數字化工廠拉開“中國智造”的革命序幕
http://www.moduwu.com 2013-03-07 14:41
在如今這個產品繁多、競爭激烈的時代，如何提高資金流轉的效益、如何縮短新產品從研發到上市的時間、如何在銷售領域延伸人性化的服務，是整個工業領域面臨的挑戰。數字化工廠的出現，為解決這些問題提供了鑰匙，它將為傳統工業制造業帶來一場新革命。
在當今激烈的市場競爭中，制造企業已經意識到他們正面臨著巨大的時間、成本、質量等壓力。在設計部門，CAD&PDM系統的應用獲得了成功。同樣，在生產部門，ERP等相關信息系統也獲得了巨大的成功，但在解決“如何制造→工藝設計”這一關鍵環節上，大部門國內企業還沒有實現有效的計算機輔助管理機制，“數字化工廠”技術則是企業迎接21世紀挑戰的有效手段。
在汽車行業，數字化工廠更是發揮著重要的作用。從產品設計到制造開始的工作轉換是汽車開發過程中最關鍵的步驟之一，“數字化工廠”規劃系統可以通過詳細的規劃設計和驗證預見所有的制造任務，在提高質量的同時減少設計時間，從而加速汽車開發周期;并且還可以消除浪費，減少為了完成某項任務所需的資源數量等。此外，“數字化工廠”規劃系統通過統一的數據平臺，實現主機廠內部、生產線供應商、工裝夾具供應商等的并行工程。
依托于信息化平臺的透明的數據管理，無異于幫助制造企業實現了可視化生產，從而優化工藝、降低成本、提高產品質量，真正構建起數字化的透明工廠。通過數字化工廠的建立，信息可以全部覆蓋，各方面的信息都能控制，使得各個環節都處于最優狀態，以此來保證企業的核心競爭能力。
經過多年努力，我國已經成功取得一系列舉世矚目的自主創新成果，正在謀求由中國制造向“中國智造”的轉型之路上，不斷邁進。而作為這一過程的典型特征，各行業領軍企業的信息化和工業化“兩化融合”、協同增效以及品牌價值提升等正在取得日益顯著的突破。
全球最先進的全數字化工廠
一汽大眾全面推行全數字化生產，標志著中國汽車產業已經拉開了第三次工業革命的序幕。全數字生產被稱為第三次工業革命最顯著的特征之一，在不少專家還在理論層面討論的時候，一汽大眾已經悄然實現了全數字生產，并取得了豐碩的成果。如果說一個企業出了問題，其第一領導人難辭其咎。那么今天，我們有理由說，一汽大眾取得的成果與其總經理安鐵成的領導密切相關，更確切地說，安鐵成功不可沒。
2009年9月9日，奧迪全數字化工廠在長春投產，這也是奧迪在全球最先進的工廠。之所以將其稱為全數字化工廠，從設計上說，該工廠采用了全數字化設計，在計算機中按照生產線、設備、人員1：1的尺寸設計，實現了生產線一次試車成功，無需設備調整，大大節省了時間成本和設備調整帶來的不可預見成本。更重要的是，這條生產線不僅為現有產品提供支持，更為是為未來5年即將投產而量身打造的。最令人興奮的是，這個工廠完全由一汽大眾的工程技術人員設計的，由中國的工程公司建造的。這種全數字化的工廠設計，已經被應用于一汽大眾的四川成都工廠和廣東佛山工廠。
全數字化生產的概念不僅全面應用于一汽大眾長春工廠，而且實現了全數字管理模式的可克隆化。在一汽大眾的成都工廠旁邊，一大批零部件工廠跟隨落戶，這與其說是生產配套的前移，不如說是數據鏈的近距離銜接。因為，這些零部件工廠都來自一汽大眾原來的配套企業。這些零部件工廠中，一些是生產大型、不變運輸的大型零件，如保險杠;另一些工廠的母體仍在其他省份，在成都的只是通過零部件的組裝形成總成，并向工廠供應生產好的模塊。如此近距離的布局，一方面拉動了當地的就業，同時縮短了運輸距離，降低了物流成本，保證了一汽大眾的零庫存管理，保證了準時化生產。目前，尚未投產的廣東佛山工廠也是按照這種模式建立的。這種管理模式的克隆，標準不走樣的平移，顯示出全數字化生產強大的生命力，也顯示出管理者高超的管理水平和良好的團隊精神。
一汽大眾的百萬輛工程被炒得很熱，但一汽大眾的百萬輛不是一個個小工廠湊起來的，而是產生于一個統一的全數字管理體系，這個管理體系不僅在于一汽大眾本身，更在于這個數字體系將供應商聯系在一起，無論供應商采用的是精益生產模式，還是美國的6西格瑪管理模式，抑或德國的管理模式，統統在整個完整全數字化管理體系之下。這個全數字化管理體系，從一開始在一汽大眾內部推行，逐步向一級配套商推行，再向二級、三級配套商推衍。由于達不到一汽大眾管理要求的企業將無法獲得新的訂單，因此迫使企業提升其自身的管理水平，其結果是提升了整個供應鏈的管理水平，形成了一個高素質的企業集群。這對中國汽車產業的貢獻是巨大的，也是前所未有的。
一汽大眾的成功地推動了全數字化生產的應用與普及，領先性地揭開了中國汽車產業第三次工業革命的序幕，我們選擇安鐵成先生為2012年度新聞人物。這份榮譽不僅僅歸屬于安鐵成，歸功于一汽集團和德國大眾集團，更歸功于這個時代。
石化行業的數字化工廠系統
近日，蘭州石化公司數字化工廠系統建設全面啟動。該項目是蘭州石化“用三年時間實現信息化從集中建設到集成應用的跨越”的重點信息化建設項目之一，
建成后將有力促進企業業務改善、管理提升，提高整體信息化應用和管理水平，進一步推動信息化水平從集中建設到集成應用的跨越。
蘭州石化數字化工廠項目建設，涵蓋全廠電子沙盤展示、工程資料管理、安全管理、生產管理、設備管理以及培訓管理，采用“先試點，再推廣，統籌規劃，分步實施”的策略，力爭用兩年時間全面完成系統建設，為公司建成“數字化工廠、信息化企業”的目標提供有力支撐。目前，蘭州石化數字化工廠系統建設正在穩步推進，建立了組織機構，編制了項目實施的進度網絡和建設方案，將進一步抓好項目的實施推動，確保高效率、保質保量完成項目建設任務，鞏固蘭州石化信息化工作的特色和優勢，努力使數字化工廠系統建設項目成為石化行業信息化工作的示范工程。
工程機械“數字化工廠技術”規劃
工藝規劃是產品設計與制造之間的橋梁，是將產品的設計信息轉換為制造信息。傳統的工藝規劃大多使用二維AutoCAD，無法精準地反映出車間設備和廠房的布置情況，而且效率低，周期長，易出錯。
數字化工廠技術是在數字化環境下，建立廠房、地面、起吊設備、加工設備等制造資源的三維模型，根據工藝規劃方案將制造資源三維模型放入廠房中，按照確定的加工流程進行產品、資源、流程及操作者融為一體的三維動態仿真。數字化工廠系統設計軟件可以在虛擬環境中模擬生產的整個流程，讓整個生產線在軟件中動起來。
利用三維工廠設計和可視化技術，工程師能夠從設備、傳送帶、通道、起重機直到產品和操作人員深入細致地審視工廠設計、布局和安裝流程，從總體上對生產線線體的布置合理性、產品工藝物流的順暢性進行把握。全方位地分析設施物流，從而促進工廠布局的優化，工程師可以根據工廠布局評估和分析零件運送路線信息、物料儲存需求、物料處理設備規格以優化物料處理。工藝路線在三維虛擬環境下進行驗證，可以分析工具，夾具，以及操作者等工位環境的工藝可行性。直觀的工位產品仿真、線體工裝的運動仿真、人工操作仿真，充分模擬現場生產場景，將大大提高工藝規劃的合理性。
2011年，三一重裝斥資1.8億元在國內最大綜采成套裝備工業園內建設面積7.5萬平方米的數字化工廠(6號廠房)，包括采煤機、刮板運輸機、液壓支架裝配區，三機聯調區，立體倉庫區，展示及景觀區。集“綜采成套裝備三機協同制造信息化”、“數字化工廠仿真”、“智慧礦山”等多項應用信息化前沿技術的工業化實踐為一體，建成后將成為國際一流的數字化生產制造基地及“智慧工廠”。
三一重裝數字化工廠在設計階段就引入了國際先進的數字化仿真技術，通過建立人機交互的裝配操作三維仿真模型，實現了成套裝備裝配過程的三維虛擬仿真及工藝驗證，八大工藝全線周期縮短40%。此外，廠內采煤機及支架裝配也采用了高效智能流水線裝配方式。針對制約行業發展的成套設備三機配套難問題，于國內首次實現在同一區域內進行采煤機、刮板機和液壓支架的總裝及三機聯調，此理念在國內綜采成套裝備制造行業處于絕對領先水平。
三一重裝數字化工廠是“兩化融合”的最優實踐與詮釋，現已被列為國家工信部重點項目并由國家財政給予資金支持。該數字化工廠的建立，將全面提升企業的綜采成套裝備的三機協同制造水平，滿足綜采設備成套化、智能化需求，在國內乃至全世界建立起裝備制造業的領先生產方式，引領行業提高生產效率、產品質量和服務水平，推動“中國制造”向“中國智造”轉變。
西門子成都的數字化工廠
西門子在中國最大的數字化工廠將于2013年初在成都建成投產。目前西門子正在成都招募相關人才，新增崗位超1000個。
新建立的成都數字化工廠不僅負責工業自動化產品生產，同時具有十分強大的研發功能。主要產品為高端可編程邏輯控制器(PLC)，是一切自動化控制解決方案的“神經中樞”，在針對中國本地的工業市場的同時，相關產品還將向全球出口。
“成都的數字化工廠將是比肩西門子德國和美國的同類工廠。”西門子高級副總裁高巖告訴華西都市報記者，西門子把在全球范圍內最先進的技術和設備放在了成都。
“成都工廠是西門子在華最大也是最先進的數字化工廠。成都不僅是西部經濟發展的中心，同時也是繼北上廣之后，西門子最重要的戰略中心城市之一。”高巖進一步表示，四川已經成為西門子在西部地區最大的市場，僅在2012年，西門子就為成都地鐵二號線及一汽大眾在中國西部最重要的成都生產基地提供了技術支持。“產品的生產、銷售能夠對研發產生積極的刺激，四川的廣闊市場也是西門子加大對成都投入的重要原因。”
物聯網技術讓現代化工廠擁有智慧
智慧工廠是現代工廠信息化發展的新階段。是在數字化工廠的基礎上，利用物聯網的技術和設備監控技術加強信息管理和服務;清楚掌握產銷流程、提高生產過程的可控性、減少生產線上人工的干預、即時正確地采集生產線數據，以及合理的生產計畫編排與生產進度。并加上綠色智能的手段和智能系統等新興技術于一體，構建一個高效節能的、綠色環保的、環境舒適的人性化工廠。
近年，“智慧工廠”在美國興起，操作管理員通過電腦察看實時、全面信息，連一個細小零部件也查得出來，一個人坐在電腦前就能看清整條生產線。
羅克韋爾監控自動化系統人士透露，該系統目前已應用在地鐵2號線、4號線、長江隧道、多家污水廠等。現在，武漢工業項目有很多，特別是汽車制造業，武漢開發區匯集神龍、東風本田、東風乘用車、東風雷諾，還有大批零部件工廠，羅克韋爾擬著重與之合建“智慧工廠”。
在之后，“智慧工廠”的發展，是智能工業發展的新方向。特征體現在制造生產上：
一、系統具有自主能力：可采集與理解外界及自身的資訊，并以之分析判及規劃自身行為
二、整體可視技術的實踐：結合訊號處理、推理預測、彷真及多媒體技術，將實境擴增展示現實生活中的設計與制造過程。
三、協調、重組及擴充特性：系統中各組承擔為可依據工作任務，自行組成最佳系統結構。
四、自我學習及維護能力：透過系統自我學習功能，在制造過程中落實資料庫補充、更新，及自動執行故障診斷，并具備對故障排除與維護，或通知對的系統執行的能力。
五、人機共存的系統：人機之間具備互相協調合作關系，各自在不同層次之間相輔相成。
“十二五”期間，制造業信息化科技工程將站在一個新的戰略高度，為加速制造業轉型升級、振興十大產業、發展高端制造業和戰略性新興產業發揮更重要的作用。云制造、集成協同技術和制造物聯技術等給制造業信息化發展注入了新內涵、新活力，并將對制造服務關鍵技術標準的形態和發展產生重要的影響。
我國制造業發展受經濟增長速度的放緩，國內規模化制造業的增長速度已經和同期相比出現了較大的下滑。此前，國內的制造業經濟是一種依托大量人力的勞動密集型產業，雖然目前受各種因素影響，各工業及電子產品等行業的的制造商已經開始引入更多的自動化生產線來替代人力進行生產。
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