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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：TU274 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）05-0089-02
經(jīng)濟(jì)全球化促使制造企業(yè)的競爭日趨激烈化。雖然制造業(yè)是我國國民經(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)型升級任務(wù)緊迫且艱巨。當(dāng)前，以市場為導(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。激烈的競爭迫使制造企業(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)，以提高自身核心競爭力[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
以信息化帶動工業(yè)化，以工業(yè)化促進(jìn)信息化，中國裝備制造業(yè)正掀起一場聲勢浩大的產(chǎn)業(yè)升級之路，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，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)的核心競爭力。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)用范圍將也將會更加寬廣。
2 PLM解決方案平臺―達(dá)索V6平臺
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，可以基于統(tǒng)一的規(guī)范對產(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)場或服務(wù)現(xiàn)場[4]。其具體運(yùn)用是：在協(xié)同管理平臺ENOVIA的基礎(chǔ)上，利用CATIA強(qiáng)大的參數(shù)化及知識工程儲備功能，結(jié)合DELMIA規(guī)劃設(shè)計(jì)、仿真模擬的優(yōu)勢，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)。本文簡要介紹基于達(dá)索V6平臺，對數(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，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，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，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)化了知識工程模塊，可令設(shè)計(jì)企業(yè)完善自身知識、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)對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改等方面具有強(qiáng)大的優(yōu)勢。隨著設(shè)計(jì)企業(yè)知識庫的不斷充實(shí)，設(shè)計(jì)過程的模板調(diào)用將會變得更加迅捷。本文利用CATIA其提供的二次開發(fā)接口，針對企業(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，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對工廠進(jìn)行生產(chǎn)仿真模擬，通過Quest軟件對物流過程進(jìn)行分析。對分析結(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，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料場開采規(guī)劃綜述
中圖分類號：TV73 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
1、工程概況
混凝土面板堆石壩壩頂長度為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，一級馬道以上坡比為1：1.6，一級馬道以下坡比為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砂礫石料場開采。
2、C1料場復(fù)勘結(jié)果
C1砂礫石料場位于壩址區(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，呈長條形沿大通河右岸展布，最大寬度約0.96km，最大長度約1.3km。距壩址區(qū)最遠(yuǎn)距離約1.9km。C1料場按由上游至下游，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)對料場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料場整體料源級配連續(xù)，曲線平滑，超粒徑料較少。
2.2通過對料場復(fù)勘試驗(yàn)檢測資料分析，A、B、C、D、E、F區(qū)料源級配相差不大，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)及篩分料堆放場地。
2.3根據(jù)探坑的剖面及現(xiàn)場實(shí)際地形，經(jīng)測算：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、料場規(guī)劃原則
經(jīng)對C1料場復(fù)勘后依據(jù)施工圖紙工程量、料場資料、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，安排各料場的開采量。同時(shí)在料場規(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C1進(jìn)行地質(zhì)復(fù)勘，得出以下結(jié)論C1料場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料場施工質(zhì)量控制
5.1施工前測量人員根據(jù)設(shè)計(jì)提供的控制點(diǎn)和施工圖控制坐標(biāo)，做好各料場的施工規(guī)劃。
5.2應(yīng)加強(qiáng)開采料場分區(qū)先后施工順序的控制，嚴(yán)格上壩料級配的質(zhì)量控制，顆粒的級配應(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。
6 結(jié)束語
C1料場通過合理的規(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C1料場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開采積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
作者簡介：
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),中國虎丘洗片機(jī)。CR系統(tǒng)為美國KodakDirectViewCR950計(jì)算機(jī)X線成像系統(tǒng),日本SonyDF500激光打印機(jī),美國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,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?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,進(jìn)入圖像儲存和傳輸系統(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,國土資源部與吉林省政府在北京簽署共同推進(jìn)長吉圖開發(fā)開放先導(dǎo)區(qū)規(guī)劃實(shí)施合作備忘錄。國土資源部部長徐紹史、吉林省省委書記孫政才、省長王儒林出席簽字儀式。吉林省副省長王守臣和國土資源部副部長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,將合力推動長吉圖開發(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)約集約用地等國土資源管理的許多重要方面,針對性強(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)長吉圖地區(qū)又好又快發(fā)展,進(jìn)而帶動吉林全面振興。
《水庫大壩與生態(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,由中國大壩協(xié)會、中國水力發(fā)電工程學(xué)會和中國互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會網(wǎng)絡(luò)科普聯(lián)盟共同組織的《水庫大壩與生態(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)中國在聯(lián)合國2009年根本哈根氣候大會上承諾的減排目標(biāo),探討水庫大壩水電建設(shè)在節(jié)能減排及改善氣候變化等方面的作用和影響,尋求我國的水庫大壩以及水電建設(shè)適應(yīng)新形勢,遵循國家政策導(dǎo)向,與時(shí)俱進(jìn)的發(fā)展道路。論壇由中國水利水電科學(xué)研究院副院長胡春宏主持。原水利部汪恕誠部長、國家能源咨詢專家委員會主任徐錠明、國家能源局可再生能源處處長熊敏峰以及來自中國水利水電科學(xué)研究院、水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院、中國社會科學(xué)院可持續(xù)發(fā)展研究中心、環(huán)境保護(hù)部環(huán)境工程評價(jià)中心、中國水力發(fā)電工程學(xué)會、中國互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會網(wǎng)絡(luò)科普聯(lián)盟、光華科普教育基金會等單位的專家代表出席了論壇。
針對論壇上一些專家記者們關(guān)于我國水利水電建設(shè)的速度是過快,還是太慢了的不同看法。汪恕誠在論壇的總結(jié)講話中指出,水電建設(shè)需要較長的周期才能見效,要完成我國的政府在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。對于會議上某些具體的水電站對生態(tài)環(huán)境的利大弊還是弊大于利的爭論,汪恕誠強(qiáng)調(diào),根據(jù)我國目前的發(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)境的爭論完全不是一個(gè)層次上的問題。國家發(fā)展的現(xiàn)狀和國際社會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。
經(jīng)過交流探討,到會的專家代表們建議,應(yīng)該扭轉(zhuǎn)我國輿論宣傳中妖魔化水電的傾向,盡快改變當(dāng)前我國大型水電站建設(shè)被各種各樣爭論所擱置的現(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)我國政府的莊嚴(yán)承諾,保護(hù)好全球的生態(tài)環(huán)境。
T5升級: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和基本國策的前提下,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：S220文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
1引言
圍繞激烈的市場競爭，制造企業(yè)已經(jīng)意識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，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，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、市場信息、采購信息以及企業(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
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化水平。
縮短產(chǎn)品上市時(shí)間、提高產(chǎn)品競爭力：數(shù)字化工廠能夠根據(jù)市場需求的變化，快速、方便地對新產(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)間的競爭中占得先機(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，對生產(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，并對設(shè)計(jì)產(chǎn)品進(jìn)行可制造性驗(yàn)證（工藝評審），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”（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)系到對實(shí)際系統(tǒng)真實(shí)反映的精度，對于后續(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)水平對于能否最大限度地發(fā)揮企業(yè)效益、提升企業(yè)競爭力具有十分重要的作用，其優(yōu)化技術(shù)的自動化、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，西門子公司在收購了UGS（UGS于2004年收購了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（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)字化仿真平臺工具集以及車間現(xiàn)場制造執(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)在國內(nèi)外汽車制造業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。在國外，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)也方便對物流方案進(jìn)行先期評估和可行性分析。在國內(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。而西安航空動力控制公司則采用Tecnomatix的數(shù)字化工廠軟件對其異型件生產(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)競爭力的新動力。在當(dāng)前企業(yè)發(fā)展的新形勢下，數(shù)字化工廠技術(shù)出現(xiàn)了新的趨勢。首先，現(xiàn)場總線技術(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
在市場競爭日趨激烈，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，為了獲取最佳利潤和保持市場占有率，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，對整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行仿真、評估和優(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)字化工廠平臺架構(gòu)
數(shù)字化工廠軟件是虛擬制造平臺，對于縮短新產(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[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，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，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，即通過自動化的理念把產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)與自動化設(shè)計(jì)集成到一個(gè)平臺上。系統(tǒng)能夠根據(jù)加工對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)場工人、數(shù)控測量的效率；
（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，避免在后期對產(chǎn)品和流程進(jìn)行改變返工，避免規(guī)劃的失誤，對風(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)品的變種及對流程影響的透明度，建立典型工藝，經(jīng)驗(yàn)庫，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)品投放市場時(shí)間（6）結(jié)合MES現(xiàn)場數(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)字化工廠平臺涉及多層仿真層次，不同仿真目的，需要對物流，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，并對設(shè)計(jì)產(chǎn)品進(jìn)行可制造性驗(yàn)證（工藝評審），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（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)營信息數(shù)字化的動態(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，對整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行仿真、評估和優(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，對整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行仿真、評估和優(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，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，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、營銷數(shù)字化。除了要對產(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，對制造系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)、加工能力等各方面進(jìn)行動態(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)場的推送，并與質(zhì)量、采購、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、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)營全過程的管理，并將檢測結(jié)果與PLM中設(shè)計(jì)模型進(jìn)行快速對比，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)的自動化和集成化
數(shù)字化工廠車間生產(chǎn)自動化是在統(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、自動檢測、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)劃來延長員工的工作壽命和工作質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
