数字化工厂概念及内涵

时间：2025-02-24

数字化工厂概念及内涵字何其昌上海交通大学 2009年11月16日

真实工厂——虚拟工厂虚拟工厂，即在实际产品生产之前，在虚拟的数字环境中定义、显示和控制物理世界完成产品所有过程，甚至工作单元、生产线、车间布局及操作者；将验证的数据发送到生产执行系统(MES,ERP,)

真实工厂

虚拟工厂

引言

数字工厂概念及内涵数字化工厂体系构架及功能数字化工厂技术

现代制造技术的特征与发展制造业竞争历程70年代之前：企业规模和产品成本 80年代：满足用户需求和T.Q.C.S指标 80年代满足用户需求和T Q C S指标 90年代以来：最短的时间开发质量更高、用户接受的产品

现代制造技术的特征先进制造是多学科的融合先进制造是覆盖产品全生命周期的制造信息化与数字化制造全球化与网络化制造新的制造理念

现代制造技术的特征与发展当前先进的制造模式及技术并行工程、准时化生产、精益生产、网络化制造、数字化工厂等 DFX技术(DFA DFM) CAX技术(CAD CAE CAPP) DFX技术(DFA,DFM)、CAX技术(CAD,CAE,CAPP)、全面质量管理技术方法和工具( Taguchi方法，QFD,SPC)、设计开发过程网络计划技术( CPM,PERT)、计算机协同技术

发展趋势以技术为中心向以人为中心转变；从传统的顺序工作方式到并行工作方式的转变；从质量第一的竞争策略向快速响应市场的知识创新竞争策略转变；从质量第的竞争策略向快速响应市场的知识创新竞争策略转变从按功能划分部门的固定组织形式向动态的、自主管理的小组团队工作组织形式转变。

数字化工厂技术产生原因数字化工厂建设的目的是解决企业产品设计与产品制造之间的“鸿沟”解决工厂、车间和生产线以及产品的设计到制造实现的转化过程，使设计到生产制造之间的不确定性降低在数字空间中将生产制造过程进行模拟仿真，提高制造的成功率与可靠性，在数字空间中将生产制造过程进行模拟仿真提高制造的成功率与可靠性缩短设计到生产的转化时间

数字化工厂的定义定义以产品全生命周期的相关数据为基础，根据虚拟制造原理，在计算机虚拟环境中，对整个生产过程包括设计、制造、装配、质量控制和检测各个阶段进行仿真、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

包含内容产品工艺分析、工艺规划、工艺审查、生产作业计划、生产线规划、物流仿真等方面，在产品设计与产品实际制造间建立起桥梁

与虚拟制造概念的区别 (Virtual Manufacturing VM)

数字化工厂的产生原因数字化工厂技术是产品设计与制造技术发展的

必然结果

数字工厂概念及内涵数字化工厂体系构架及功能数字化工厂技术典型应用案例三一集团起重机数字化工厂项目成果展示

数字化工厂系统架构——研究环境基于多领域建模的产品设计与分析基于仿真的零部件制造工艺设计基于仿真的制造加工过程分析，包括碰撞干涉检验及运动轨迹检验，虚拟加工等产品的虚拟装配，检验产品的可装配性虚拟工厂布局与物流仿真，对生产环境布局进行优化虚拟计划与调度，优化生产作业计划与调度方案

数字化工厂系统架构——建模层次研究对象：产品+资源+生产流程数字化工厂系统支持产品的并行设计、工艺规划、加工、装配及维修等过程，进行可加工性分析，性能分析等分层建模

数字化工厂软件构架

数字化工厂系统硬件构架

核心功能采用C/S结构文档处理和文字报表采用B/S结构

数字化工厂系统功能规划纲要生产大纲工艺要求实时信息