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数字化工厂

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2017年08月24日 人浏览

数字化工厂(DF)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。
数字化工厂(DF)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。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。

目录CONTENTS
1、数字化工厂由来 2、数字化工厂内涵 3、DNC助力数字化工厂 4、数字化工厂典型应用 5、数字化工厂构建原因 6、结语
1数字化工厂由来

在设计部分,CAD 和 PDM系统的应用已相当普及;在生产部分,ERP等相关的信息系统也获得了相当的普及,但在解决“如何制造→工艺设计”这一关键环节上,大部分国内企业还没有实现有效的计算机辅助治理机制,“数字化工厂”技术与系统作为新型的制造系统,紧承着虚拟样机(VP)和虚拟制造(VM)的数字化辅助工程,提供了一个制造工艺信息平台,能够对整个制造过程进行设计规划,模拟仿真和治理,并将制造信息及时地与相关部分、供应商共享,从而实现虚拟制造和并行工程,保障生产的顺利进行。
“数字化工厂”规划系统通过同一的数据平台,通过具体的规划设计和验证预见所有的制造任务,在进步质量的同时减少设计时间,加速产品开发周期,消除浪费,减少为了完成某项任务所需的资源数目等,实现主机厂内部、生产线供给商、工装夹具供给商等的并行工程。
数字化工厂(DF)是企业数字化辅助工程新的发展阶段,包括产品开发数字化、生产准备数字化、制造数字化、管理数字化、营销数字化。除了要对产品开发过程进行建模与仿真外,还要根据产品的变化对生产系统的重组和运行进行仿真,使生产系统在投入运行前就了解系统的使用性能,分析其可靠性、经济性、质量、工期等,为生产过程优化和网络制造提供支持。

2数字化工厂内涵

德国工程师协会定义:数字化工厂(DF)是由数字化模型、方法和工具构成的综合网络,包含仿真和3D/虚拟现实可视化,通过连续的没有中断的数据管理集成在一起。
数字化工厂(DF)集成了产品、过程和工厂模型数据库,通过先进的可视化、仿真和文档管理,以提高产品的质量和生产过程所涉及的质量和动态性能:
●提高盈利能力
●提高规划质量
●缩短产品投产时间
●交流透明化
●规划过程标准化
●胜任的知识管理

3DNC助力数字化工厂

作为车间信息化建设过程中最基础的应用,盖勒普DNC系统成为数控编程人员、工艺人员及数控机床操作工不可或缺的“车间助手”。DNC系统不仅帮助企业解决了最根本的程序传输和管理问题,缩短了生产准备时间、提高了设备效率,更为企业打造“数字化工厂”铺好了基石。
DNC帮助企业实现:
1.实现车间的完全网络化管理,为不同车间生产需求搭建多样的车间网络系统,消除车间数控设备之间的信息孤岛。彻底改变以前数控设备的单机通讯方式,全面实现数控设备的集中管理与控制。
2.NC程序管理更加规范化。盖勒普DNC系统完善的程序传输流程、严谨的用户权限管理、方便的程序版本管理以及良好的可追溯性,实现对NC程序全生命周期的跟踪管理。
3.大幅提高数控设备利用率,减少数控设备准备时间。盖勒普DNC系统方便、可靠、全自动的NC程序传输功能,可最大程度地提高数控设备的有效利用率。
4.产品质量得到进一步提高,明显降低产品废品率。盖勒普DNC系统可从最大程度上避免程序错误,从管理手段与措施上使产品质量有了根本的保障。
5.明显降低工作人员的劳动强度。服务器端无人职守、设备端全自动远程传输,操作者不用离开设备就能完成程序的远程调用、远程比较和远程上传等全部工作,明显减少了操作者因程序传输而在车间现场来回奔波的时间。
6.车间现场更加整洁。盖勒普DNC系统实现了NC程序的集中管理与集中传输,车间现场不再需要大量的台式计算机及桌椅板凳,取而代之的是少量美观大方的现场触摸屏,整个车间显得更整洁,更符合车间精益生产管理的要求。
7.车间生产现场的通讯数据与企业的第三方信息化管理系统集成应用(如:MRPII/ERP/MES/MDC/PDM/PLM /CAPP/CAD/CAM),达到真正高效即时的数据共享。
8.为企业进一步数字化工厂的建设预留接口,搭建一体式的智能化车间网络管理平台。

4数字化工厂典型应用

数字化工厂(DF)的集成,首先需要强大的界面和数据库系统,将不同复杂层次之间和不同运作功能领域之间的实际数据和模块进行联合使用,常见的应用有:
●布局规划与仿真——布局确认与优化
●零件流的静态分析与动态仿真
●装配过程平衡
●复杂的物流操作仿真
●机器人及复杂运动仿真
●零件加工仿真
●人力资源仿真
●人机工效仿真
●生产物流系统仿真
●控制软件测试仿真
●生产动作控制仿真

5数字化工厂构建原因

在当今激烈的市场竞争中,制造企业已经意识到他们正面临着巨大的时间、成本、质量等压力。在设计部门,CAD & PDM系统的应用获得了成功。同样,在生产部门,ERP等相关信息系统也获得了巨大的成功,但在解决“如何制造→工艺设计”这一关键环节上,大部分国内企业还没有实现有效的计算机辅助管理机制,“数字化工厂”技术则是企业迎接21世纪挑战的有效手段。
“数字化工厂”技术与系统作为新型的制造系统,为制造商及其供应商提供了一个制造工艺信息平台,使企业能够对整个制造过程进行设计规划,模拟仿真和管理,并将制造信息及时地与相关部门、供应商共享,从而实现虚拟制造和并行工程,保障生产的顺利进行。在汽车行业,数字化工厂更是发挥着重要的作用。从产品设计到制造开始的工作转换是汽车开发过程中最关键的步骤之一,“数字化工厂”规划系统可以通过详细的规划设计和验证预见所有的制造任务,在提高质量的同时减少设计时间,从而加速汽车开发周期;并且还可以消除浪费,减少为了完成某项任务所需的资源数量等。此外,“数字化工厂”规划系统通过统一的数据平台,实现主机厂内部、生产线供应商、工装夹具供应商等的并行工程。
1.全面的制造过程管理
“数字化工厂”提供了全面的制造过程管理,在实际产品生产前,在计算机模拟的环境中完成虚拟生产全部过程,生成经过“数字化工厂”验证过的、实际生产所需的各种工艺数据和文档。
2.工作流程
工作流程如图2所示,下面分别详细介绍:
(1)从设计部门获取产品数据:
通过系统集成,从设计部门的PDM系统中自动下载产品相关数据,包括3D模型、装配关系等;并在“数字化工厂”环境中进行工艺审查、公差分析等。
(2)从工装工具、生产部门获取资源数据(2D/3D):
通过系统集成,从企业的资源库中自动下载相关资源数据;在“数字化工厂”环境中建立相关项目的资源库。
(3)工艺规划:
在“数字化工厂”规划模块中进行协同规划或导入工艺部门已有工艺信息。工艺规划包括:总工艺计划、细节工艺计划、生产计划及产品、 工艺、资源关联及工时等工艺信息。
(4)工艺验证、仿真:
在“数字化工厂”工程模块中验证规划结果。工艺验证包括:工艺验证、动态装配、工位布局验证、线平衡、工时分析、人机工程仿真、 工厂布局、物流仿真、机器人仿真、NC仿真、冲压仿真、PLC仿真和质检等。
(5)客户化输出:
通过系统集成和客户化开发,输出工艺执行文件;通过系统集成和客户化开发,输出生产、采购、招投标、维护、培训等信息或将数据传递到现有的CAPP系统中。
3.规划模式
整个过程始终涉及汽车主机厂和生产线供应商,这就要求各企业使用同一平台以保证实现并行工程和统一的数据规范,从而实现并行工厂。由于协作模式、控制权及平衡标准等的不同,全球不同汽车规划体系(美系、欧系、日系等)使用的“数字化工厂”解决方案具有不同模式和本地化特点。北京迪基透科技有限公司通过多年与不同厂家的合作,逐步积累了丰富的经验,已经探索出适合中国本地的模式,下面以汽车业的具体项目说明。

6结语

“数字化工厂”贯穿整个工艺设计、规划、验证、直至车间生产工艺整个制造过程,在实施过程需要注意系统集成方面的问题,“数字化工厂”不是一个独立的系统,规划时,需要与设计部门的CAD/PDM系统进行数据交换,并对设计产品进行可制造性验证(工艺评审),同时,所有规划还需要考虑工厂资源情况。所以,“数字化工厂”与设计系统CAD/PDM和企业资源管理系统ERP的集成是必须的。同时,“数字化工厂”还有必要把企业已有的规划“知识”(如工时卡、焊接规范等)集成起来,整个集成的底部是PLM构架。
同时,类似于PDM系统和ERP系统,每个企业都有自己的流程和规范,考虑到很多人都在一个环境中协同工作(工艺工程师、设计工程师、零件和工具制造者、外包商、供应商以及生产工程师等),随时会创建大量的数据,所以,“数字化工厂”规划系统也存在客户化定制的要求,如操作界面、流程规范、输出等,主要是便于使用和存取等。

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