數(shù)字化工廠:工業(yè)4.0發(fā)展必經(jīng)之路
【文章導(dǎo)讀】 數(shù)字化工廠的定義雖然國(guó)內(nèi)外對(duì)數(shù)字化工廠的研究越來(lái)越多,但是對(duì)于數(shù)字化工廠的定義確沒(méi)有統(tǒng)一的定論。就目前而言,存在兩種數(shù)字化工廠的定義,一種是廣義的,一種是狹義的。
數(shù)字化工廠的定義雖然國(guó)內(nèi)外對(duì)數(shù)字化工廠的研究越來(lái)越多,但是對(duì)于數(shù)字化工廠的定義確沒(méi)有統(tǒng)一的定論。就目前而言,存在兩種數(shù)字化工廠的定義,一種是廣義的,一種是狹義的。
廣義數(shù)字化工廠以生產(chǎn)產(chǎn)品或提供服務(wù)的制造企業(yè)為核心企業(yè),以及相關(guān)聯(lián)的成員,包括核心制造企業(yè)、供應(yīng)商、軟件系統(tǒng)服務(wù)商合作伙伴、協(xié)作廠商、客戶、分銷商、銀行等,使其生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)過(guò)程中所有信息數(shù)字化的動(dòng)態(tài)聯(lián)盟。
狹義數(shù)字化工廠以制造資源(resource)、生產(chǎn)操作
(operation)和產(chǎn)品(product)為核心,以產(chǎn)品生命周期數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),應(yīng)用仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)等,是產(chǎn)品在生產(chǎn)工位、生產(chǎn)單元、生產(chǎn)線以及整個(gè)工廠中的所有真實(shí)活動(dòng)虛擬化,并對(duì)加工和裝配過(guò)程進(jìn)行仿真、試驗(yàn)、分析、優(yōu)化的一種集成組織方式。
實(shí)際上,這也符合工廠企業(yè)的實(shí)際認(rèn)知。數(shù)字化工廠將產(chǎn)品信息數(shù)字化、過(guò)程信息數(shù)字化和資源物料信息數(shù)字化,并使這三種數(shù)字化流進(jìn)行有效結(jié)合,是真實(shí)工廠的制造過(guò)程(包括設(shè)計(jì)、性能分析、工藝規(guī)劃、加工制造、質(zhì)量檢測(cè)、生產(chǎn)過(guò)程管理和控制),在計(jì)算機(jī)上的一種映射。數(shù)字化工廠、智能工廠與工業(yè)4.0。
數(shù)字化本身其實(shí)就是智能的一部分,是一個(gè)入口;而智能工廠是在數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)上附加了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和各種智能系統(tǒng)等新興技術(shù)于一體,提高生產(chǎn)過(guò)程可控性、減少生產(chǎn)線人工干預(yù)。
數(shù)字化工廠是智能工廠的落腳點(diǎn),而智能工廠又是工業(yè)4.0的基礎(chǔ)和落腳點(diǎn)。只有實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化工廠,才有可能實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0。數(shù)字化工廠的路徑數(shù)字化工廠是在信息集成的基礎(chǔ)上,對(duì)研發(fā)、制造、管理等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行全面的過(guò)程集成,構(gòu)建數(shù)字化工廠是一項(xiàng)艱巨并且復(fù)雜的系統(tǒng)工程。
而任何復(fù)雜系統(tǒng)工程的實(shí)施都離不了系統(tǒng)建模、系統(tǒng)仿真、系統(tǒng)分析和優(yōu)化,同樣數(shù)字化工廠也不能例外。首先要全面了解數(shù)字化工廠,建立數(shù)字化工廠的模型和參考架構(gòu),然后需要有一套完整的方法論、工具和流程對(duì)數(shù)字化工廠的各個(gè)階段進(jìn)行建模、規(guī)劃、分析和優(yōu)化。
隨著現(xiàn)代制造對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的要求不斷提高,以及產(chǎn)品逐步轉(zhuǎn)向多品種、小批量的訂單模式,企業(yè)內(nèi)各系統(tǒng)之間的統(tǒng)一性與有效整合問(wèn)題就逐漸浮出水面。目前大多數(shù)企業(yè)面臨的是對(duì)原來(lái)工廠,從基礎(chǔ)信息化與自動(dòng)化向數(shù)字化改造的問(wèn)題。無(wú)論是建新廠還是改造老廠,首先要面對(duì)的問(wèn)題就是數(shù)字化工廠的規(guī)劃,而每一家企業(yè)所處的階段都不盡相同,這就需要梳理企業(yè)現(xiàn)狀,量身剪裁出合身的數(shù)字化工廠規(guī)劃藍(lán)圖。
這是對(duì)管理者真正的考驗(yàn)。管理者需要痛下決心,付出耐心。數(shù)字化工廠規(guī)劃核心要素?cái)?shù)字化工廠的建設(shè)的核心要素可以歸納為工廠裝備數(shù)字化、工廠物流數(shù)字化、設(shè)計(jì)研發(fā)數(shù)字化、生產(chǎn)過(guò)程數(shù)字化。
通過(guò)這四個(gè)方面的建設(shè),帶動(dòng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法和工具的創(chuàng)新、企業(yè)管理模式的創(chuàng)新。工業(yè)4.0和數(shù)字化工廠的相關(guān)技術(shù)將促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈和價(jià)值鏈的分工重組,傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失,并會(huì)產(chǎn)生各種新的業(yè)態(tài)和合作形式,形成自動(dòng)化、信息化、一體化、精益化、集成化的數(shù)字化工廠。
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