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数字化工厂的构建
数字化工厂的构建
【摘要】本文阐述了数字化工厂的相关概念,综述了制造企业通过工厂设计与建造、产品设计、制造工艺设计、产品仿真、虚拟试生产等多个环节的数字化,实现“按订单生产”模式的转变。
【关键词】数字化工厂工艺规划仿真优化
中图分类号:S220文献标识码: A
1引言
围绕激烈的市场竞争,制造企业已经意识到他们正面临着巨大的时间、成本、质量、产品差异化等压力。如何快速适应市场的变化,实现从“以产定销”到“按订单生产”模式转变?数字化工厂提供了较为理想的解决方案。
2 数字化工厂概述
数字化工厂是BIM(建筑信息模型)技术、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。


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仿真、优化和重组的新的生产组织方式。它是在设计建造阶段,建立全面、详实的信息,包括材料、工艺、设备运行管理等全生命周期的信息档案数据库,利用BIM(建筑信息模型)技术指导建筑物、构筑物及设备的科学使用和维护,为信息化、标准化管理提供数据基础平台,加上CAD、EEP、MEP等应用管理系统,实现工厂控制系统内部数字化信息的有效传递,既链接了生产过程的各个环节,又与企业经营管理相互联系,进而把整个企业数字化的资金信息、物流信息、生产装置状态信息、生产效率信息、生产能力信息、市场信息、采购信息以及企业所必须的控制目标都实时、准确、全面、系统地提供给决策者和管理者,帮助企业决策者和管理者提高决策的实时性和准确性以及管理者的效率,从而实现管理和控制数字化、一体化的目标。

数字化工厂利用其工厂布局、工艺规划和仿真优化等功能手段,改变了传统工业生产的理念,给现代化工业带来了新的技术革命,其优势作用较为明显。
预规划和灵活性生产:利用数字化工厂技术,整个企业在设计之初就可以对工厂布局、产品生产水平与能力等进行预规划,帮助企业进行评估与检验。同时,数字化工厂技术的应用使得工厂设计不再是各部门单一地流水作业,各部门成为一个紧密联系的有机整体,有助于工厂建设过程中的灵活协调与并行处理。此外,在工厂生产过程中能够最大程度地关联产业链上的各节点,增强生产、物流、管理过程中的灵活性和自动化水平。
缩短产品上市时间、提高产品竞争力:数字化工厂能够根据市场需求的变化,快速、方便地对新产品进行虚拟化仿真设计,加快了新产品设计成形的进度。同时,通过对新产品的生产工艺、生产过程进行模拟仿真与优化,保证了新产品生产过程的顺利性与产品质量的可靠性,加快了产品的上市时间,在企业间的竞争中占得先机。
节约资源、降低成本、提高资金效益:通过数字化工厂技术方便地进行产品的虚拟设计与验证,最大程度地降低了物理原型的生产与更改,从而有效地减少资源浪费、降低产品开发成本。同时,充分利用现有的数据资料(客户需求、生产原料、设备状况等)进行生产仿真与预测,对生产过程进行预先判断与决策,从而提高生产收益与资金使用效益。
提升产品质量水平:利用数字化工厂技术,能够对产品设计、产品原料、生产过程等进行严格把关与统筹安排,降低设计与生产制造之间的不确定性,从而提高产品数据的统一性