数字化工厂技术及应用实践

课程背景：

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”技术则是企业迎接挑战的有效手段。

培训目标：

帮助客户了解数字化工厂的含义、数字化工厂的主要模块及技术，数字化工厂构建方法，

帮助企业储备数字化工厂建设的相关知识，为企业建立数字化工厂打下技术基础。数字化工厂是建立工业4.0的必经之路。数字化工厂有广义与狭义之分;

课程大纲：

第一单元：数字化工厂的出现背景

数字化工厂的定义

狭义数字化工厂技术

广义数字化工厂技术

数字化工厂的特点

产品设计数字化

工艺设计数字化

制造过程数字化

虚拟样机-VP

虚拟制造-VM

数字化工厂主体内容

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

劳动力资源需求分析数字化

工厂运营绩效数字化

生产系统重组与运行仿真

生产系统运行可靠性

生产系统运行经济性

产品质量控制等

第二单元：工厂数字化转型准备与实施

数字化转型的客观趋势

企业数字化转型要素与管理角色变化

数字化工厂运营管理特点

数字化技术支撑智能制造

工业数据采集与分析

工业数据的价值

工业数据类型

为什么要采集工业数据

采集何种类型工业数据

协议数据采集-ProfiNet、ProfiBus

传感数据采集

如何采集数据

设备控制器数据采集

OPC协议数据采集

第三单元：数据传输与处理-IOT

物联网简介

物联网工作步骤

物联网六层架构

感知层介绍

静态信息采集-RFID，QRCode

动态信息采集-传感数据采集

传输层介绍

核心网与接入网

接入网：NB-IOT，LORA等

应用层

智能物流

智能制造

工业互联网的规划与实施

感知层设计规划

传输层设计规划

标准层设计规划

数据层设计规划

支撑平台层设计规划

应用层设计规划

第四单元：数字化工厂功能及核心技术

数字化工厂的主体功能

提高企业盈利能力

提高工厂规划质量

缩短产品开发及投产时间

工厂各级沟通透明化

规划过程标准化

数字化工厂的五大核心系统

狭义数字化工厂的核心技术

产品设计环节-三维建模

生产规划环节-工艺仿真

广义数字化工厂包含：

数字化技术用于产品设计-三维建模

数字化技术用于生产规划-数字孪生

数字化技术用于生产运营-数据采集

分析与应用-生产决策、工艺参数拟合

数字化工厂技术应用：

全面制造过程管理

数字化工厂技术应用的工作流程

产品数模用于工艺审查、公差分析

从设备、工装、产线获取制造资源数据

生产工艺规划：导入工艺部门已有数据，进行规划模型协同设计

生产工艺验证：工厂布局与物流规划仿真、线体平衡、动态装配、工时分析、人机工程仿真、机器人仿真等

客户化输出：通过系统集成与客户化开发(工业4.0中的端到端集成)，输出采购、生产、发运信息

数字化工厂技术(仿真)应用模块及案例：

产品设计-三维建模与仿真案例

产品设计-增材制造案例

生产规划:数字化仿真技术

布局设计仿真案例

物流规划仿真案例

生产线设计仿真案例

机器人复杂运动仿真案例

案例：数字化工厂技术在汽车总装线设计应用

数字化工厂技术-数字孪生技术：

规划模型与解释模型

数字孪生技术

数字孪生与规划、解释模型的关系

数字孪生技术在生产规划环节应用

数字孪生在生产流程规划中应用案例

数字孪生在生产流程调整中应用案例

数字孪生在工位设计中的应用

数字孪生技术在生产运营环节应用

数字孪生在生产运营过程中的应用

生产过程虚拟现实制造

数字孪生在风电站运行中的应用

案例1：工厂布局设计仿真案例

案例2：工厂物流规划仿真案例

案例3：数字孪生技术用于生产线设计

案例4：定制化产品装配过程数字化

第五单元数字化工厂核心系统-MES系统

MRP(ManufactureResourcePlan)

MRP运作逻辑

MRP对生产的管控缺陷

MES(Manu.ExecutionSystem)

MES包含的业务运作模块

MES软件提供商

MES弥补MRP对生产管控不足

MES系统-订单管理模块

订单管理模块功能

订单管理模块操作界面

MES系统-计划排程模块

提高排程效率

提升排程准确性

实时反馈计划执行情况

计划排程模块工作流程

计划排程方法-甘特图

MES系统-设备管理模块

设备管理模块操作界面

设备管理模块功能

监控设备状态

采集设备数据，计算OEE

记录设备运行状况，追溯故障原因

建立设备维护日历，并提醒

设备状态可视化、数据化

MES系统-资源管理模块

资源管理模块操作界面

资源管理模块功能

资源清单管理

资源状态管理

MES系统-质量管理模块

质量管理模块功能-SPC

质量管理模块用于批次质量管理

案例：某企业MES系统介绍(视频)

第六单元：数字化工厂运营

数字化工厂的外延

生产运行实时数据

设备运行实时数据

质量实时数据

能耗实时数据

工厂其它运营数据

工厂实时运营数据供管理者分析与决策(实现完全智能制造前)

数字化工厂的内涵

生产节点获取数据,自我决策

生产节点通过工业物联网交换数据

生产节点数据向工厂智能控制中心输送,提供最优决策

数字化工厂与智能制造关系

工厂数字化是智能制造基础

工厂数字化是智能制造的技术之一

物联网是数字化工厂的桥梁

数字化工艺参数拟合

通过专家知识库，设定工艺参数

通过数字化拟合获取最佳工艺参数

数字孪生技术对比实际工艺参数与拟合的最佳工艺参数，再次修正工艺参数。

工艺参数管理

设定工艺参数随订单下达至设备

实际工艺参数上传给MES系统

案例1：数字化技术在光纤生产过程中工艺

参数拟合(工艺参数优化)

案例2：某企业数字化工厂运营监控

第七单元：数字化工厂的核心技术详解

全面的制造过程管理

模拟并验证生产过程

生成经验证的工艺数据及文件

工作流程

从设计部门获取产品数据

产品3D数模

产品装配关系

工艺审查和公差分析

从工装工具、生产部门获取数据

工艺规划

总工艺计划

子工艺计划

生产计划及产品

工艺、资源、工时等信息

客户化输出

通过系统集成和客户化开发，输出生产、采购、维护、培训等计划

规划模块

第八单元：数字化工厂应用案例探索

总装解决方案

工艺规划

多车型混线生产数字化设计

复杂物流仿真

订单排产计划和总装线布局

某电子工厂数字化工厂案例

生产过程数字化及可视化

生产运行关键指标可视化