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如何利用數(shù)字化建技術(shù)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)交互設(shè)計(jì)？如何將數(shù)字化工具嵌入到產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)規(guī)化、生產(chǎn)管理以及整個(gè)價(jià)值鏈，給制造業(yè)帶來(lái)改變，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)追蹤、操作流程可視化？


數(shù)字孿生是綜合運(yùn)用感知、計(jì)算、建模等信息技術(shù)，通過(guò)軟件定義，對(duì)物理空間進(jìn)行描述、診斷、預(yù)測(cè)、決策，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)物理空間與虛擬空間的交互映射。


智能制造：是基于新一代信息通信技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)深度融合，貫穿于設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，具有自感知、自學(xué)習(xí)、自決策、自執(zhí)行、自適應(yīng)等功能的新型生產(chǎn)方式。智能制造系統(tǒng)架構(gòu)從生命周期、系統(tǒng)層級(jí)和智能特征三個(gè)維度描述智能制造所涉及的活動(dòng)、裝備、特征等內(nèi)容。



1、智慧工廠3D可視化的優(yōu)勢(shì)


智慧工廠3D可視化優(yōu)勢(shì)是整合資源在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域技術(shù)，一體化項(xiàng)目智能化設(shè)備的管理系統(tǒng)。3D構(gòu)建的智慧工廠、3D可視化管理系統(tǒng)，工廠外部建筑和內(nèi)部設(shè)備的可視性，1：1還原真實(shí)工廠的外部建筑和環(huán)境以及內(nèi)部產(chǎn)線。通過(guò)可視化運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示，還原真實(shí)的生產(chǎn)場(chǎng)景。


實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)室3D模型視角和場(chǎng)景切換時(shí)，可自動(dòng)切換附加的信息。意見(jiàn)導(dǎo)航至特定視角。工廠生產(chǎn)線采集的實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，得到生產(chǎn)執(zhí)行部位的實(shí)時(shí)定位與速度，實(shí)現(xiàn)工廠狀態(tài)的實(shí)時(shí)同步。


2、智慧工廠三維建?；?dòng)管理系統(tǒng)的特點(diǎn)


智慧工廠三維建模互動(dòng)管理系統(tǒng)的特點(diǎn)，采用不同的狀態(tài)觀測(cè)器模型，過(guò)程狀態(tài)設(shè)備執(zhí)行部件運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、生產(chǎn)成品變形狀態(tài)和生產(chǎn)溫度狀態(tài)等。在工廠線上安裝藍(lán)牙設(shè)備可提供人員定位，以及人員相關(guān)信息在線上三維互動(dòng)場(chǎng)景中進(jìn)行展示。


隨時(shí)3D可視化技術(shù)的運(yùn)用越來(lái)越廣泛，不光可以運(yùn)用在工廠的數(shù)字化轉(zhuǎn)型當(dāng)中，能夠協(xié)助政府部門(mén)/機(jī)關(guān)事業(yè)單位、產(chǎn)業(yè)園、企業(yè)等制作出更加直觀清楚的數(shù)據(jù)可視化展現(xiàn)、數(shù)據(jù)可視化管理方法、數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)管理。


3、以恒大新能源汽車智慧工廠構(gòu)建與運(yùn)營(yíng)的實(shí)踐為例


以恒大新能源汽車智慧工廠構(gòu)建與運(yùn)營(yíng)的實(shí)踐為例，對(duì)數(shù)字化信息技術(shù)與傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新融合應(yīng)用實(shí)例展開(kāi)研究，分析了構(gòu)建數(shù)字化工廠的目的、數(shù)字化工廠總體設(shè)計(jì)、數(shù)字化工廠建設(shè)路徑要素，以期為我國(guó)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)之路提供參考。


數(shù)字化工廠模型的設(shè)計(jì)與應(yīng)用


規(guī)劃以智慧園區(qū)為基礎(chǔ)，以IT技術(shù)和OT技術(shù)為支撐，以前瞻技術(shù)為引導(dǎo)，通過(guò)構(gòu)建支撐應(yīng)用場(chǎng)景的IOT架構(gòu)。


廣州工廠投入了大量的自動(dòng)化設(shè)備和信息化應(yīng)用系統(tǒng)，包含工廠級(jí)MES生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)，設(shè)備管理系統(tǒng)，質(zhì)量管理系統(tǒng)，SAP系統(tǒng)，供應(yīng)商管理系統(tǒng)，WMS系統(tǒng)，AGV智能調(diào)度系統(tǒng)，可視化監(jiān)控系統(tǒng)等。以往各個(gè)系統(tǒng)因?yàn)榛A(chǔ)軟件的不同，相互之間都是孤島，數(shù)據(jù)需經(jīng)過(guò)離線人為格式轉(zhuǎn)換從系統(tǒng)導(dǎo)入另外一個(gè)系統(tǒng)。


因此，針對(duì)不同工業(yè)基礎(chǔ)軟件的面向業(yè)務(wù)需求的接口二次開(kāi)發(fā)至關(guān)重要。通過(guò)MES結(jié)合智能識(shí)別RFID系統(tǒng)，從制造的角度、從生產(chǎn)計(jì)劃與生產(chǎn)過(guò)點(diǎn)動(dòng)態(tài)角度把所有不同模塊從業(yè)務(wù)的角度串聯(lián)起來(lái)。



產(chǎn)品數(shù)字化


為了加快新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的步伐，通過(guò)建立高效的PLM協(xié)同集成平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CATIA和研發(fā)設(shè)計(jì)管理軟件PDM的系統(tǒng)集成，建立企業(yè)級(jí)中央集成BOM系統(tǒng)，對(duì)EBOM、MBOM、SBOM進(jìn)行統(tǒng)一管理。


基于PDM系統(tǒng)的全球數(shù)字化協(xié)同研發(fā)平臺(tái)、結(jié)合CAD、CAE等數(shù)字化技術(shù)、利用CA PDS的研發(fā)數(shù)據(jù)管控及高性能計(jì)算系統(tǒng)，有效支撐了分布于全球多地的造型與總布置能力、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能開(kāi)發(fā)能力、仿真分析能力、樣車制作與工藝能力及試驗(yàn)驗(yàn)證與評(píng)價(jià)等能力。


采用西門(mén)子最先進(jìn)的“數(shù)字雙胞胎”智能制造系統(tǒng)。真實(shí)工廠與虛擬工廠同步運(yùn)行，真實(shí)工廠生產(chǎn)時(shí)的數(shù)據(jù)參數(shù)、生產(chǎn)環(huán)境等都會(huì)通過(guò)虛擬工廠反映出來(lái)，虛擬與現(xiàn)實(shí)結(jié)合，并利用三維可視化技術(shù)將生產(chǎn)場(chǎng)景真實(shí)展現(xiàn)出來(lái)，生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)三維場(chǎng)景中的設(shè)備，使其狀態(tài)與真實(shí)生產(chǎn)場(chǎng)景一致，從而更充分了解整個(gè)生產(chǎn)場(chǎng)景中各設(shè)備的運(yùn)行狀況，達(dá)到監(jiān)測(cè)、分析的目的。


通過(guò)大數(shù)據(jù)與分析平臺(tái)，將云端中匯集的海量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化、分析、挖掘，幫助工廠制定更明智的決策，快速提高生產(chǎn)效率、降低成本和實(shí)現(xiàn)質(zhì)量目標(biāo)


工藝一體化平臺(tái)


基于3D的數(shù)字化工藝規(guī)劃、仿真和優(yōu)化平臺(tái)來(lái)幫助恒大新能源汽車建立高效的、高質(zhì)量的產(chǎn)品生產(chǎn)工藝規(guī)劃水平，通過(guò)工藝一體化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)向制造的同步，工裝和工藝派生數(shù)據(jù)的在線設(shè)計(jì)，以及工裝與產(chǎn)品數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)。


建立以結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)方式整合在一起的產(chǎn)品、工藝、工廠、制造信息，實(shí)現(xiàn)制造、過(guò)程數(shù)據(jù)信息化和精細(xì)化管理。以產(chǎn)品數(shù)據(jù)、工藝資源數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在數(shù)字化環(huán)境內(nèi)，進(jìn)行工藝布局、工藝設(shè)計(jì)、工藝仿真驗(yàn)證。提高工藝文件編制效率，實(shí)現(xiàn)工藝經(jīng)驗(yàn)積累、有效重用，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)面向制造


生產(chǎn)數(shù)字化


恒大汽車廣州工廠聯(lián)合世界一流的西門(mén)子智能制造信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通；匯聚德國(guó)舒勒、庫(kù)卡、杜爾，日本發(fā)那科等全球頂級(jí)汽車工藝裝備；實(shí)現(xiàn)技術(shù)頂級(jí)，品質(zhì)一流，成本最優(yōu)，打造中國(guó)汽車工業(yè)“新智造”。


車身黑燈工廠


車身車間自動(dòng)化率達(dá)到100%，各生產(chǎn)線上的智能機(jī)器人協(xié)同工作，不但能輕松完成白車身的焊接、定型等工序，還可實(shí)現(xiàn)24小時(shí)全自動(dòng)作業(yè)，是名副其實(shí)的高端智能“黑燈工廠”。KA生產(chǎn)線，采用六車型柔性生產(chǎn)線技術(shù)，隨機(jī)切換生產(chǎn)。


共611臺(tái)機(jī)器人，244個(gè)NC定位機(jī)構(gòu)，148臺(tái)AGV，全力打造滿足多種車型、多種工藝、鋼鋁混合的自動(dòng)化、柔性化、生態(tài)化、數(shù)字化、智能化生產(chǎn)車間。



總裝智慧云工廠


總裝車間采用世界頂級(jí)德國(guó)杜爾裝配生產(chǎn)線，集成ABB自動(dòng)化及西門(mén)子全球首創(chuàng)底盤(pán)自動(dòng)合裝虛實(shí)匹配技術(shù)，融合西門(mén)子全球智能MES系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高度的“智慧”工廠（HEAD-Factory）。


融合工業(yè)4.0、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等前沿技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車間及工序間數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，300多套智能擰緊工具及全流程電檢診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵信息追溯及大數(shù)據(jù)管理；


運(yùn)用數(shù)字雙胞胎技術(shù)助力產(chǎn)品全生命周期價(jià)值鏈整合，并通過(guò)西門(mén)子數(shù)字化仿真軟件進(jìn)行虛擬仿真，建立虛擬與現(xiàn)實(shí)映射的工廠環(huán)境。實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)一體化，生產(chǎn)、質(zhì)量和管理的縱向集成。


智能匹配


總裝是所有尺寸偏差最終累積的集合點(diǎn)，新工廠新產(chǎn)品導(dǎo)入時(shí)尺寸配合有超出機(jī)器識(shí)別范圍的風(fēng)險(xiǎn)，易導(dǎo)致高停線率，為此南沙工廠總裝車間投入機(jī)器人75臺(tái)，規(guī)劃整體自動(dòng)化率達(dá)到20%以上，處于行業(yè)領(lǐng)先水平。


并對(duì)自動(dòng)裝配涉及的尺寸實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行虛擬匹配，可預(yù)知和處理尺寸匹配風(fēng)險(xiǎn)，提高設(shè)備開(kāi)動(dòng)率，并對(duì)不良數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，根據(jù)變化趨勢(shì)，找到根因，提前對(duì)策鎖定（設(shè)計(jì)問(wèn)題、車身工藝、總裝托盤(pán)、裝配因素…..）。


廣州工廠首先以底盤(pán)全自動(dòng)合裝為項(xiàng)目試點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了一套數(shù)據(jù)互聯(lián)互通應(yīng)用方案。車身車間布置在線藍(lán)光檢測(cè)設(shè)備，測(cè)量每臺(tái)車的尺寸數(shù)據(jù)；總裝在前后橋區(qū)域布置在線測(cè)量工作站，測(cè)量每臺(tái)前后橋總成的安裝孔位尺寸；


托盤(pán)緩存區(qū)布置藍(lán)光檢測(cè)設(shè)備，測(cè)量托盤(pán)定位銷尺寸數(shù)據(jù)；測(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)編碼標(biāo)識(shí)后，通過(guò)MES系統(tǒng)上傳至智能匹配系統(tǒng)中，與質(zhì)量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)上傳來(lái)的來(lái)料數(shù)據(jù)一起，通過(guò)匹配算法，虛擬計(jì)算自動(dòng)合裝尺寸匹配狀態(tài)，將結(jié)果輸出至工位上，提前應(yīng)對(duì)解決。


工廠實(shí)時(shí)監(jiān)控


恒大汽車廣州工廠引入SIEMENS智能制造標(biāo)桿方案，開(kāi)發(fā)具有恒大特色的生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)，采取SCADA集中數(shù)據(jù)采集方式，打通上下游系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)四大生產(chǎn)車間、質(zhì)量、物流、工藝數(shù)據(jù)的一體化控制和管理，實(shí)現(xiàn)了訂單至交付全流程數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)互通，滿足客戶查詢訂單的實(shí)時(shí)位置的需求。


MES系統(tǒng)追溯模塊實(shí)現(xiàn)了將精益生產(chǎn)粒度下沉到分總成件，通過(guò)上下位系統(tǒng)的信息互通和分總成件單件標(biāo)識(shí)化管理，提升了車輛生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)細(xì)化管理的程度，為車輛全過(guò)程信息追溯和分析提供了數(shù)據(jù)支持。分總成工藝數(shù)據(jù)的采集，也為下游智能裝配的精準(zhǔn)化定位提供數(shù)據(jù)支撐。