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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，方便實現(xiàn)人機交互設(shè)計？如何將數(shù)字化工具嵌入到產(chǎn)品設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)規(guī)化、生產(chǎn)管理以及整個價值鏈，給制造業(yè)帶來改變，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測追蹤、操作流程可視化？


數(shù)字孿生是綜合運用感知、計算、建模等信息技術(shù)，通過軟件定義，對物理空間進行描述、診斷、預(yù)測、決策，進而實現(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)與先進制造技術(shù)深度融合，貫穿于設(shè)計、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動的各個環(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)層級和智能特征三個維度描述智能制造所涉及的活動、裝備、特征等內(nèi)容。



1、智慧工廠3D可視化的優(yōu)勢


智慧工廠3D可視化優(yōu)勢是整合資源在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域技術(shù)，一體化項目智能化設(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還原真實工廠的外部建筑和環(huán)境以及內(nèi)部產(chǎn)線。通過可視化運行數(shù)據(jù)實時顯示，還原真實的生產(chǎn)場景。


實現(xiàn)生產(chǎn)運行監(jiān)室3D模型視角和場景切換時，可自動切換附加的信息。意見導(dǎo)航至特定視角。工廠生產(chǎn)線采集的實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，得到生產(chǎn)執(zhí)行部位的實時定位與速度，實現(xiàn)工廠狀態(tài)的實時同步。


2、智慧工廠三維建?；庸芾硐到y(tǒng)的特點


智慧工廠三維建?；庸芾硐到y(tǒng)的特點，采用不同的狀態(tài)觀測器模型，過程狀態(tài)設(shè)備執(zhí)行部件運動狀態(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場景中進行展示。


隨時3D可視化技術(shù)的運用越來越廣泛，不光可以運用在工廠的數(shù)字化轉(zhuǎn)型當中，能夠協(xié)助政府部門/機關(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)運營管理。


3、以恒大新能源汽車智慧工廠構(gòu)建與運營的實踐為例


以恒大新能源汽車智慧工廠構(gòu)建與運營的實踐為例，對數(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)用實例展開研究，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、數(shù)字化工廠建設(shè)路徑要素，以期為我國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級之路提供參考。


數(shù)字化工廠模型的設(shè)計與應(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)，通過構(gòu)建支撐應(yīng)用場景的IOT架構(gòu)。


廣州工廠投入了大量的自動化設(shè)備和信息化應(yīng)用系統(tǒng)，包含工廠級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。以往各個系統(tǒng)因為基礎(chǔ)軟件的不同，相互之間都是孤島，數(shù)據(jù)需經(jīng)過離線人為格式轉(zhuǎn)換從系統(tǒng)導(dǎo)入另外一個系統(tǒng)。


因此，針對不同工業(yè)基礎(chǔ)軟件的面向業(yè)務(wù)需求的接口二次開發(fā)至關(guān)重要。通過MES結(jié)合智能識別RFID系統(tǒng)，從制造的角度、從生產(chǎn)計劃與生產(chǎn)過點動態(tài)角度把所有不同模塊從業(yè)務(wù)的角度串聯(lián)起來。



產(chǎn)品數(shù)字化


為了加快新產(chǎn)品開發(fā)的步伐，通過建立高效的PLM協(xié)同集成平臺，實現(xiàn)計算機輔助設(shè)計CATIA和研發(fā)設(shè)計管理軟件PDM的系統(tǒng)集成，建立企業(yè)級中央集成BOM系統(tǒng)，對EBOM、MBOM、SBOM進行統(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、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)計與性能開發(fā)能力、仿真分析能力、樣車制作與工藝能力及試驗驗證與評價等能力。


采用西門子最先進的“數(shù)字雙胞胎”智能制造系統(tǒng)。真實工廠與虛擬工廠同步運行，真實工廠生產(chǎn)時的數(shù)據(jù)參數(shù)、生產(chǎn)環(huán)境等都會通過虛擬工廠反映出來，虛擬與現(xiàn)實結(jié)合，并利用三維可視化技術(shù)將生產(chǎn)場景真實展現(xiàn)出來，生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時驅(qū)動三維場景中的設(shè)備，使其狀態(tài)與真實生產(chǎn)場景一致，從而更充分了解整個生產(chǎn)場景中各設(shè)備的運行狀況，達到監(jiān)測、分析的目的。


通過大數(shù)據(jù)與分析平臺，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、降低成本和實現(xiàn)質(zhì)量目標


工藝一體化平臺


基于3D的數(shù)字化工藝規(guī)劃、仿真和優(yōu)化平臺來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，通過工藝一體化平臺，實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計數(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，以及工裝與產(chǎn)品數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)設(shè)計。


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，實現(xiàn)制造、過程數(shù)據(jù)信息化和精細化管理。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)，進行工藝布局、工藝設(shè)計、工藝仿真驗證。提高工藝文件編制效率，實現(xiàn)工藝經(jīng)驗積累、有效重用，最終實現(xiàn)設(shè)計面向制造


生產(chǎn)數(shù)字化


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


車身黑燈工廠


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


共611臺機器人，244個NC定位機構(gòu)，148臺AGV，全力打造滿足多種車型、多種工藝、鋼鋁混合的自動化、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德國杜爾裝配生產(chǎn)線，集成ABB自動化及西門子全球首創(chuàng)底盤自動合裝虛實匹配技術(shù)，融合西門子全球智能MES系統(tǒng)，實現(xiàn)高度的“智慧”工廠（HEAD-Factory）。


融合工業(yè)4.0、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等前沿技術(shù)，實現(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)，實現(xiàn)關(guān)鍵信息追溯及大數(shù)據(jù)管理；


運用數(shù)字雙胞胎技術(shù)助力產(chǎn)品全生命周期價值鏈整合，并通過西門子數(shù)字化仿真軟件進行虛擬仿真，建立虛擬與現(xiàn)實映射的工廠環(huán)境。實現(xiàn)從設(shè)計、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，新工廠新產(chǎn)品導(dǎo)入時尺寸配合有超出機器識別范圍的風(fēng)險，易導(dǎo)致高停線率，為此南沙工廠總裝車間投入機器人75臺，規(guī)劃整體自動化率達到20%以上，處于行業(yè)領(lǐng)先水平。


并對自動裝配涉及的尺寸實測數(shù)據(jù)進行虛擬匹配，可預(yù)知和處理尺寸匹配風(fēng)險，提高設(shè)備開動率，并對不良數(shù)據(jù)進行大數(shù)據(jù)分析，根據(jù)變化趨勢，找到根因，提前對策鎖定（設(shè)計問題、車身工藝、總裝托盤、裝配因素…..）。


廣州工廠首先以底盤全自動合裝為項目試點，開發(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光檢測設(shè)備，測量每臺車的尺寸數(shù)據(jù)；總裝在前后橋區(qū)域布置在線測量工作站，測量每臺前后橋總成的安裝孔位尺寸；


托盤緩存區(qū)布置藍光檢測設(shè)備，測量托盤定位銷尺寸數(shù)據(jù)；測量數(shù)據(jù)經(jīng)過編碼標識后，通過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)上傳來的來料數(shù)據(jù)一起，通過匹配算法，虛擬計算自動合裝尺寸匹配狀態(tài)，將結(jié)果輸出至工位上，提前應(yīng)對解決。


工廠實時監(jiān)控


恒大汽車廣州工廠引入SIEMENS智能制造標桿方案，開發(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，實現(xiàn)了訂單至交付全流程數(shù)據(jù)實時互通，滿足客戶查詢訂單的實時位置的需求。


MES系統(tǒng)追溯模塊實現(xiàn)了將精益生產(chǎn)粒度下沉到分總成件，通過上下位系統(tǒng)的信息互通和分總成件單件標識化管理，提升了車輛生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)細化管理的程度，為車輛全過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化定位提供數(shù)據(jù)支撐。