng)也存在客戶化定制的要求，如操作界面、流程規(guī)范、輸出等，主要是便于使用和存取等。
3 數(shù)字化工廠的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用
數(shù)字化工廠以突出的功能優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)，尤其是制造業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用，但其實(shí)現(xiàn)過程也涉及多種關(guān)鍵技術(shù)。
3.1數(shù)字化工廠的關(guān)鍵技術(shù)
數(shù)字化工廠涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要有：數(shù)字化建模技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、優(yōu)化仿真技術(shù)、應(yīng)用生產(chǎn)技術(shù)。
數(shù)字化建模技術(shù)：數(shù)字化工廠是建立在數(shù)字化模型基礎(chǔ)上的虛擬仿真系統(tǒng)，輸入數(shù)字化工廠的各種制造資源、工藝數(shù)據(jù)、CAD數(shù)據(jù)等要求建立離散化數(shù)學(xué)模型，才能在數(shù)字化工廠軟件系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行各種數(shù)字仿真與分析。數(shù)字化模型的準(zhǔn)確性關(guān)系到對(duì)實(shí)際系統(tǒng)真實(shí)反映的精度，對(duì)于后續(xù)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)過程的模擬仿真具有較大的影響。因此，數(shù)字化建模技術(shù)作為數(shù)字化工廠的技術(shù)基礎(chǔ)，其作用十分關(guān)鍵
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠提供一種具有沉浸性、交互性和構(gòu)想性的多維信息空間，方便實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，使用戶能身臨其境地感受開發(fā)的產(chǎn)品，具有很好地直觀性，在數(shù)字化工廠中具有廣泛的應(yīng)用前景。虛擬技術(shù)的實(shí)現(xiàn)水平，很大程度上影響著數(shù)字化工廠系統(tǒng)的可操作性，同時(shí)也影響著用戶對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)過程判斷的正確性。
優(yōu)化仿真技術(shù)：優(yōu)化仿真技術(shù)是數(shù)字化工廠的價(jià)值所在，根據(jù)建立的數(shù)字化模型與仿真系統(tǒng)給出的仿真結(jié)果及其各種預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，分析虛擬生產(chǎn)過程中的可能存在的各種問題和潛在的優(yōu)化方案等，進(jìn)而優(yōu)化生產(chǎn)過程、提高生產(chǎn)的可靠性與產(chǎn)品質(zhì)量，最終提高企業(yè)的效益。由此可見，優(yōu)化仿真技術(shù)水平對(duì)于能否最大限度地發(fā)揮企業(yè)效益、提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力具有十分重要的作用，其優(yōu)化技術(shù)的自動(dòng)化、智能化水平尤為關(guān)鍵。
應(yīng)用生產(chǎn)技術(shù)：數(shù)字化工廠通過建模仿真提供一整套較為完善的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝開發(fā)與生產(chǎn)流程，但是作為生產(chǎn)自動(dòng)化的需要，數(shù)字化工廠系統(tǒng)要求能夠提供各種可以直接應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)的設(shè)備控制程序以及各種是生產(chǎn)需要的工序、報(bào)表文件等。各種友好、優(yōu)良的應(yīng)用接口，能夠加快數(shù)字化設(shè)計(jì)向?qū)嶋H生產(chǎn)應(yīng)用的轉(zhuǎn)化進(jìn)程。
3.2常見數(shù)字化工廠軟件
由于數(shù)字化工廠技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的優(yōu)越性，各知名企業(yè)競(jìng)相開發(fā)各種數(shù)字化工廠軟件，其中較為常見、應(yīng)用最為廣泛的數(shù)字化工廠軟件主要有eM-Power和Demia等。
eM-Power是由美國(guó)的Tecnomatix技術(shù)公司開發(fā)的數(shù)字化工廠軟件，它在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。該軟件架構(gòu)是建立在Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)之上的三層結(jié)構(gòu)，它為企業(yè)用戶提供零件制造解決方案、裝配規(guī)劃、工廠及生產(chǎn)線設(shè)計(jì)和優(yōu)化、產(chǎn)品質(zhì)量和人員績(jī)效等主要功能。這些主要的功能模塊建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)eM_Server中，實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)制造過程的信息共享。2007年以來，西門子公司在收購(gòu)了UGS（UGS于2004年收購(gòu)了Tecnomatix）的基礎(chǔ)上，推出了功能更為強(qiáng)大的Teamcenter 8和Tecnomatix 9，提供工廠設(shè)計(jì)及優(yōu)化、制造工藝管理、裝配規(guī)劃與驗(yàn)證、開發(fā)、仿真和調(diào)試自動(dòng)的制造過程和質(zhì)量管理等功能，在各大企業(yè)具有廣泛應(yīng)用。
Delmia是由法國(guó)的Dassault公司開發(fā)的數(shù)字化工廠解決方案，該解決方案是構(gòu)建在Dassault公司的PLM結(jié)構(gòu)的頂層，由其專用數(shù)據(jù)庫(kù)（PPR-Hub）統(tǒng)一管理。Delmia的體系結(jié)構(gòu)主要包括：面向制造過程設(shè)計(jì)的（DPE）、面向物流過程分析的（QUEST）、面向裝配過程分析的（DPM）、面向人機(jī)分析的（Human）、面向虛擬現(xiàn)實(shí)仿真的（Envision）、面向機(jī)器人仿真的（Robotics）、面向虛擬數(shù)控加工方針的（VNC）、面向系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成的（PPR Navigato）等。它主要由面向數(shù)字化工藝規(guī)劃模塊、數(shù)字化仿真平臺(tái)工具集以及車間現(xiàn)場(chǎng)制造執(zhí)行系統(tǒng)的集成模塊等組成。
3.3數(shù)字化工廠的應(yīng)用
數(shù)字化工廠是信息化技術(shù)發(fā)展過程中出現(xiàn)的一種新的企業(yè)組織形式，是促進(jìn)企業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的新興技術(shù)，目前主要應(yīng)用在汽車制造、航空航天等大型制造企業(yè)。
3.3.1數(shù)字化工廠技術(shù)在汽車行業(yè)的應(yīng)用。
目前，數(shù)字化工廠技術(shù)在國(guó)內(nèi)外汽車制造業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。在國(guó)外，如通用汽車公司使用Tecnmatix eMPower的解決方案，大大縮短了通用公司從新產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造到投放市場(chǎng)的時(shí)間，同時(shí)提升了其產(chǎn)品質(zhì)量。奧迪公司使用eM-Plant進(jìn)行物流規(guī)劃仿真，如A3 Sportback項(xiàng)目。通過物流規(guī)劃仿真不僅使得整個(gè)生產(chǎn)物流供應(yīng)鏈之間建立起了緊密有序的聯(lián)系，同時(shí)也方便對(duì)物流方案進(jìn)行先期評(píng)估和可行性分析。在國(guó)內(nèi)，如一汽大眾在車身主拼線工藝設(shè)計(jì)中采用數(shù)字化工廠技術(shù)，改善了車身焊接工藝，提高車身焊接質(zhì)量。上海大眾在發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和產(chǎn)品總裝領(lǐng)域采用數(shù)字化工廠技術(shù)，大幅提升了公司的制造技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量。目前，華晨金杯公司引進(jìn)西門子的Tecnomatix軟件，對(duì)產(chǎn)品的總裝工藝進(jìn)行數(shù)字化改造。
3.3.2數(shù)字化工廠技術(shù)在飛機(jī)制造業(yè)的應(yīng)用。
在飛機(jī)制造業(yè)，數(shù)字化工廠技術(shù)的先進(jìn)性也得到了充分體現(xiàn)。如美國(guó)的洛克希德馬丁公司在F35研制過程中，采用數(shù)字化工廠技術(shù)縮短了2/3的研制周期，降低了50%的研制成本，開創(chuàng)了航空數(shù)字化制造的先河。有如波音787飛機(jī)在研制過程中采用基于Delmia的數(shù)字化工廠技術(shù)，實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)品的虛擬樣機(jī)?？湛虯380飛機(jī)采用虛擬裝配方案，實(shí)現(xiàn)整機(jī)的三維虛擬裝配仿真和驗(yàn)證。不僅國(guó)外飛機(jī)制造企業(yè)在其產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)過程中使用數(shù)字化工廠技術(shù)，國(guó)內(nèi)的飛機(jī)制造企業(yè)也是如此。如上海飛機(jī)制造廠利用數(shù)字化工廠技術(shù)在三維環(huán)境中進(jìn)行人工裝配操作的數(shù)字化模擬，提高了人工操作的標(biāo)準(zhǔn)化。而西安航空動(dòng)力控制公司則采用Tecnomatix的數(shù)字化工廠軟件對(duì)其異型件生產(chǎn)線進(jìn)行仿真和優(yōu)化，進(jìn)行技術(shù)改造探索。
3.3.3數(shù)字化工廠在鑄造行業(yè)的探索
共享鑄鋼團(tuán)《數(shù)字化工廠示范工程》擬運(yùn)用先進(jìn)制造理念（如虛擬制造、智能制造、綠色制造、柔性制造等）和先進(jìn)鑄造技術(shù)、方法，結(jié)合共享集團(tuán)在鑄造行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的制造、技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)，全面融合先進(jìn)信息化技術(shù)，建設(shè)數(shù)字化模樣生產(chǎn)線、數(shù)字化柔性造型生產(chǎn)線、智能化熔煉控制系統(tǒng)、智能體聯(lián)合控制的鑄件精整線、數(shù)字化在線檢測(cè)等綜合集成的數(shù)字化鑄造工廠，在“多品種、小批量、快捷”鑄造生產(chǎn)方面達(dá)到同行業(yè)領(lǐng)先水平，建成一座在鑄造行業(yè)領(lǐng)先的“數(shù)字化、柔性化、綠色、高效”鑄造工廠，集成并創(chuàng)造數(shù)字化鑄造新模式。
4結(jié)束語
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字化工廠技術(shù)不斷與現(xiàn)代企業(yè)相結(jié)合，已成為提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的新動(dòng)力。在當(dāng)前企業(yè)發(fā)展的新形勢(shì)下，數(shù)字化工廠技術(shù)出現(xiàn)了新的趨勢(shì)。首先，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在數(shù)字化工廠中的應(yīng)用，提升數(shù)字化工廠的現(xiàn)場(chǎng)可操作性；其次，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，拓展數(shù)字化工廠網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)能力；最后，數(shù)字化工廠的智能化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)虛擬仿真與企業(yè)真實(shí)生產(chǎn)的無縫鏈接，打造真正的智能數(shù)字化工廠。
作者簡(jiǎn)介
郭兆祥（1976-）男，碩士研究生，從事技術(shù)質(zhì)量管理工作。
參考文獻(xiàn).
[1]李險(xiǎn)峰.DELMIA讓數(shù)字化工廠成為現(xiàn)實(shí)[J].CAD/CAM與制造業(yè)信息化，2006，(9)：48-50.
【關(guān)鍵詞】數(shù)字化工廠；仿真；虛擬制造
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)過程的解決方案也越來越成為研究的熱點(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，通過對(duì)生產(chǎn)過程進(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)部門和制造工藝部門可以在產(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)加工工藝過程進(jìn)行三維仿真，仿真工藝路線，刀具切換，裝夾過程等。虛擬裝配設(shè)計(jì)與驗(yàn)證是提供一個(gè)虛擬制造環(huán)境來規(guī)劃驗(yàn)證和評(píng)價(jià)產(chǎn)品的裝配制造過程和裝配制造方法，檢驗(yàn)裝配過程是否存在錯(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)合起來來分析產(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)問題、解決問題的目的。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)過程管理。成為數(shù)字化工廠，首先要做到柔性制造，即通過自動(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)，即借助虛擬化過程來檢驗(yàn)整個(gè)生產(chǎn)過程，驗(yàn)證產(chǎn)品。
國(guó)內(nèi)制造企業(yè)通過利用數(shù)字化工廠技術(shù)能夠帶來的收益包括：
（1）在3D的環(huán)境下進(jìn)行制造工藝過程的設(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、直至車間生產(chǎn)工藝整個(gè)制造過程，不是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，需要與設(shè)計(jì)部門的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，整個(gè)集成的底部是PLM構(gòu)架。所以，需要與其他部門的信息系統(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)專業(yè)部門的全力配合，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)施過程中，需根據(jù)自己的生產(chǎn)制造的實(shí)際過程和企業(yè)資源條件來決定，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)
[1]張浩，樊留群，馬玉敏，等.數(shù)字化工廠技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003：5-12.
關(guān)鍵詞：數(shù)字化工廠；關(guān)鍵技術(shù)；制造數(shù)字化
數(shù)字化工廠是以制造產(chǎn)品和提供服務(wù)的企業(yè)為核心，由核心企業(yè)以及一切相關(guān)聯(lián)的成員構(gòu)成，使所有運(yùn)營(yíng)信息數(shù)字化的動(dòng)態(tài)“組織”。通過數(shù)字化工廠信息系統(tǒng)有效地組織控制人流、物流、資金流和信息流，實(shí)現(xiàn)組織內(nèi)部所有成員之間的高度協(xié)作和資源共享，為客戶提供滿意的產(chǎn)品和服務(wù)。而數(shù)字化工廠工作流管理系統(tǒng)作為數(shù)字化工廠信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是協(xié)調(diào)數(shù)字化工廠成員內(nèi)部、成員相互間的各項(xiàng)活動(dòng)的具體執(zhí)行者。數(shù)字化工廠是指以產(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。是現(xiàn)代數(shù)字制造技術(shù)與計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，同時(shí)具有其鮮明的特征。它的出現(xiàn)給基礎(chǔ)制造業(yè)注入了新的活力，主要作為溝通產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品制造之間的橋梁。
一、數(shù)字化工廠概述
數(shù)字化工廠（DF）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。在設(shè)計(jì)部分，CAD和PDM系統(tǒng)的應(yīng)用已相當(dāng)普及；在生產(chǎn)部分，ERP等相關(guān)的信息系統(tǒng)也獲得了相當(dāng)?shù)钠占?，但在解決“如何制造工藝設(shè)計(jì)”這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)上，大部分國(guó)內(nèi)企業(yè)還沒有實(shí)現(xiàn)有效的計(jì)算機(jī)輔助治理機(jī)制，“數(shù)字化工廠”技術(shù)與系統(tǒng)作為新型的制造系統(tǒng)，緊承著虛擬樣機(jī)（VP）和虛擬制造（VM）的數(shù)字化輔助工程，提供了一個(gè)制造工藝信息平臺(tái)，能夠?qū)φ麄€(gè)制造過程進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃，模擬仿真和治理，并將制造信息及時(shí)地與相關(guān)部分、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?！皵?shù)字化工廠”規(guī)劃系統(tǒng)通過同一的數(shù)據(jù)平臺(tái)，通過具體的規(guī)劃設(shè)計(jì)和驗(yàn)證預(yù)見所有的制造任務(wù)，在進(jìn)步質(zhì)量的同時(shí)減少設(shè)計(jì)時(shí)間，加速產(chǎn)品開發(fā)周期，消除浪費(fèi)，減少為了完成某項(xiàng)任務(wù)所需的資源數(shù)目等，實(shí)現(xiàn)主機(jī)廠內(nèi)部、生產(chǎn)線供給商、工裝夾具供給商等的并行工程。數(shù)字化工廠（DF）是企業(yè)數(shù)字化輔助工程新的發(fā)展階段，包括產(chǎn)品開發(fā)數(shù)字化、生產(chǎn)準(zhǔn)備數(shù)字化、制造數(shù)字化、管理數(shù)字化、營(yíng)銷數(shù)字化。除了要對(duì)產(chǎn)品開發(fā)過程進(jìn)行建模與仿真外，還要根據(jù)產(chǎn)品的變化對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的重組和運(yùn)行進(jìn)行仿真，使生產(chǎn)系統(tǒng)在投入運(yùn)行前就了解系統(tǒng)的使用性能，分析其可靠性、經(jīng)濟(jì)性、質(zhì)量、工期等，為生產(chǎn)過程優(yōu)化和網(wǎng)絡(luò)制造提供支持。
二、數(shù)字化工廠的關(guān)鍵技術(shù)
通常研究的制造系統(tǒng)是非線性離散化系統(tǒng)，需要建立產(chǎn)品模型、資源模型制造設(shè)備、材料、能源、工夾具、生產(chǎn)人員和制造環(huán)境等、工藝模型工藝規(guī)則、制造路線等以及生產(chǎn)管理模型系統(tǒng)的限制和約束關(guān)系。數(shù)字化工廠是建立在模型基礎(chǔ)上的優(yōu)化仿真系統(tǒng)，所數(shù)字化建模技術(shù)是數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)。隨著虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行產(chǎn)品零件的三維造型、裝配分析和數(shù)控加模擬技術(shù)以及以上程分析技術(shù)不斷發(fā)展和完善，這種技術(shù)進(jìn)一步向制造過程領(lǐng)域發(fā)展。數(shù)字化建模的基礎(chǔ)上，對(duì)制造系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、加工能力等各方面進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真優(yōu)化。隨著三維造型技術(shù)發(fā)展，三維實(shí)體造型技術(shù)已得到普遍的應(yīng)用。具有沉浸性的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，使用戶能身臨其境地感受產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程和制造過程，使仿真的旁觀者成為虛擬環(huán)境的組成部分。數(shù)字化工，軟件模塊之間以及和其他軟件模塊之間的信息交換和集成。虛擬環(huán)境的下具集、各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工具、設(shè)備控制程序的生成器、各種報(bào)表的輸出工具等。
三、數(shù)字化工廠的解決方案
（一）產(chǎn)品研發(fā)的數(shù)字化和虛擬化
數(shù)字化工廠通過使用CAX等軟件，建立產(chǎn)品的邏輯、幾何、功能、性能和關(guān)聯(lián)等模型，實(shí)現(xiàn)基于模型的產(chǎn)品定義與關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)，在虛擬的數(shù)字世界中完成多學(xué)科優(yōu)化、協(xié)同設(shè)計(jì)、優(yōu)化分析、制造試驗(yàn)仿真及模擬產(chǎn)品的制造和運(yùn)營(yíng)過程（包括虛擬工廠、生產(chǎn)線布局、物流等）。同時(shí)，通過PLM與ERP/MES等集成，實(shí)現(xiàn)三維模型、數(shù)字化工藝指令等信息向生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的推送，并與質(zhì)量、采購(gòu)、物流等部門進(jìn)行共享。各部門依據(jù)這些共享信息即可開展相應(yīng)的零部件生產(chǎn)、原材料采購(gòu)、產(chǎn)品驗(yàn)收和產(chǎn)品確認(rèn)等工作。
（二）生產(chǎn)過程的精益化和標(biāo)準(zhǔn)化
數(shù)字化工廠是按照精益思想建設(shè)的，通過對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化整合，并制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化操作規(guī)程，確保車間生產(chǎn)節(jié)奏更加緊湊和有序。它使用ERP統(tǒng)一管理和下達(dá)生產(chǎn)指令，使用MES和數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度、物料追蹤、數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、工位操作、包裝發(fā)貨等生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)全過程的管理，并將檢測(cè)結(jié)果與PLM中設(shè)計(jì)模型進(jìn)行快速對(duì)比，形成從虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)到實(shí)際生產(chǎn)制造的閉環(huán)產(chǎn)品質(zhì)量控制，實(shí)現(xiàn)從原料進(jìn)廠到產(chǎn)品出廠的生產(chǎn)過程自動(dòng)化、裝備制造信息化和智能化、生產(chǎn)過程的高度透明化。
（三）車間生產(chǎn)的自動(dòng)化和集成化
數(shù)字化工廠車間生產(chǎn)自動(dòng)化是在統(tǒng)一通信、統(tǒng)一編程以及統(tǒng)一IT架構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過高運(yùn)行可靠性和可用性的數(shù)據(jù)鏈路（物聯(lián)網(wǎng)及工業(yè)網(wǎng)等），把生產(chǎn)制造過程中眾多獨(dú)立的產(chǎn)品、工具與關(guān)聯(lián)的服務(wù)進(jìn)行集成，支持自動(dòng)化控制、制造執(zhí)行和企業(yè)資源管理等系統(tǒng)的完美整合。并將網(wǎng)絡(luò)與通信、傳感器與感知、自動(dòng)檢測(cè)、人機(jī)交互與專家系統(tǒng)等智能化技術(shù)加入車間制造單元與生產(chǎn)線中，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自優(yōu)化、自重構(gòu)、自診斷，形成高度的柔性生產(chǎn)方式，達(dá)到信息技術(shù)和制造技術(shù)深度融合的目的，使得高度智能的快速生產(chǎn)成為可能。
四、結(jié)束語
綠色和人文是數(shù)字化工廠的重要特征，所以數(shù)字化工廠的建設(shè)不僅要求體現(xiàn)數(shù)字化、自動(dòng)化和智能化元素，還要符合綠色人文的需求。它一方面用自動(dòng)化設(shè)備來減輕人員的體力消耗和精神壓力，以及用持續(xù)的職業(yè)發(fā)展規(guī)劃來延長(zhǎng)員工的工作壽命和工作質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
