数字车间是一个由数字模型、方法和工具组成的综合网络,它包括模拟和虚拟现实可视化。这是一个通过连续数据管理的复杂集成它可以发挥如下作用
(1)缩短生产计划工作时间。它具有过程知识的积累和分析功能,可以方便地使用大量成熟的过程知识,缩短数字技术的工艺规划时间。
(2)缩短生产线布线周期。它具有工艺仿真功能,可以直接向生产线上的机器人等设备输出离线的工艺执行程序,可以有效减少现场实施的工作量和误差。
(3)提高企业产品设计制造质量。它提供从产品设计到最终生产的一整套数字解决方案,使设计师和规划师能够尽快识别和解决问题,从而在设计阶段优化产品设计, 提高了产品可制造性。
(4)降低生产成本。它可以为整个生产经营阶段提供各种仿真支持,可以在虚拟环境中进行前期生产,从而降低企业的实际生产成本。
(5)精益生产企业转型。基于其生产线改造,可以很好地进行瓶颈分析和多方案比较,使生产改造达到精益水平。
(6)规避生产风险。通过对各种调度管理计划的数字化车间进行模拟研究分析,可以提前分析公司生产到达和缓冲区利用的情况,进而规避一些社会生产经营风险。
1、本质不同
智能工厂,就是利用各种现代化的技术,实现工厂的办公、管理及生产自动化,达到加强及规范企业管理、减少工作失误、堵塞各种漏洞、提高工作效率、进行安全生产、提供决策参考、加强外界联系、拓宽国际市场的目的。
数字工厂,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。现代数字制造技术与计算机仿真技术相结合的产物,主要作为沟通产品设计和产品制造之间的桥梁。
2、组成不同
智能化工厂有楼宇自控系统、生产过程监控系统、工业电视监视及保安电视监视系统、 防盗报警系统、停车场管理系统、一卡通智能化管理系统、 公共广播系统、综合布线系统、计算机网络系统、系统综合以及测控技术与仪器专业系统集成。
数字车间制造过程的数字化涵盖了生产领域中车间、生产线、单元等不同层次上设备、过程的自动化、数字化和智能化。
3、特点不同
智能工厂具有自主能力,可采集、分析、判断、规划;通过整体可视技术进行推理预测,利用仿真及多媒体技术,将实境扩增展示设计与制造过程。系统中各组成部分可自行组成最佳系统结构,具备协调、重组及扩充特性。系统具备了自我学习、自行维护能力。智能工厂实现了人与机器的相互协调合作,其本质是人机交互。
在底层制造装备方面,数字工厂主要解决制造能力自治的问题。设备制造商不仅持续在提升设备本身高速、高精、高可靠等性能方面不断取得进展,同时也越来越重视设备的感知、分析、决策、控制功能。
比如各种自适应加工控制、智能化加工编程、自动化加工检测和实时化状态监控及自诊断/自恢复系统等技术在生产线工作中心及车间加工单元中得到普遍运用。
关系:智能工厂在数字工厂的基础上,利用物联网技术和监控技术加强信息管理服务,提高生产过程可控性、减少生产线人工干预,以及合理计划排程。同时,集初步智能手段和智能系统等新兴技术于一体,构建高效、节能、绿色、环保、舒适的人性化工厂。
参考资料来源:百度百科-数字工厂
参考资料来源:百度百科-智能化工厂
《中国制造2025》明确提出要推进 制造过程智能化,在重点领域试点建设智能工厂/数字化车间,这必将加速智能工厂在工业行业领域的应用推广。
智能工厂是实现智能制造的重要载体,主要通过构建智能化生产系统、网络化分布生产设施,实现生产过程的智能化。
企业基于工业互联网构建的智能工厂原型,主要包括物理层、信息层、大数据层、工业云层、决策层。纵向集成和横向集成均以工业互联网为基础,产品、设备、制造单元、生产线、车间、工厂等制造系统的互联互通,及其与企业不同环节业务的集成统一,则是通过数据应用和工业云服务实现,并在决策层基于产品、服务、设备管理支撑企业最高决策。共同构建了一个智能工厂完整的价值网络体系,为用户提供端到端的解决方案。
随着三维数字化技术的发展,传统的以经验为主的模拟设计模式逐渐转变为基于三维建模和仿真的虚拟设计模式,使未来的智能工厂能够通过三维数字建模、工艺虚拟仿真、三维可视化工艺现场应用,避免传统的信息传递链条的断裂,提高产品研发设计效率,保证产品研发设计质量。
创建的智慧工厂可视化解决方案则是通过三维场景用户可以直观的看到厂房内物料区及每一条产线设备。如 SMT 生产线:印刷机、SPI 检查机、贴片机、回流焊、 AOI 检测设备等。AGV 小车、摄像头、消防设备、空调、电视等所在位置以及对应的设备实时数据、运行状态,均可直观的展示在三维场景之中,通过物联技术实现场景整体联动。Hightopo采用 B/S 架构,在上述设备可视化环节经过模型轻量化处理后,用户无需再花费高价钱去采购高性能的图形工作站来支撑三维可视化系统。
汽车生产流水线 3D 可视化方案,完美模拟了汽车生产车间,再现了汽车生产线制造过程,通过可视化模型的建立,人们可以发挥出丰富的想象力,从而可以将一些抽象的事物以直观的形状表示出来,便于人们的理解;也可以实现将庞大的生产线设备变成可随身携带的视频内容,满足了随时随地展示生产线的要求,使生产线的演示说明更加简便,完善企业的信息化水平,降低汽车生产制造企业运营的成本,企业顺应数字化时代发展,在行业竞争中更具活力。
车间生产可视化可以帮助企业解决以下问题:
1、工序详细调度:通过基于有限资源能力的作业排序和调度来优化车间性能;
2、资源分配和状态管理:指导劳动者、机器、工具和物料如何协调的进行生产,并跟踪其现在的工作状态和刚刚完工情况。
3、产品跟踪和产品清单管理:通过监视工件在任意时刻的位置和状态来获取每一个产品的历史记录,该记录向用户提供产品组及每个最终产品使用情况的可追溯性。
4、过程管理:基于计划和实际产品制造活动来指导工厂的工作流程。
5、质量管理:根据工程目标来实时记录,跟踪和分析产品加工过程的质量,以保证产品的质量控制和确定生产中需要注意的问题。
智能工厂只是相对自动化 智慧工厂及数字化车间是说明有收集工厂反馈的数字化信息并做出正确处理的工厂
“智能”顾名思义,是指智慧和能力。从感觉到记忆到思维这一过程,称为“智慧”,智慧的结果产生了行为和语言,而行为和语言的表达过程被称为“能力”,两者合称“智能”。换言之,智能过程就是指感觉、记忆、回忆、思维、语言、行为的整个过程,它是智力和能力的表现。我们可以用“智商”和“能商”来描述某个设备或系统发挥智能的程度。
“制造”是指用某种方式使原材料成为可供使用的物品。例如,食品工厂对原材料的加工和再加工生产出直接售卖的成品供应到超市、商场等供我们选购;生产车间则是对各种零部件进行组装,比如手机、汽车、飞机等大型货品制造。
各种工业设备,也都逐渐实现了自动化
当前,国内外对智能制造并没有给出一个准确的定义,但工信部组织专家给出了一个比较全面的描述性的定义:智能制造是基于新一代信息技术,贯彻设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节,具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称。具有以只能工厂为载体,以关键制造环节智能化为核心,以端到端数据流为基础,以网络互联为支撑等特征,可有效缩短产品研制周期、降低运营成本、提高生产效率、提升产品质量、降低资源能源消耗。
“工欲善其事必先利其器”,给传统制造增添上信息科技的翅膀,就是实现智能制造的利器,包括以下类型:
电脑辅助工具,如CAD(制图设计)、CAE(工程搭建)、CAPP(工艺设计)、CAM(模拟制造)、CAT(测试,如ICT信息测试、FCT功能测试)等;电脑模拟工具,物流模拟、物理模拟(包括各项分析:结构、声学、流体、热力学、运动、复合材料等多种物理场模拟)、工艺模拟等。
智能装备,例如数控机床、机器手臂、3D打印等其他智能化装备,传感与控制、检测与装配、物流与仓储等。
新一代技术指物联网、云计算、大数据等。
与我们日常生活相关的居家产业也在转型升级,比如定制化家具,不再是木工进行加工板材,目前的主流厂商早已对传统经营模式进行颠覆,实现智能化升级,利用物联网、大数据、AR等全新一代信息技术与现代制造技术相结合,建立了智能化制造工厂,向“工业4.0”时代奋力迈进:
我们正在向工业4.0迈进
1.工业4.0智能车间
从储备原料的仓库开始,每一块柜体板材经过开料、包边、钻孔、分拣、包装,全程机械化不需要人工参与。4.0智能车间打破了传统生产车间的孤岛,将整个生产过程链接为一个智能化流水线,优化了每个生产环节的时间,加速物流配送运转周期,大大提高了生产效率。
2.智能仓储系统
超级生产线必然配备完善的仓储体系,例如夜间结合货品定位自助导航,配备热成像、温湿度感应、烟感、拾音、无线传感、语音交互等技术,通过报警技术与人防系统联动,夜晚8小时不间断运行,辅助并代替安保人员巡视仓库。
3.智能板件分拣系统
配备目前最先进的多轴工业机械手臂,依托Saas软件平台系统,可实现不间断大批量按订单智能分货品。
4.智能包装系统
定制家具的板材大小不一,每个订单的需求又大不相同,包装问题一直是厂商难以解决的痛点。针对这一问题,智能工厂采用大数据采集配合超强算力算法,对各类成品板材进行优化包装,自动分拣,机器人自动堆垛。
当然,还有更复杂的汽车制造,例如目前最火的特斯拉,从厂房建设到开始投产再到汽车量产,特斯拉位于上海的超级工厂只需一年的时间便可实现。特斯拉新能源汽车在市场的占有率一直是其他厂商奋力追赶的目标,以恐怖的发展速度建立起多个超级工厂。
2016年到2018年,我国实施了249个智能制造试点示范项目,企业对于智能制造的安排部署已经从试水阶段逐渐发展为深入配置;相关部门也陆续完成了4项智能制造国家标准的制定或修订工作,使得企业智能化标准更为规范。
《2017—2018中国智能制造发展年度报告》显示,我国已初步建成208个数字化车间和智能工厂,覆盖10大领域和80个行业,初步建立起与国际同步的智能制造标准体系。在全球的44个灯塔工厂中有12个工厂位于中国,并且其中有7个为端到端灯塔工厂。到2020年,我国重点领域的制造企业关键工序数控化率将超过50%,数字化车间或智能工厂普及率超过20%。
工厂在逐渐实现自动化控制
软件方面,2019年中国智能制造系统集成产业依旧保持强劲增长势头,同比增长20.7%。在2019,全国工业互联网市场规模已突破700亿元。
硬件方面,在多年来智能制造带动下,我国的工业机器人、3D打印增材技术、工业无线传感器等新兴产业快速发展壮大,多种典型智能制造新模式推广应用,带动产业升级速度显著。
我国正在处于从制造大国到制造强国逐步转变的过程中,有超强制造实力的企业大力发展智能制造,为打造全球领先的智能制造产业标杆而努力奋进。除此之外,在政府大力支持下,具有科技创新优势的地区,也正在积极部署新兴信息技术产业的发展,为本地传统制造到智能化新型制造产业转变赋能。
我国十四五规划在2021年全面展开,打造数字经济新优势是推动经济增长的重要引擎.,未来五年将是重要阶段。在《中国制造2025》基础上,国家又相继推出关于工业互联网、工业机器人、信息及工业化融合等政策,智能制造作为十四五规划重点。以智能制造为切入点,推动制造业高速高质的发展,既是我国数字经济+实体经济融合发展的重要方向,也是实现双循环新发展格局的关键突破口。