數(shù)字化工廠技術(shù)及應(yīng)用實踐

課程背景：

在當(dāng)今激烈的市場競爭中，制造企業(yè)已經(jīng)意識到他們正面臨著巨大的時間、成本、質(zhì)量等壓力。在設(shè)計部門，系統(tǒng)的應(yīng)用獲得了成功。同樣，在生產(chǎn)部門，ERP等相關(guān)信息系統(tǒng)也獲得了巨大的成功，但在解決“如何制造→工藝設(shè)計”這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)上，大部分國內(nèi)企業(yè)還沒有實現(xiàn)有效的計算機輔助管理機制，“數(shù)字化工廠”技術(shù)則是企業(yè)迎接挑戰(zhàn)的有效手段。

培訓(xùn)目標(biāo)：

幫助客戶了解數(shù)字化工廠的含義、數(shù)字化工廠的主要模塊及技術(shù)，數(shù)字化工廠構(gòu)建方法，

幫助企業(yè)儲備數(shù)字化工廠建設(shè)的相關(guān)知識，為企業(yè)建立數(shù)字化工廠打下技術(shù)基礎(chǔ)。數(shù)字化工廠是建立工業(yè)4.0的必經(jīng)之路。數(shù)字化工廠有廣義與狹義之分；

課程大綱：

第一單元：數(shù)字化工廠的出現(xiàn)背景

2  數(shù)字化工廠的含義

u  狹義數(shù)字化工廠技術(shù)

u  廣義數(shù)字化工廠技術(shù)

2  數(shù)字化工廠的特點

2  產(chǎn)品設(shè)計數(shù)字化

2  工藝設(shè)計數(shù)字化

2  制造過程數(shù)字化

u  虛擬樣機-VP

u  虛擬制造-VM

2  數(shù)字化工廠主體內(nèi)容

u  產(chǎn)品開發(fā)數(shù)字化

u  生產(chǎn)準(zhǔn)備數(shù)字化

u  制造數(shù)字化

u  管理數(shù)字化

u  營銷數(shù)字化

u  勞動力資源需求分析數(shù)字化

u  工廠運營績效數(shù)字化

2  生產(chǎn)系統(tǒng)重組與運行仿真

u  生產(chǎn)系統(tǒng)運行可靠性

u  生產(chǎn)系統(tǒng)運行經(jīng)濟性

u  產(chǎn)品質(zhì)量控制等

第二單元：工廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型準(zhǔn)備與實施

2  數(shù)字化轉(zhuǎn)型的客觀趨勢

2  企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型要素與管理角色變化

2  數(shù)字化工廠運營管理特點

2  數(shù)字化技術(shù)支撐智能制造

2  工業(yè)數(shù)據(jù)采集與分析

u  工業(yè)數(shù)據(jù)的價值

u  工業(yè)數(shù)據(jù)類型

u  為什么要采集工業(yè)數(shù)據(jù)

u  采集何種類型工業(yè)數(shù)據(jù)

?   協(xié)議數(shù)據(jù)采集-ProfiNet、ProfiBus

?   傳感數(shù)據(jù)采集

u  如何采集數(shù)據(jù)

?   設(shè)備控制器數(shù)據(jù)采集

?   OPC協(xié)議數(shù)據(jù)采集

第三單元：數(shù)據(jù)傳輸與處理-IOT

2  物聯(lián)網(wǎng)簡介

2  物聯(lián)網(wǎng)工作步驟

2  物聯(lián)網(wǎng)六層架構(gòu)

u  感知層介紹

?  靜態(tài)信息采集-RFID，QR Code

?  動態(tài)信息采集-傳感數(shù)據(jù)采集

u  傳輸層介紹

?  核心網(wǎng)與接入網(wǎng)

?  接入網(wǎng)：NB-IOT，LORA等

u  應(yīng)用層

第四單元：數(shù)字化工廠功能及核心技術(shù)

2  數(shù)字化工廠的主體功能

u  提高企業(yè)盈利能力

u  提高工廠規(guī)劃質(zhì)量

u  縮短產(chǎn)品開發(fā)及投產(chǎn)時間

u  工廠各級溝通透明化

u  規(guī)劃過程標(biāo)準(zhǔn)化

2  數(shù)字化工廠的五大核心系統(tǒng)

2  狹義數(shù)字化工廠的核心技術(shù)

u  產(chǎn)品設(shè)計環(huán)節(jié)-三維建模

u  生產(chǎn)規(guī)劃環(huán)節(jié)-工藝仿真

2  廣義數(shù)字化工廠包含：

u  數(shù)字化技術(shù)用于產(chǎn)品設(shè)計-三維建模

u  數(shù)字化技術(shù)用于生產(chǎn)規(guī)劃-數(shù)字孿生

u  數(shù)字化技術(shù)用于生產(chǎn)運營-數(shù)據(jù)采集

分析與應(yīng)用-生產(chǎn)決策、工藝參數(shù)擬合

2  數(shù)字化工廠技術(shù)應(yīng)用：

u  全面制造過程管理

u  數(shù)字化工廠技術(shù)應(yīng)用的工作流程

?  產(chǎn)品數(shù)模用于工藝審查、公差分析

?  從設(shè)備、工裝、產(chǎn)線獲取制造資源數(shù)據(jù)

?  生產(chǎn)工藝規(guī)劃：導(dǎo)入工藝部門已有數(shù)據(jù)，進行規(guī)劃模型協(xié)同設(shè)計

?  生產(chǎn)工藝驗證：工廠布局與物流規(guī)劃仿真、線體平衡、動態(tài)裝配、工時分析、人機工程仿真、機器人仿真等

?  客戶化輸出：通過系統(tǒng)集成與客戶化開發(fā)（工業(yè)4.0中的端到端集成），輸出采購、生產(chǎn)、發(fā)運信息

2  數(shù)字化工廠技術(shù)（仿真）應(yīng)用模塊及案例：

u  產(chǎn)品設(shè)計-三維建模與仿真案例

u  產(chǎn)品設(shè)計-增材制造案例

u  生產(chǎn)規(guī)劃: 數(shù)字化仿真技術(shù)

?  布局設(shè)計仿真案例

?  物流規(guī)劃仿真案例

?  生產(chǎn)線設(shè)計仿真案例

?  機器人復(fù)雜運動仿真案例

案例：數(shù)字化工廠技術(shù)在汽車總裝線設(shè)計應(yīng)用

2  數(shù)字化工廠技術(shù)-數(shù)字孿生技術(shù)：

u  規(guī)劃模型與解釋模型

u  數(shù)字孿生技術(shù)

u  數(shù)字孿生與規(guī)劃、解釋模型的關(guān)系

u  數(shù)字孿生技術(shù)在生產(chǎn)規(guī)劃環(huán)節(jié)應(yīng)用

?  數(shù)字孿生在生產(chǎn)流程規(guī)劃中應(yīng)用案例

?  數(shù)字孿生在生產(chǎn)流程調(diào)整中應(yīng)用案例

?  數(shù)字孿生在工位設(shè)計中的應(yīng)用

u  數(shù)字孿生技術(shù)在生產(chǎn)運營環(huán)節(jié)應(yīng)用

?  數(shù)字孿生在生產(chǎn)運營過程中的應(yīng)用

?  生產(chǎn)過程虛擬現(xiàn)實制造

?  數(shù)字孿生在風(fēng)電站運行中的應(yīng)用

案例1：工廠布局設(shè)計仿真案例

案例2：工廠物流規(guī)劃仿真案例

案例3：數(shù)字孿生技術(shù)用于生產(chǎn)線設(shè)計

案例4：定制化產(chǎn)品裝配過程數(shù)字化

第五單元 數(shù)字化工廠核心系統(tǒng)-MES系統(tǒng)

2  MRP

u  MRP運作邏輯

u  MRP對生產(chǎn)的管控缺陷

2  MES

u  MES包含的業(yè)務(wù)運作模塊

u  MES軟件提供商

u  MES彌補MRP對生產(chǎn)管控不足

2  MES系統(tǒng)-訂單管理模塊

u  訂單管理模塊功能

u  訂單管理模塊操作界面

2  MES系統(tǒng)-計劃排程模塊

u  提高排程效率

u  提升排程準(zhǔn)確性

u  實時反饋計劃執(zhí)行情況

u  計劃排程模塊工作流程

u  計劃排程方法-甘特圖

2  MES系統(tǒng)-設(shè)備管理模塊

u  設(shè)備管理模塊操作界面

u  設(shè)備管理模塊功能

? 監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)

? 采集設(shè)備數(shù)據(jù)，計算OEE

? 記錄設(shè)備運行狀況，追溯故障原因

? 建立設(shè)備維護日歷，并提醒

? 設(shè)備狀態(tài)可視化、數(shù)據(jù)化

2  MES系統(tǒng)-資源管理模塊

u  資源管理模塊操作界面

u  資源管理模塊功能

? 資源清單管理

? 資源狀態(tài)管理

2  MES系統(tǒng)-質(zhì)量管理模塊

u  質(zhì)量管理模塊功能-SPC

u  質(zhì)量管理模塊用于批次質(zhì)量管理

案例：某企業(yè)MES系統(tǒng)介紹（視頻）

第六單元：數(shù)字化工廠運營

2  數(shù)字化工廠的外延

u   生產(chǎn)運行實時數(shù)據(jù)

u   設(shè)備運行實時數(shù)據(jù)

u   質(zhì)量實時數(shù)據(jù)

u   能耗實時數(shù)據(jù)

u   工廠其它運營數(shù)據(jù)

u   工廠實時運營數(shù)據(jù)供管理者分析與決策(實現(xiàn)完全智能制造前)

2  數(shù)字化工廠的內(nèi)涵

u   生產(chǎn)節(jié)點獲取數(shù)據(jù), 自我決策

u   生產(chǎn)節(jié)點通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)交換數(shù)據(jù)

u   生產(chǎn)節(jié)點數(shù)據(jù)向工廠智能控制中心輸送, 提供最優(yōu)決策

2  數(shù)字化工廠與智能制造關(guān)系

u  工廠數(shù)字化是智能制造基礎(chǔ)

u  工廠數(shù)字化是智能制造的技術(shù)之一

u  物聯(lián)網(wǎng)是數(shù)字化工廠的橋梁

2  數(shù)字化工藝參數(shù)擬合

u  通過專家知識庫，設(shè)定工藝參數(shù)

u  通過數(shù)字化擬合獲取最佳工藝參數(shù)

u 數(shù)字孿生技術(shù)對比實際工藝參數(shù)與擬合的最佳工藝參數(shù)，再次修正工

藝參數(shù)。

2  工藝參數(shù)管理

u  設(shè)定工藝參數(shù)隨訂單下達(dá)至設(shè)備

u  實際工藝參數(shù)上傳給MES系統(tǒng)

案例1： 數(shù)字化技術(shù)在光纖生產(chǎn)過程中工藝

參數(shù)擬合（工藝參數(shù)優(yōu)化）

案例2： 某企業(yè)數(shù)字化工廠運營監(jiān)控

第七單元：數(shù)字化工廠的核心技術(shù)詳解

2  全面的制造過程管理

u  模擬并驗證生產(chǎn)過程

u  生成經(jīng)驗證的工藝數(shù)據(jù)及文件

2  工作流程

u  從設(shè)計部門獲取產(chǎn)品數(shù)據(jù)

?  產(chǎn)品3D數(shù)模

?  產(chǎn)品裝配關(guān)系

?  工藝審查和公差分析

u  從工裝工具、生產(chǎn)部門獲取數(shù)據(jù)

u  工藝規(guī)劃

?  總工藝計劃

?  子工藝計劃

?  生產(chǎn)計劃及產(chǎn)品

?  工藝、資源、工時等信息

u  客戶化輸出

?  通過系統(tǒng)集成和客戶化開發(fā)，輸出生產(chǎn)、采購、維護、培訓(xùn)等計劃

2  規(guī)劃模塊

第八單元：數(shù)字化工廠應(yīng)用案例探索

2  總裝解決方案

u  工藝規(guī)劃

u  多車型混線生產(chǎn)數(shù)字化設(shè)計

u  復(fù)雜物流仿真

u  訂單排產(chǎn)計劃和總裝線布局

2  某電子工廠數(shù)字化工廠案例

?  生產(chǎn)過程數(shù)字化及可視化

?  生產(chǎn)運行關(guān)鍵指標(biāo)可視化

綜合討論：結(jié)合數(shù)字化工廠技術(shù)與企業(yè)實際情況，討論推進本企業(yè)數(shù)字化工廠建設(shè)