序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇工廠數(shù)字化規(guī)劃范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

本組接受顴弓切線位X線攝影檢查者共60例,男42例,女18例,年齡6-65歲。傳統(tǒng)屏膠系統(tǒng)與CR、DR三種攝影方法各取20例,每個病例只使用一種攝影方式,為隨機選取。分別記錄每個病例攝影方法、投照次數(shù)、照片質(zhì)量、成像時間。

應(yīng)用設(shè)備:傳統(tǒng)X線攝影系統(tǒng)為日本SHIMADZUED150L型500mAX光機,中國虎丘洗片機。CR系統(tǒng)為美國KodakDirectViewCR950計算機X線成像系統(tǒng),日本SonyDF500激光打印機,美國Kodak影像板(IP板),大小為8英寸x10英寸(1英寸=2.54cm)。DR系統(tǒng)為美國GEDefinium6000直接數(shù)字化X線攝像系統(tǒng),Kodak8200激光打印機。

投照方法:患者俯臥在攝影床上,雙臂放于身旁,頭部盡量后仰,頦部前伸,下頜放于暗盒中心上方5cm處,頭部向健側(cè)傾斜15°,即頭部矢狀面與臺面成75°。X線管球向足側(cè)傾斜,使X線管球中心線與聽眶線垂直,對準(zhǔn)顴弓中點或眼角后外方約4cm處,射入暗盒中心。

2結(jié)果

顴弓切線位分別應(yīng)用3種攝影方式的一次拍攝成功率比較接近,為70%左右。第2次拍攝DR系統(tǒng)98%可以做到基本全部成功;而傳統(tǒng)屏膠系統(tǒng)與CR系統(tǒng)的二次成功率相似且明顯偏低,需要拍攝2次以上的達15%左右。照片質(zhì)量以CR,DR明顯高于傳統(tǒng)屏膠系統(tǒng)。DR曝光后成像的速度最快,只要3s左右,可以對投照成功與否迅速做出判斷;CR曝光后經(jīng)激光掃描到顯示圖像需半分鐘,屏膠系統(tǒng)費時最長,約3min左右。

3討論

數(shù)字化X線設(shè)備是指把X線透射圖像數(shù)字化并進行圖像處理,再變換成模擬圖像顯示的一種X線設(shè)備。根據(jù)成像原理的不同,這類設(shè)備可分為計算機X線攝影(computedradiography,CR)和數(shù)字X線攝影(digitalradiography,DR)、數(shù)字減影血管造影(DSA)、數(shù)字熒光攝影(DF)。目前我國約70%的醫(yī)用X光機仍是使用傳統(tǒng)屏膠系統(tǒng)。

3.1CR成像系統(tǒng)是將透過人體的剩余X線記錄在IP板上,使IP板感光形成潛影,再經(jīng)過激光掃描使存儲在光晶體內(nèi)的潛影信息化為熒光,由光電轉(zhuǎn)換器變?yōu)殡娦盘?輸入計算機工作站處理后,形成圖像。IP板是CR成像系統(tǒng)的關(guān)鍵,作為采集影像信息的載體,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的膠片,其特點是可以重復(fù)使用,但不具備圖像顯示功能。CR的成像要經(jīng)過影像信息的記錄、讀取、數(shù)字化處理和圖像顯示等幾個步驟。

3.2DR是指在專用的計算機控制下,直接讀取感應(yīng)介質(zhì)記錄到的X線信息,并以數(shù)字化圖像方式重放和記錄。它與傳統(tǒng)放射成像方式不同的是用平板探測器FDP代替了傳統(tǒng)的增感屏-膠片來接受X線管球發(fā)射出的穿透人體的X線,該成像系統(tǒng)是采用直接非晶硒為基礎(chǔ)直接轉(zhuǎn)換平板探測器。DR通常由電子暗盒、圖像采集工作站、圖像后處理工作站、系統(tǒng)控制器以及影像監(jiān)視器等部分組成,是直接將X光子通過電子暗盒轉(zhuǎn)換為數(shù)字化圖像的裝置。DR成像速度快,采集時間在10ms以下,數(shù)秒后即可傳送至后處理工作站,根據(jù)需要打印出激光膠片。

篇（2）

1.引言

在市場競爭日趨激烈，新產(chǎn)品上市周期越來越短，生產(chǎn)設(shè)備和制造系統(tǒng)日趨復(fù)雜、昂貴的情況下，為了獲取最佳利潤和保持市場占有率，制造企業(yè)必須從傳統(tǒng)制造模式向數(shù)字化制造模式轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)產(chǎn)品的多元化，縮短產(chǎn)品上市時間，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間，并進一步提高產(chǎn)品的質(zhì)量。由此，數(shù)字化工廠作為優(yōu)化生產(chǎn)過程的解決方案也越來越成為研究的熱點。

2.數(shù)字化工廠含義

數(shù)字化工廠（Digital Factory，簡稱DF）是基于仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的，是以產(chǎn)品全生命周期的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在計算機虛擬環(huán)境中，對整個生產(chǎn)過程進行仿真、評估和優(yōu)化，并進一步擴展到整個產(chǎn)品生命周期的新型生產(chǎn)組織方式，通過對生產(chǎn)過程進行分析和優(yōu)化，保證產(chǎn)品在可制造的前提下，實現(xiàn)快速、低成本和高質(zhì)量的制造，從而實現(xiàn)柔性制造和并行工程[1]。

3.數(shù)字化工廠平臺架構(gòu)

數(shù)字化工廠軟件是虛擬制造平臺，對于縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少制造成本和降低項目決策風(fēng)險都具有重大意義。

數(shù)字化工廠軟件還是實現(xiàn)并行工程的工具。產(chǎn)品設(shè)計部門和制造工藝部門可以在產(chǎn)品的制造特征（焊點、定位點、裝配位置等）領(lǐng)域緊密協(xié)作，在產(chǎn)品設(shè)計的早期階段進行工程制造的仿真，在新產(chǎn)品的制造中盡量對標(biāo)準(zhǔn)化的工藝和工裝卡具重復(fù)利用，從而實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)品制造的并行互動的工作方式，縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期、降低制造成本和加快新產(chǎn)品投放市場[2]。

數(shù)字化工廠在工藝層面的主要應(yīng)用包括工廠布局仿真優(yōu)化、工藝流程規(guī)劃及仿真驗證、虛擬裝配設(shè)計與驗證、物流仿真。工廠布局仿真優(yōu)化是建立車間廠房、物流通道、制造資源等的三維數(shù)字模型，為工藝、裝配、物流仿真建立基礎(chǔ)。是工藝流程規(guī)劃及仿真驗證在三維數(shù)字環(huán)境下對產(chǎn)品的工藝進行規(guī)劃，制定工藝路線，如NC編程、流程排序、資源分配、工時定額，成本核算等，并對加工工藝過程進行三維仿真，仿真工藝路線，刀具切換，裝夾過程等。虛擬裝配設(shè)計與驗證是提供一個虛擬制造環(huán)境來規(guī)劃驗證和評價產(chǎn)品的裝配制造過程和裝配制造方法，檢驗裝配過程是否存在錯誤，零件裝配時是否存在碰撞。它把產(chǎn)品、資源和工藝操作結(jié)合起來來分析產(chǎn)品裝配的順序和工序的流程，并且在裝配制造模型下進行裝配工裝的驗證、仿真夾具的動作、仿真產(chǎn)品的裝配流程，驗證產(chǎn)品裝配的工藝性，達到盡早發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的目的。物流仿真是工廠布局規(guī)劃與仿真的輔助工具之一，在三維環(huán)境下對物流仿真邏輯進行建模，主要分析工位裝配任務(wù)分配的合理性，物流路徑規(guī)劃的合理性，物流設(shè)備的分配以及利用率等，從而評價和優(yōu)化物流規(guī)劃方案；基于建立的物流仿真模型，可以調(diào)整參數(shù)和物流方案，實時獲得仿真結(jié)果。

數(shù)字化工廠平臺在制造層面的主要應(yīng)用為MES系統(tǒng)，包括制造數(shù)據(jù)管理、計劃排程、生產(chǎn)調(diào)度執(zhí)行、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集及歸檔、產(chǎn)品跟蹤等功能。

4.數(shù)字化工廠收益

一個制造企業(yè)完善的企業(yè)信息平臺應(yīng)由三大塊構(gòu)成，即：PDM/CAD系統(tǒng)，為企業(yè)提品數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型，進行產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理；ERP系統(tǒng)，為企業(yè)提供物質(zhì)資源、資金資源和信息資源集成信息，進行企業(yè)資源管理；數(shù)字化工廠平臺，即制造過程管理系統(tǒng)，為企業(yè)提供數(shù)字化的制造信息平臺，進行制造工藝規(guī)劃設(shè)計，工程仿真和生產(chǎn)過程管理。成為數(shù)字化工廠，首先要做到柔性制造，即通過自動化的理念把產(chǎn)品的工藝設(shè)計與自動化設(shè)計集成到一個平臺上。系統(tǒng)能夠根據(jù)加工對象的變化或原材料的變化而確定相應(yīng)的工藝流程。第二點，也是比較關(guān)鍵的部分，即虛擬投產(chǎn)，即借助虛擬化過程來檢驗整個生產(chǎn)過程，驗證產(chǎn)品。

國內(nèi)制造企業(yè)通過利用數(shù)字化工廠技術(shù)能夠帶來的收益包括：

（1）在3D的環(huán)境下進行制造工藝過程的設(shè)計，提高工藝設(shè)計、現(xiàn)場工人、數(shù)控測量的效率；

（2）用數(shù)字化的手段驗證產(chǎn)品的制造工藝可行性，避免工藝制造與設(shè)計脫節(jié)，提高工藝設(shè)計質(zhì)量；

（3）現(xiàn)場的工藝問題在數(shù)字化仿真環(huán)境下提前得到分析，避免在后期對產(chǎn)品和流程進行改變返工，避免規(guī)劃的失誤，對風(fēng)險可進行精確掌控；

（4）掌握產(chǎn)品和流程的復(fù)雜性，提高產(chǎn)品的變種及對流程影響的透明度，建立典型工藝，經(jīng)驗庫，減少重復(fù)工作；

（5）縮短產(chǎn)品工藝準(zhǔn)備周期，縮短新產(chǎn)品投放市場時間（6）結(jié)合MES現(xiàn)場數(shù)據(jù)的及時采集、反饋，實現(xiàn)成本的及時統(tǒng)計、工藝的持續(xù)改進，支持產(chǎn)品的后期維修。

5.實施關(guān)鍵因素

數(shù)字化工廠平臺涉及多層仿真層次，不同仿真目的，需要對物流，裝配，加工等進行獨立仿真，并在統(tǒng)一的可視化環(huán)境下進行結(jié)果分析。數(shù)字化工廠貫穿整個工藝設(shè)計、規(guī)劃、驗證、直至車間生產(chǎn)工藝整個制造過程，不是一個獨立的系統(tǒng)，需要與設(shè)計部門的CAD/PDM系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，并對設(shè)計產(chǎn)品進行可制造性驗證（工藝評審），同時，所有規(guī)劃還需要考慮工廠資源情況數(shù)字化工廠與設(shè)計系統(tǒng)CAD/PDM和企業(yè)資源管理系統(tǒng)ERP的集成是必須的。同時，數(shù)字化工廠還有必要把企業(yè)已有的規(guī)劃知識（如工時卡、焊接規(guī)范等）集成起來，整個集成的底部是PLM構(gòu)架。所以，需要與其他部門的信息系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，并在PLM體系框架的指引下開展實施工作。

6.小結(jié)

數(shù)字化工廠涉及生產(chǎn)，設(shè)計，工藝、物流，管理，IT部門等業(yè)務(wù)單位以及多領(lǐng)域的技術(shù)人員，需要相關(guān)專業(yè)部門的全力配合，需要對整個生產(chǎn)鏈的數(shù)據(jù)進行整理和整合（包括產(chǎn)品，工藝，車間等）。對企業(yè)各方面的影響巨大，可能需要流程重組。因此，企業(yè)在具體的實施過程中，需根據(jù)自己的生產(chǎn)制造的實際過程和企業(yè)資源條件來決定，即需要在設(shè)計、工藝規(guī)劃、加工、裝配、物流的哪一部分加強，進而采取先點后面、循序漸進的實施策略，不要一下鋪得太大。

參考文獻

篇（3）

根據(jù)學(xué)校改革示范校任務(wù)目標(biāo)的發(fā)展規(guī)劃，結(jié)合本學(xué)校實際的情況，就一體化工作站提出了建設(shè)數(shù)字化工廠。通過積極探索，不斷的創(chuàng)新與實踐，充分考慮到今后發(fā)展的需要，把企業(yè)設(shè)計制造過程的現(xiàn)代化無紙化引入學(xué)校，真實模擬現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營場景，使學(xué)校成為培養(yǎng)高技能高素質(zhì)的優(yōu)秀畢業(yè)生的理想實踐場所。我?，F(xiàn)在已經(jīng)建立起PLM體驗中心、理實一體化教室、數(shù)字化實訓(xùn)工作站、教學(xué)資源庫等數(shù)字化平臺。從而實現(xiàn)理論教學(xué)、實習(xí)訓(xùn)練的全數(shù)字化。為職業(yè)教育的“雙師型”師資培養(yǎng)培訓(xùn)及交流創(chuàng)造良好的數(shù)字平臺。

一、“數(shù)字化工廠”具體的內(nèi)涵

信息化建設(shè)是現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的發(fā)展方向，是企業(yè)走向競爭市場的一次深刻的革命。我們認(rèn)為從五個方面著手實現(xiàn)“數(shù)字化工廠”的目標(biāo)。對各項目標(biāo)的具體實施，即為“數(shù)字化工廠”具體的內(nèi)涵。

（1）搭建一體化工作站數(shù)字化

搭建安全快速的網(wǎng)絡(luò)平臺是一體化工作站信息化的前提。計算機已成為管理人員和操作人員的工具。我校一體化工作站的系統(tǒng)平臺由計算機主機、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫等組成。通過軟件來相連各個系統(tǒng)的平臺，將實訓(xùn)車間的數(shù)控設(shè)備與數(shù)據(jù)管理平臺相連，進而實現(xiàn)對數(shù)控設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化管理。當(dāng)然，操作技術(shù)人員必須具備網(wǎng)絡(luò)操作能力，只有軟硬件和操作人員都具備了數(shù)字化的能力才能實現(xiàn)數(shù)字化工廠。

（2）打造無紙生產(chǎn)場景數(shù)字化

隨著管理集成系統(tǒng)的搭建，通過數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)，即可看到學(xué)生現(xiàn)階段一體化工作站的任務(wù)零件及相關(guān)信息如：毛坯尺寸、產(chǎn)品材料、加工圖樣、工藝流程、注意事項等，實現(xiàn)與現(xiàn)代化的生產(chǎn)制造流程接軌。對學(xué)生生產(chǎn)用到的數(shù)控程序，通過數(shù)據(jù)終端直接傳輸?shù)綑C床上進行應(yīng)用加工，實現(xiàn)無紙化的設(shè)計與生產(chǎn)，既提高了生產(chǎn)效率又規(guī)范了操作規(guī)程。

（3）一體化討論區(qū)數(shù)字化

在一體化討論區(qū)，通過大屏幕投影，可將學(xué)生在PLM體驗中心中的工作過程現(xiàn)場調(diào)出來，包括產(chǎn)品的三維或二維圖，工藝流程卡、加工模型及刀路軌跡、仿真結(jié)果、加工程序等。同時，也可看到車間機床操作面板及產(chǎn)品加工過程。通過模型結(jié)果及機床加工過程現(xiàn)場，實現(xiàn)理論與實踐的一體化教學(xué)。

（4）一體化工作站管理數(shù)字化

通過搭建一體化工作站的管理系統(tǒng)，通過視頻可以看到師生教學(xué)在工作臺上的操作場景，包括工件裝夾情況、找正對刀、機床加工等情況。有信息化的支撐，一體化工作站的管理效率大幅度的提高。管理逐步向規(guī)范化轉(zhuǎn)變。

二、建設(shè)數(shù)字化工廠的體會

幾年來的信息化建設(shè)，使我們在探索建立數(shù)字化工廠的道路上感受頗多，在此談?wù)勛约旱男牡皿w會。

（1）規(guī)劃管理要統(tǒng)一

信息化建設(shè)要統(tǒng)一規(guī)劃，在指導(dǎo)部門的安排下進行信息化的建設(shè)，信息互聯(lián)互通，共享資源，避免重復(fù)建設(shè)?！皯?yīng)用主導(dǎo)，面向市場”是信息化建設(shè)的內(nèi)在動力和重要手段。

① 強調(diào)資源共享時，也耍推進方法和經(jīng)驗的交流，取長補短。我廠的信息化工作交流活動，將各部門在信息化工作開展過程中的效果和方法進行交流，特別是具有探索性的、難度大的工作，通過交流的方式互相學(xué)習(xí)進步。

② 建成管理網(wǎng)絡(luò)。分三個層次：一層是信息化主管部門負(fù)責(zé)全廠信息化建設(shè)整體規(guī)劃及協(xié)調(diào)工作；二層由專業(yè)科室組成，負(fù)責(zé)在信息化推進過程中結(jié)合專業(yè)具體開展工作；三層是車間部門層，是各項工作具體落實和實現(xiàn)的地方。

③ 全廠的信息化工作統(tǒng)一規(guī)劃。信息化主管部門制定目標(biāo)，長期目標(biāo)包括五年計劃，短期目標(biāo)包括年度和季皮工作計劃等，規(guī)劃將包容全廠的信息化工作內(nèi)容，各部門在此基礎(chǔ)上再制定分解目標(biāo)，既緊扣總體規(guī)劃，又體現(xiàn)自身的個性內(nèi)容。

（2）現(xiàn)代化技術(shù)要合理運用

在建設(shè)一體化數(shù)字化工廠的過程中，先進的技術(shù)是其重要支撐。但是，片面的依賴高、新、全為目標(biāo)的話，是一個錯誤的誤區(qū)，關(guān)鍵是要選擇最適合自己的先進的技術(shù)。其功能以夠用為主。

（3）推行管理要逐步化

一體化數(shù)字工廠是一個長周期的過程，初期投入的時間很長。在建設(shè)完善過程中要有耐心和恒心。在建設(shè)過程中從人員配合及管理人員的超前意識等等都是一個逐步完善的過程。，要在每一個環(huán)節(jié)中都能讓大家看到希望，感覺到好處，管理人員覺得不難了，思路清晰了，再將目標(biāo)提高一個臺階。最終提出了全面推行信息化管理，實現(xiàn)一體化數(shù)字化工廠。

（4）操作系統(tǒng)要扁平化

在一體化數(shù)字工廠的建設(shè)的整個過程中，有些系統(tǒng)在過程中不再適合新條件下生產(chǎn)管理需求。例如，在初期一些小系統(tǒng)的開發(fā)，可能到目前為止這些小系統(tǒng)還在用，甚至用得很不錯，但為了完整的大系統(tǒng)，就需要拋棄這些小的孤立的系統(tǒng)，這其實是操作系統(tǒng)需要本身扁平。

（5）建設(shè)過程要應(yīng)用化

篇（4）

關(guān)鍵詞：數(shù)字化工廠 總裝車間 工藝規(guī)劃 工藝流程 EM-POWER

1前言

21世紀(jì)，以信息技術(shù)為特征的汽車制造業(yè)正在全球范圍內(nèi)展開。我國制造業(yè)的進步可以拉動國際制造業(yè)的發(fā)展，依據(jù)我國制定的“以信息化帶動工業(yè)化，以工業(yè)化促進信息化，走新型工業(yè)化道路”的重大戰(zhàn)略方針。在現(xiàn)階段，我國汽車制造業(yè)主要的任務(wù)是依靠科技創(chuàng)新，提高企業(yè)信息化水平，促進汽車行業(yè)自主創(chuàng)新能力。

2汽車總裝工藝技術(shù)

2.1 汽車總裝車間概述

按照廠房內(nèi)區(qū)域分布：總裝配區(qū)、加注調(diào)整區(qū)、檢測區(qū)、返修補漆區(qū)、分裝區(qū)、物流庫、內(nèi)部通道等?？傃b車間有四條生產(chǎn)線：內(nèi)飾線、底盤線、最終裝配線、門線。要想規(guī)劃這么大規(guī)模的生產(chǎn)線用傳統(tǒng)的生產(chǎn)線規(guī)劃方法，注重理論計算的結(jié)果，依據(jù)生產(chǎn)線實際運算后的數(shù)據(jù)進行分析和判斷，其缺點為準(zhǔn)確性差、不直觀、易浪費資源。各過程的人員，各自進行設(shè)計，再經(jīng)過協(xié)調(diào)綜合形成最后方案，各個過程極易造成聯(lián)系疏散孤立，特別是相關(guān)工藝信息的查詢，傳輸上，基本上以紙樣為媒介，沒有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺。

數(shù)字化工廠目前已經(jīng)成為現(xiàn)代化制造領(lǐng)域中一個新的研究應(yīng)用領(lǐng)域。從而提高系統(tǒng)的成功率和可靠性，縮短從設(shè)計到生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化時間。因此，數(shù)字化工廠技術(shù)很好地彌補了傳統(tǒng)生產(chǎn)線規(guī)劃方法的不足，在制造領(lǐng)域有著廣闊的前景。

2.2汽車數(shù)字化裝配工藝規(guī)劃

2.2.1 汽車數(shù)字化裝配工藝規(guī)劃過程

汽車數(shù)字化裝配工藝規(guī)劃是指在汽車數(shù)字化制造信息化平臺上，對汽車裝配的工藝進行規(guī)劃，即以數(shù)字化裝配工藝方法為基礎(chǔ)，通過廠房、設(shè)備信息，為汽車裝配制定工藝路線。采用生產(chǎn)線仿真技術(shù)來驗證工藝規(guī)劃和生產(chǎn)線設(shè)計的效果，實現(xiàn)工藝規(guī)劃、裝配生產(chǎn)線布局設(shè)計、調(diào)度和生產(chǎn)線仿真各個部分?jǐn)?shù)據(jù)的有效集成，即建立數(shù)字化生產(chǎn)線集成仿真平臺。

3數(shù)字化工廠軟件eM-Power

3.1“數(shù)字化工廠”―eM-Power

eM-Power是Tecnomatix公司的計算機輔助生產(chǎn)工程（CAPE）軟件，是對一個完整的工廠從生產(chǎn)線、加工單元到工序操作的所有層次進行設(shè)計、仿真和優(yōu)化的集成計算機環(huán)境。

eM-Power軟件包中主要包含制造工藝規(guī)劃（Process Planner）工具eM-Planner，工廠和生產(chǎn)線仿真和優(yōu)化工具eM-Plant，機器人生產(chǎn)工程仿真工具eM-Workplace（ROBCAD），機械加工工藝規(guī)劃工具eM-Machining，動態(tài)裝配和驗證工具eM-Assembler等模塊。

3.2工藝流程規(guī)劃模塊― Process Designer

Process Designer可以評估生產(chǎn)的替代品，協(xié)調(diào)各種資源，優(yōu)化吞吐量，計劃的多個變種，實施變革，并估計成本和周期時間-都在非常初期階段的概念規(guī)劃。

Process Designer工具具有如下特點：（1）確定產(chǎn)品的裝配順序，建立一個模擬和驗證制造的產(chǎn)品和服務(wù)；（2）計劃工作場所和設(shè)施的布局和分配其資源的二維sketcher環(huán)境。圖紙制造領(lǐng)域提供各種格式；（3）界定和管理的周期時間的一個單一的操作或一組行動。時間價值是指使用行動圖書館，其中包括預(yù)定時間值或使用母語教學(xué)的整合時間表；（4）分析性能，吞吐量，瓶頸和周期使用離散事件仿真。結(jié)果可以存儲在數(shù)據(jù)庫的進程，以供將來使用；（5）線平衡使用甘特圖顯示的工作量分配給每個資源。圖表可以識別的關(guān)鍵路徑的生產(chǎn)線，考慮到產(chǎn)品的變化組合，過程制約因素，如方向和順序組裝，并提供資源；（6）估計費用按照成本的基礎(chǔ)上的資源和消耗品。

3.3工藝仿真模塊― Process Simulate

Process Simulate是數(shù)字化制造解決方案，3D環(huán)境中的生產(chǎn)過程。Process Simulate是一個重要的市場推動者。能夠利用三維數(shù)據(jù)的產(chǎn)品和資源促進虛擬驗證，優(yōu)化和調(diào)試復(fù)雜的制造工藝，從而更快地啟動和更高的生產(chǎn)質(zhì)量。

Process Simulate允許用戶驗證的可行性，裝配的進程。它使制造工程師，以確定最有效的裝配順序，并確定最短的周期時間。Process Simulate提供的功能，選擇最適合的工具，該進程通過搜索分類工具庫，演示虛擬達到測試和碰撞模擬分析和裝配過程的全面的產(chǎn)品和工具。

Process Simulate工具具有如下特點：（1）降低成本的變化，及早發(fā)現(xiàn)和通信產(chǎn)品的設(shè)計問題（2）減少物理原型數(shù)量與前期虛擬驗證（3）通過仿真優(yōu)化周期（4）確保符合人體工程學(xué)的安全進程（5）降低成本，重新使用標(biāo)準(zhǔn)工具和設(shè)施（6）減少生產(chǎn)風(fēng)險的幾個生產(chǎn)情景模擬（7）早期審定機電一體化生產(chǎn)過程（ PLC和機器人）（8）在虛擬環(huán)境早期驗證生產(chǎn)調(diào)試（9） 提高過程質(zhì)量通過模仿現(xiàn)實的過程生命周期的全過程。

4應(yīng)用實例

某總裝車間的底盤生產(chǎn)線，其組成包括油箱舉升機、底盤合裝車、輪胎擰緊機、輪胎抓手等設(shè)備?，F(xiàn)要求對其生產(chǎn)線進行建模仿真，找出瓶頸，為優(yōu)化生產(chǎn)線、配置生產(chǎn)線參數(shù)提供理論依據(jù)。

在Process Designer環(huán)境中導(dǎo)入工藝庫和資源庫，根據(jù)規(guī)劃調(diào)整資源布局，定義工時。根據(jù)車型進行變量配置，適用于在混線多車型配置規(guī)劃。之后進行線平衡分析，在Process Simulate環(huán)境中加載設(shè)備并設(shè)置機構(gòu)，裝配干涉驗證，并設(shè)置最優(yōu)路徑。最后進行人機仿真，輸出視頻。

5結(jié)語

數(shù)字化工廠是按照虛擬制造的原理開發(fā)的軟件，它為企業(yè)的數(shù)字化產(chǎn)品提供了從設(shè)計、工藝、制造、裝配、分析、檢測以及維護的全過程的仿真，是企業(yè)實現(xiàn)虛擬制造的強有力的工具。通過運用虛擬制造技術(shù)，能夠降低成本，縮短產(chǎn)品走向市場的周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，使企業(yè)更具有競爭力，因此，虛擬制造技術(shù)是先進制造技術(shù)的發(fā)展方向。

篇（5）

中圖分類號：P631.4+24 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（a）-0200-01

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?！皵?shù)字化工廠”技術(shù)與系統(tǒng)作為新型的制造系統(tǒng)，為制造商及其供應(yīng)商提供了一個制造工藝信息平臺，使企業(yè)能夠?qū)φ麄€制造過程進行設(shè)計規(guī)劃，模擬仿真和管理，并將制造信息及時地與相關(guān)部門、供應(yīng)商共享，從而實現(xiàn)虛擬制造和并行工程，保障生產(chǎn)的順利進行。在制造行業(yè)，數(shù)字化工廠更是發(fā)揮著重要的作用，相應(yīng)地對具備“數(shù)字化工廠”相關(guān)知識的人才的需求越來越突出。

1 數(shù)字化工廠的含義

數(shù)字化工廠以產(chǎn)品全生命周期的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在計算機虛擬環(huán)境中，對整個生產(chǎn)過程進行仿真、評估和優(yōu)化，并進一步擴展到整個產(chǎn)品生命周期的新型生產(chǎn)組織方式。主要解決產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)品制造之間的“鴻溝”，實現(xiàn)產(chǎn)品生命周期中的設(shè)計；制造；裝配；物流等各個方面的功能，降低設(shè)計到生產(chǎn)制造之間的不確定性，在虛擬環(huán)境下將生產(chǎn)制造過程壓縮和提前，并得以評估與檢驗，從而縮短產(chǎn)品設(shè)計到生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化的時間，并且提高產(chǎn)品的可靠性與成功。其工作流程如下：（1）從設(shè)計部門獲取產(chǎn)品數(shù)據(jù)；（2）從工裝工具、生產(chǎn)部門獲取資源數(shù)據(jù)（2D/3D）；（3）工藝規(guī)劃；（4）工藝驗證、仿真；（5）客戶化輸出。

2 采用“校企合作”辦學(xué)方式培養(yǎng)具備“數(shù)字化工廠”人才存在的問題

隨著教學(xué)改革的不斷進行“產(chǎn)教結(jié)合、校企合作”模式越來越受到各大院校的推崇。為了培養(yǎng)學(xué)生具備“數(shù)字化工廠”的相關(guān)知識，加強學(xué)校與企業(yè)的合作，使教學(xué)與生產(chǎn)的結(jié)合，校企雙方互相支持、雙向介入、優(yōu)勢互補、資源互用、利益共享，使教育與生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。但在我國能夠做到這點的并不容易，原因如下。

2.1 政府推進校企合作的政策法規(guī)與管理機制不健全

國家和省級政府職業(yè)教育校企合作的政策法規(guī)缺失與滯后，以及運行機制不健全是造成校企合作不深人、不穩(wěn)定的主要原因。目前，政府出面統(tǒng)籌協(xié)調(diào)校企合作、聯(lián)合辦學(xué)、制定人才規(guī)劃的作用缺位，沒有出臺校企合作、工學(xué)結(jié)合、頂崗實習(xí)的政策法規(guī)，致使未能真正建立起校企合作的運行機制、體制和模式。

2.2 企業(yè)參與職業(yè)教育發(fā)展的動力不足

企業(yè)作為市場經(jīng)濟的主體，為了自身的生存與發(fā)展，盈利是經(jīng)營目標(biāo)之一，其社會活動多少會考慮到這一要素，是否參與職業(yè)教育的發(fā)展，對于企業(yè)的投入和收益均不能產(chǎn)生影響。因此，在沒有相關(guān)規(guī)定和應(yīng)激政策的機制下，企業(yè)對于職業(yè)教育發(fā)展關(guān)注較少。企業(yè)不愿意與職業(yè)院校合作的原因主要有以下幾點：（1）增加企業(yè)成本。在與學(xué)校合作的同時，企業(yè)需要派專人輔導(dǎo)學(xué)生，安排學(xué)生食宿問題，由于學(xué)生剛剛走入實習(xí)工作崗位，勞動效率不高，增加原材料的使用費用。（2）增加企業(yè)風(fēng)險。學(xué)生由于不熟悉工作流程，一旦發(fā)生勞動事故，企業(yè)需承擔(dān)相應(yīng)的責(zé)任和醫(yī)療賠償。（3）很難保證產(chǎn)品質(zhì)量，影響企業(yè)聲譽。

2.3 校企合作的有效模式尚未形成

現(xiàn)在還沒有形成有效的校企合作模式，不能使校企合作變成來自學(xué)校和企業(yè)自身內(nèi)在發(fā)展的一種動力需要，急需創(chuàng)新校企合作的有效模式。校企合作由學(xué)校和教育部門推進成效甚微，多數(shù)是短期的、不規(guī)范的、靠感情和人脈關(guān)系來維系的低層次的合作，尚未形成統(tǒng)一協(xié)調(diào)的、自愿的整體行動。校企合作缺乏有效的合作模式和機制、缺乏校企雙方溝通交流的平臺，企業(yè)利益得不到保證、傳統(tǒng)的職業(yè)院校管理體制、運行機制、投入政策等因素，都不同程度地影響了校企之間的合作，校企合作的有效機制模式?jīng)]有形成。

3 高職院校建立數(shù)字化工廠的意義

高職院校建立數(shù)字化工廠準(zhǔn)職業(yè)環(huán)境教育模式的培養(yǎng)過程在教學(xué)過程中實施雙向化，教師是學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者、促進者、組織者和管理者，為學(xué)生學(xué)習(xí)提供資料、咨詢等方面的支持，學(xué)生不再是被動接受者，而是主動探求者，教和學(xué)成為雙向式教學(xué)過程。其意義在于以下幾方面。

實現(xiàn)了高職教育的培養(yǎng)目標(biāo)，即面向生產(chǎn)和服務(wù)第一線的高級技術(shù)應(yīng)用型人才。高職畢業(yè)生不但懂得某一專業(yè)的基礎(chǔ)理論與基本知識，更重要的是他們具有某一崗位群所需要的生產(chǎn)操作和組織能力，善于將技術(shù)意圖或工程圖紙轉(zhuǎn)化為物質(zhì)實體，并能在生產(chǎn)現(xiàn)場進行技術(shù)指導(dǎo)和組織管理，解決生產(chǎn)中的實際問題。通過數(shù)字化工廠準(zhǔn)職業(yè)環(huán)境方式的教育，高職學(xué)生能具備與高職人才需求相適應(yīng)的基本知識、理論和技能。通過一系列的訓(xùn)練加強了學(xué)生的職業(yè)教育，提升其知識、能力的職業(yè)性。

在高職院校建立“數(shù)字化工廠”，使高職院校的人才培養(yǎng)目標(biāo)與企業(yè)需求更為一致，增強職業(yè)院校自身產(chǎn)品研發(fā)能力和技術(shù)服務(wù)能力。改變職業(yè)院校傳統(tǒng)的教學(xué)模式，即：追求理論的系統(tǒng)性和完整性，缺乏針對性、實踐性和職業(yè)特色。逐漸形成與企業(yè)崗位職業(yè)能力相對應(yīng)的獨立實踐教學(xué)體系，學(xué)生在校所學(xué)知識和技能與現(xiàn)代企業(yè)要求趨于一致，從而實現(xiàn)職業(yè)院校畢業(yè)生達到頂崗實習(xí)的要求。

數(shù)字化工廠準(zhǔn)職業(yè)環(huán)境方式的教育要有過硬的師資隊伍。不僅要求教師具有較扎實的專業(yè)理論功底，也要具有較熟練的實踐技能，更要具有理實結(jié)合的教材分析及過程組合的能力，教師不僅是傳統(tǒng)意義上的雙師型人才，更要具有創(chuàng)新綜合能力。促使教師主動參加具體崗位技能培訓(xùn)；到企業(yè)參加專業(yè)實踐；重點了解新技術(shù)應(yīng)用以及進行產(chǎn)學(xué)研實踐探索等等，以提升教師的綜合水平。

4 結(jié)語

如今隨著國家對教育的投入力度加大，越來越多的中高職學(xué)校以示范校建設(shè)為契機，全力開展與企業(yè)接軌的專業(yè)建設(shè)，汲取企業(yè)的先進制造經(jīng)驗，數(shù)字化工廠項目仿照企業(yè)模式，通過現(xiàn)代實訓(xùn)車間、8S管理等內(nèi)容建設(shè)構(gòu)建出數(shù)字化工廠模型，再配合企業(yè)應(yīng)用廣泛的CAD/CAPP/CAM/PDM等軟件，完成數(shù)字化工廠核心內(nèi)涵建設(shè)，并由此展開教學(xué)模式改革，做到真正與企業(yè)接軌。

參考文獻

[1] 王金慶.數(shù)字化工廠及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D].南京航空航天大學(xué)，2001.

篇（6）

一、引言

“信息化帶動工業(yè)化，工業(yè)化促進信息化”的國家戰(zhàn)略已取得了世人矚目的成就。信息化對于資產(chǎn)密集型、技術(shù)密集型，同時又風(fēng)險密集型的石化企業(yè)來說，扮演著愈發(fā)重要的角色，信息化支撐石化企業(yè)在安穩(wěn)長滿優(yōu)運行的道路上越走越快。“十二五”期間蘭州石化投入大量的人力物力逐步建成了一百多套信息化系統(tǒng)，信息化對業(yè)務(wù)的支撐已經(jīng)深入到企業(yè)的方方面面，但是依舊未能滿足業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，信息孤島的問題也逐漸顯露。為此蘭州石化啟動了數(shù)字化工廠系統(tǒng)建設(shè)，以期最大限度地滿足業(yè)務(wù)需要、集成信息資源，減少信息孤島，提升管理效率。新系統(tǒng)給企業(yè)能夠帶來怎樣的價值，給企業(yè)管理帶來怎樣的改變，是建設(shè)新系統(tǒng)之前需要深入分析的課題。

二、數(shù)字化工廠概述

數(shù)字化工廠的概念最先是在制造業(yè)信息化建設(shè)中產(chǎn)生的，主要是解決產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)品制造之間的鴻溝，使設(shè)計到制造之間的不確定性降低，使生產(chǎn)過程在三維虛擬工廠中得以檢驗，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計和生產(chǎn)工藝中存在的不足，從而縮短從設(shè)計到生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化時間。

對流程工業(yè)的石化企業(yè)而言，設(shè)計和生產(chǎn)的產(chǎn)品并不像制造業(yè)的產(chǎn)品那樣有形和可裝配，流程工業(yè)的數(shù)字化工廠所關(guān)注的內(nèi)容發(fā)生了很大變化，主要關(guān)注在：集成設(shè)計、設(shè)備、運行等相關(guān)數(shù)據(jù)，在工廠規(guī)劃、裝置設(shè)計、工程建設(shè)、工廠維護、生產(chǎn)運行、員工培訓(xùn)、應(yīng)急演練等業(yè)務(wù)領(lǐng)域，利用三維虛擬工廠實現(xiàn)對現(xiàn)實工廠立體式監(jiān)控、浸入式交互和協(xié)同式管理。

三、成本實施的費用劃分

分析蘭州石化數(shù)字化工廠系統(tǒng)建設(shè)費用大體可分為三個部分：系統(tǒng)建設(shè)前、系統(tǒng)建設(shè)中和系統(tǒng)建設(shè)后。系統(tǒng)建設(shè)前的費用包括：系統(tǒng)前期技術(shù)調(diào)研、方案設(shè)計、技術(shù)咨詢和查新檢索等費用。系統(tǒng)建設(shè)中的費用包括：標(biāo)準(zhǔn)定義、硬件購置、軟件許可、接口開發(fā)、客戶化開發(fā)配置、初始培訓(xùn)、數(shù)據(jù)采集優(yōu)化驗證、歷史數(shù)據(jù)遷移等。系統(tǒng)建設(shè)后的費用包括：軟件維護、服務(wù)支持、新用戶培訓(xùn)、系統(tǒng)改進、硬件維護、變更管理、數(shù)據(jù)備份等。

四、給企業(yè)帶來的收益價值分析

（一）直接收益

1.流暢、優(yōu)化的數(shù)據(jù)移交

當(dāng)今各設(shè)計院工程設(shè)計已采用三維立體設(shè)計，裝置在設(shè)計階段已誕生了一套數(shù)字化的虛擬裝置，這套帶有各種工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的虛擬裝置是煉化企業(yè)一筆豐厚的數(shù)字資產(chǎn)。但是企業(yè)實施數(shù)字化工廠系統(tǒng)之前，并沒有一套合適的信息化系統(tǒng)來完整的接收這筆資產(chǎn)。工程移交還停留在紙質(zhì)圖紙移交方式，移交驗收工作量大，很難高效校驗圖紙的完整性和準(zhǔn)確性，也很難使這些工程設(shè)計數(shù)據(jù)在工程建設(shè)信息化管理方面發(fā)揮作用。通過數(shù)字化工廠系統(tǒng)建立了一個自定義的工程數(shù)據(jù)管理架構(gòu)，并能固化復(fù)雜的校驗規(guī)則，實現(xiàn)對裝置工程設(shè)計資料的完整接收，和對移交資料的校驗和分析，確保進入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)完整、準(zhǔn)確。工程數(shù)據(jù)電子化移交，使信息交接能力和質(zhì)量得到極大提升。如德勤對澳大利亞WOODSIDE（烏賽石油公司）數(shù)字化工廠項目測算得到：一般每個裝置的工程數(shù)據(jù)移交費用在100萬到250萬美元之間，實施數(shù)字化工廠系統(tǒng)用于數(shù)字化移交后，移交費用降到每個裝置25萬美元之內(nèi)。

2.更高效的信息搜索方式

數(shù)字化工廠系統(tǒng)對公司業(yè)務(wù)流程的效率有著顯著的影響，主要體現(xiàn)在節(jié)省了大量的時間。裝置改造、設(shè)備維修、動火審批、危險源評估、預(yù)案編制、應(yīng)急救援等管理方案的制定和決策的下達都需要大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提供支持。數(shù)據(jù)分散，檢索不便會導(dǎo)致決策的延遲，數(shù)據(jù)不一致、不準(zhǔn)確、不充分會導(dǎo)致不恰當(dāng)?shù)臎Q策和判斷。數(shù)字化工廠系統(tǒng)導(dǎo)入了大量裝置設(shè)計數(shù)據(jù)和設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)，以及各種相關(guān)的建設(shè)、運維、安全數(shù)據(jù)，并通過集成各種生產(chǎn)運行相關(guān)的信息系統(tǒng)，使裝置動靜態(tài)數(shù)據(jù)得以進入一套系統(tǒng)中，數(shù)字化工廠系統(tǒng)在數(shù)據(jù)間建立復(fù)雜的網(wǎng)狀關(guān)聯(lián)關(guān)系，通過信息間的互校驗和索引信息，保證了信息的單點查詢、正確無誤和高效檢索，極大地減少了信息的檢索時間。

如德勤對烏賽項目測算得到：用戶用于搜索信息的時間從占用用戶時間的40%降到20%，相當(dāng)于每個用戶平均每天節(jié)省3/4小時，搜索效率提升使用戶平均可以提高10%的生產(chǎn)效率。在蘭州石化各種工程資料和設(shè)備資料還是以紙質(zhì)資料為主，在用信息系統(tǒng)有120多套，信息較為分散，信息集中對信息檢索時間的節(jié)約效果將更為明顯。

3.培訓(xùn)費用降低

數(shù)字化工廠系統(tǒng)為多種數(shù)據(jù)庫和資料庫提供了單一的存取點：ERP、儀表元件庫、文檔管理系統(tǒng)、2D和3D模型、生產(chǎn)運行動態(tài)數(shù)據(jù)、安全環(huán)保數(shù)據(jù)、設(shè)備檢維修數(shù)據(jù)等大量的信息數(shù)據(jù)，整合到一個系統(tǒng)中，員工查詢信息只需要熟悉一套系統(tǒng)，免去了對員工進行多個信息系統(tǒng)使用方法的培訓(xùn)。

數(shù)字化工廠系統(tǒng)在工藝培訓(xùn)管理方面，主要通過全裝置三維模型，集成專業(yè)培訓(xùn)系統(tǒng)，實現(xiàn)應(yīng)用場景、虛擬拆解、異常情況處理、模擬演練、HAZOP分析、知識管理及轉(zhuǎn)移等員工培訓(xùn)功能，達到傳統(tǒng)的培訓(xùn)無法達到的效果與目的。

培訓(xùn)時間的減少是明顯的，如德勤對烏賽項目測算得到：實施數(shù)字化工廠以后對新員工的培訓(xùn)時間由20小時降到1.5個小時。

4.減少支持性應(yīng)用程序數(shù)量

大量的信息化應(yīng)用可以直接在數(shù)字化工廠系統(tǒng)上實現(xiàn)，如工作流配置和管理。同時數(shù)字化工廠系統(tǒng)對所管理的大量不同格式的資料可以在系統(tǒng)中直接打開，用戶以網(wǎng)頁形式在客戶端直接查看資料內(nèi)容，免去了客戶端購買大量應(yīng)用和瀏覽軟件工具的費用，和這些軟件的維護、支持費用。如德勤對烏賽石油公司數(shù)字化工廠項目測算得到：實施數(shù)字化工廠系統(tǒng)后，管理系統(tǒng)由253個降到18個。蘭州石化員工多，各員工都有可能在系統(tǒng)中查詢需要的資料，而這些資料格式多種多樣，每種格式可能需要不同的打開和瀏覽工具，在所有客戶端都配置這些打開和瀏覽工具，將是一筆巨大的軟件費用支出，投入大，使用率卻不高，造成了極大的浪費。數(shù)字化工廠系統(tǒng)能夠減少這部分費用支出。

（二）定性與無形收益

除了可量化的收益，數(shù)字化工廠系統(tǒng)定性和無形收益還體現(xiàn)在：

1.信息質(zhì)量的提升帶來更安全的工作環(huán)境，降低應(yīng)用錯誤信息的風(fēng)險

基礎(chǔ)信息進入數(shù)字化工廠系統(tǒng)需要通過自定義的校驗規(guī)則的檢驗，集成多個信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)之間也能夠?qū)崿F(xiàn)互驗證，這有效地提升了信息的質(zhì)量，同時信息的跨系統(tǒng)單點查詢使一次查詢所得到的信息更加充分，這為正確有效的決策提供了強大的支撐。有效地降低了不正確不充分的信息導(dǎo)致的決策失誤?；谌S空間的靈活的信息展現(xiàn)方式，也使管理者對信息的掌控得心應(yīng)手。

2.售出資產(chǎn)具有完善的移交與歸檔數(shù)據(jù)，使資產(chǎn)售出獲得更大收益

數(shù)字化工廠集成了設(shè)備、裝置基礎(chǔ)資料，與ERP系統(tǒng)、MES系統(tǒng)、設(shè)備管理平臺、預(yù)知維修系統(tǒng)、大機組檢測系統(tǒng)等系統(tǒng)集成，加強了對設(shè)備、裝置的全生命周期管理。在資產(chǎn)需要更新而出售舊資產(chǎn)過程中能夠提供完善的移交與歸檔數(shù)據(jù)，更體現(xiàn)出公司對資產(chǎn)的細(xì)心和負(fù)責(zé)，這將使資產(chǎn)在售出過程中贏得客戶的認(rèn)可和信任，從而獲得更大的收益。

3.工程數(shù)據(jù)的共享和設(shè)計成果的重用，節(jié)省更多的工程設(shè)計費用支出

數(shù)字化工廠系統(tǒng)能夠完整地接收工程設(shè)計數(shù)據(jù)資料，包括工程設(shè)計庫數(shù)據(jù)。進入系統(tǒng)的工程設(shè)計模型也能夠?qū)С鰳?biāo)準(zhǔn)的工程設(shè)計二維圖，這使工程數(shù)據(jù)共享和設(shè)計成果的重用更加便捷。公司在裝置改造、新建、擴建過程中可以有效地利用已有的設(shè)計成果，促進了設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化，節(jié)省了更多的工程設(shè)計費用的支出。

4.設(shè)備采購、比選更具主動優(yōu)勢，節(jié)省采購成本

完整、準(zhǔn)確，查詢便捷的工程設(shè)計信息，使采購人員對設(shè)備原始設(shè)計參數(shù)和技術(shù)要求更加了解，更加清楚各種表象信息下，哪些技術(shù)要求才是需要重點關(guān)注的，這使采購人員在設(shè)備采購、比選過程中更具主動優(yōu)勢，采購到最適合需要的設(shè)備，節(jié)省采購成本。

（三）未來的機會

面對未來，數(shù)字化工廠系統(tǒng)提供了更大的應(yīng)用拓展空間：

1.集成和拓展新的應(yīng)用系統(tǒng)

數(shù)字化工廠系統(tǒng)是一個綜合的集成應(yīng)用平臺，通過有限的二次開發(fā)可以實現(xiàn)更多的應(yīng)用功能，這使未來需要新建的信息系統(tǒng)大為減少，降低了未來信息化建設(shè)的成本。

2.集成移動辦公設(shè)備

數(shù)字化工廠系統(tǒng)集成移動辦公設(shè)備，實現(xiàn)系統(tǒng)工作流各控制點的信息的自動推送和移動辦公，使系統(tǒng)的使用更加便捷和高效，大大提升管理的效率。

3.采用RFID（射頻識別）設(shè)備跟蹤識別設(shè)備

采用RFID等物流網(wǎng)新技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)備、車輛、人員在數(shù)字化工廠三維虛擬空間中的實時定位，有效地提升了公司對生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)各對象空間位置信息的掌控，更有利于工廠的安全運行。

4.集成視頻和媒體庫，使現(xiàn)實和虛擬更加融合、真實

通過集成遍布廠區(qū)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實的便捷切換。系統(tǒng)可以聯(lián)動各種生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)、火災(zāi)報警數(shù)據(jù)、危險源監(jiān)控數(shù)據(jù)，在這些數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時，自動定位異常位置點，顯示實時視頻信息，使異常的應(yīng)對更加迅速高效。

五、總結(jié)

數(shù)字化工廠系統(tǒng)是一套開放的信息和應(yīng)用集成平臺系統(tǒng)，它提供了與現(xiàn)實工廠一致的三維虛擬數(shù)字環(huán)境，集成在虛擬環(huán)境中的海量數(shù)字信息使人們更輕松自然地理解并掌控現(xiàn)實裝置，建立在之上的各種應(yīng)用將為企業(yè)提供安穩(wěn)長滿優(yōu)運行的信息支撐，為企業(yè)積累數(shù)據(jù)財富，并幫助企業(yè)持續(xù)降低生產(chǎn)運行和管理成本，其給企業(yè)帶來的收益和價值將在企業(yè)未來發(fā)展中得到逐步體現(xiàn)，為企業(yè)管理提升提供強有力的信息支撐。

參考文獻：

[1]管 政 企業(yè)信息化需提高投資回報 中國經(jīng)濟信息 2004 1期57-58

篇（7）

同時，該平臺也需要滿足業(yè)主對電廠日常運營管理維護的需要，尤其是后期維護管理的需要，實現(xiàn)覆蓋集團的核心業(yè)務(wù)領(lǐng)域，從工程設(shè)計、施工到后續(xù)運營管理的業(yè)務(wù)鏈條的全面管理提升。

一、項目目標(biāo)

項目建設(shè)的具體目標(biāo)是：

打通業(yè)務(wù)鏈

施工項目綜合信息平臺需要滿足工程設(shè)計、采購、建造、調(diào)試等多方面的工程管理需求，以達到對工程進度、投資、質(zhì)量、安全、技術(shù)和環(huán)境的綜合管控的一體化要求，借助先進的數(shù)字化設(shè)計和管理軟件，提高效率、規(guī)范管理，并通過電廠工程信息化平臺，最終實現(xiàn)項目建設(shè)數(shù)據(jù)向電廠運營管理系統(tǒng)無縫的數(shù)字化移交，為電廠后期的運行和維護提供有效的信息支持與數(shù)據(jù)支持。

同時，該平臺也需要滿足業(yè)主對電廠日常運營管理維護的需要，尤其是后期維護管理的需要，實現(xiàn)覆蓋集團的核心業(yè)務(wù)領(lǐng)域，從工程設(shè)計、施工到后續(xù)運營管理的業(yè)務(wù)鏈條的全面管理提升。

提供領(lǐng)導(dǎo)決策支持

施工項目綜合信息平臺不僅是滿足日常業(yè)務(wù)運營的IT支撐系統(tǒng)，還需要提取項目運行中的海量數(shù)據(jù)，進行統(tǒng)計分析，并提供管理駕駛艙，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供輔助支持。

培養(yǎng)一支IT建設(shè)和維護隊伍

IT系統(tǒng)的建設(shè)是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，參與項目建設(shè)的人員不僅需要了解業(yè)務(wù)運行情況，還需要對IT技術(shù)有較為深入的了解，這樣才能保證項目的成功。在IT項目上線運行后，也需要有一支獨立的IT隊伍對系統(tǒng)進行日常運行維護，以保障業(yè)務(wù)的平穩(wěn)運行。在該項目的建設(shè)過程中，培養(yǎng)內(nèi)部的一支IT建設(shè)和維護隊伍，來滿足集團對信息化統(tǒng)一管理的要求，更好地支撐各單位的業(yè)務(wù)運營。

二、技術(shù)方案

數(shù)字化施工過程管理系統(tǒng)平臺（下簡稱“平臺”）提供一套完整的數(shù)字化電廠模型，統(tǒng)一提供給業(yè)主方，工程公司以及供應(yīng)商統(tǒng)一的電廠數(shù)據(jù)視圖。通過集中管理項目準(zhǔn)備，設(shè)計，采購，建安，調(diào)試以及移交等不同階段數(shù)據(jù)，實現(xiàn)信息的共享，流轉(zhuǎn)和可追溯。通過建立設(shè)計需求，設(shè)計數(shù)據(jù)以及建安調(diào)試數(shù)據(jù)之間的配置管理，實現(xiàn)建設(shè)與設(shè)計數(shù)據(jù)的一致性和準(zhǔn)確性。最終這些數(shù)據(jù)將實現(xiàn)統(tǒng)一的多維數(shù)字化電廠移交。

數(shù)字化施工過程管理系統(tǒng)平臺的系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示：

整個數(shù)字化施工過程管理系統(tǒng)平臺由4部分組成：數(shù)據(jù)層、協(xié)同層、應(yīng)用層和集成層。

數(shù)據(jù)層包含了3部分內(nèi)容：3D xCAD接口，3D建模工具CATIA和3D數(shù)字化電廠模型。其中3D數(shù)字化電廠模型是數(shù)據(jù)層的核心，3D xCAD接口和CATIA是3D創(chuàng)建、轉(zhuǎn)換和導(dǎo)入的工具。

3D數(shù)字化電廠模型的來源有3方面：CNPE設(shè)計數(shù)據(jù)，外來數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。

CNPE設(shè)計數(shù)據(jù)來自于設(shè)計管理系統(tǒng)，目前主要是AVEVA模型，是CNPE自主設(shè)計的電廠的3D模型。通過設(shè)計管理系統(tǒng)和平臺的接口，把已狀態(tài)的設(shè)計模型到平臺的數(shù)據(jù)層進行管理。

外來數(shù)據(jù)是指其他設(shè)計公司或供應(yīng)商提供的模型。例如田灣項目，平臺需要接收俄羅斯工程設(shè)計方提供的大量3D模型，包括CATIA，Intergraph和UG模型。另外，供應(yīng)商也應(yīng)該提供設(shè)備的3D模型。各種3D CAD工具提供的3D模型，將通過平臺提供的3D xCAD接口導(dǎo)入到平臺的數(shù)據(jù)層。外來數(shù)據(jù)可能還包含2D圖紙，需要通過CATIA的逆向工程轉(zhuǎn)換成3D模型。

歷史數(shù)據(jù)是指已有的電廠設(shè)計圖或物理廠房。歷史數(shù)據(jù)可能包括各種3D CAD工具產(chǎn)生的3D模型、2D圖紙。對于已建的物理廠房和設(shè)備，還可以通過激光掃描的方式來得到點云圖。各種3D CAD工具提供的三維模型，將通過平臺提供的3D xCAD接口導(dǎo)入到平臺的數(shù)據(jù)層。對于2D圖和掃描得到的點云圖，需要通過CATIA的逆向工程構(gòu)建3D模型，納入到平臺進行管理。

協(xié)同層由2部分組成：系統(tǒng)工程和配置管理。系統(tǒng)工程是一個跨學(xué)科的方法，其目的是幫助實現(xiàn)成功的系統(tǒng)，RFLP（Requirement-FunctionLogic-Physical，需求-功能-邏輯-物理）模型是實現(xiàn)跨學(xué)科全生命周期管理的系統(tǒng)工程的管理流程。配置管理部分管理數(shù)據(jù)狀態(tài)和變更，保證數(shù)字化電廠與物理資產(chǎn)的一致性。

RFLP模型是系統(tǒng)工程方法論的最佳實踐，可以實現(xiàn)對需求模型、功能模型、邏輯模型到物理模型創(chuàng)建、關(guān)聯(lián)和追蹤，全面管理支持需求、功能、邏輯和物理及相關(guān)的數(shù)據(jù)，支持跨學(xué)科全生命周期管理，如下圖所示。

工程需求管理的目的在于準(zhǔn)確的捕獲業(yè)主的需求，作為工程投標(biāo)和設(shè)計的基礎(chǔ)，并保證最終交付的電站滿足技術(shù)、經(jīng)濟和社會等方面的要求。通過客戶體驗和交互及時捕獲業(yè)主需求，并對業(yè)主需求進行明確的結(jié)構(gòu)化表達，形成需求結(jié)構(gòu)分解（RBS）。提供工程分類、工程結(jié)構(gòu)、建筑和子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化表達，支持?jǐn)?shù)據(jù)重用、設(shè)計和投標(biāo)報價。

功能模型描述了產(chǎn)品（或服務(wù)）所起的作用和所擔(dān)負(fù)的職能，針對設(shè)計需求，定義系統(tǒng)/子系統(tǒng)所需實現(xiàn)的功能，并確定系統(tǒng)間輸入輸出關(guān)系。平臺中的功能模型將按照電廠的特點來進行定義、分析和分解。

邏輯模型是實現(xiàn)功能定義的系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)，可以用于系統(tǒng)行為建模與仿真，建立系統(tǒng)級的統(tǒng)一仿真平臺。邏輯模型應(yīng)該基于Modelica統(tǒng)一物理建模語言來構(gòu)建，Modelica是多學(xué)科系統(tǒng)建模與聯(lián)合仿真系統(tǒng)解決方案的基礎(chǔ)?；贑ATIA System可以對Modelica邏輯模型進行多學(xué)科系統(tǒng)建模與聯(lián)合仿真系統(tǒng)解決方案。

物理模型通過平臺的數(shù)據(jù)層進行管理，并和需求、功能和邏輯模型進行關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)設(shè)計的追蹤，形成完整的系統(tǒng)工程管理流程。

配置管理部分管理數(shù)據(jù)狀態(tài)和變更，保證數(shù)字化電廠與物理資產(chǎn)的一致性。電廠對安全性的高度關(guān)注要求企業(yè)建立嚴(yán)格的配置管理流程。標(biāo)準(zhǔn)化的電站SSC模板是進行配置管理和數(shù)據(jù)重用的基礎(chǔ)。集成、閉環(huán)的問題管理和變更管理流程保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性，并支持設(shè)計質(zhì)量持續(xù)改進。

應(yīng)用層提供了業(yè)主、工程公司和供應(yīng)商等各方所需的工程信息服務(wù)。平臺的搜索功能提供了基于屬性、分類、關(guān)鍵字以及3D檢索功能。平臺的搜索能力還應(yīng)該支持海量的、多數(shù)據(jù)源的搜索能力，以支持智能化的搜索和基于搜索的應(yīng)用（SBA，Search Base Application）。平臺的瀏覽功能提供了從各個視圖對信息瀏覽的方式，并通過信息之間的關(guān)聯(lián)，可以瀏覽相關(guān)的信息。報表功能提供需求追蹤、BOM等常用的報表。通過系統(tǒng)的可視化功能，提供3D的分析、仿真、評審、演示和培訓(xùn)等服務(wù)。

集成層提供了和設(shè)計管理，采購管理、施工管理、調(diào)試管理等系統(tǒng)的集成接口，實現(xiàn)平臺和這些系統(tǒng)之間的信息交流和共享。

構(gòu)件開發(fā)均采用J2EE實現(xiàn)，采用J2EE方式進行系統(tǒng)間的通訊與協(xié)作。

三、系統(tǒng)平臺功能建設(shè)

3D工廠數(shù)字化評審是一種正式的，流程化的，系統(tǒng)化的，可控制的審查，遍布整個工廠數(shù)字化研發(fā)過程，在預(yù)定義好的項目時間點上進行，驗證當(dāng)前的設(shè)計是否與約定的需求保持一致。

3D數(shù)字化工廠評審的目標(biāo)：

驗證所有規(guī)劃的任務(wù)和交付物已經(jīng)被完成，并且滿足項目特定階段的成熟度要求

確定是否項目應(yīng)該按計劃進行，在繼續(xù)開始之前進行風(fēng)險管理分析和重要問題的決議

使下一階段的任務(wù)提前進入，推動并行工程的進行

減小設(shè)計后期出現(xiàn)問題的可能性，降低問題的影響

對供應(yīng)商的外包設(shè)計進行協(xié)同決策管理

碰撞與干涉分析，在已有3D模型的基礎(chǔ)上，在建造前事先發(fā)現(xiàn)問題，更新設(shè)計，避免建造時才發(fā)現(xiàn)問題，實現(xiàn)建筑、結(jié)構(gòu)、電氣、管路、設(shè)備等多專業(yè)間不同布局空間3D數(shù)字化工廠的協(xié)調(diào)，盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷，減少設(shè)計變更，以最大限度地降低成本和風(fēng)險。

人機工程應(yīng)用人體測量學(xué)、人體力學(xué)、勞動生理學(xué)、勞動心理學(xué)等學(xué)科的研究方法，對人體結(jié)構(gòu)特征和機能特征進行研究，提供人體各部分的尺寸、重量、體表面積、比重、重心以及人體各部分在活動時的相互關(guān)系和可及范圍等人體結(jié)構(gòu)特征參數(shù)；還提供人體各部分的出力范圍、以及動作時的習(xí)慣等人體機能特征參數(shù)，分析人的視覺、聽覺、觸覺以及膚覺等感覺器官的機能特性；分析人在各種勞動時的生理變化、能量消耗、疲勞機理以及人對各種勞動負(fù)荷的適應(yīng)能力；探討人在工作中影響心理狀態(tài)的因素以及心理因素對工作效率的影響等。

人機工程將人在電廠工程環(huán)境中的行為進行模擬仿真，提高高危、高輻射環(huán)境下人員工作的安全性：

工人工作過程仿真

最大化操作者的舒適程度

比較評估不同的操作方案

優(yōu)化人機操作流程

輻射環(huán)境下人體輻射量的

虛擬建造是基于4D數(shù)字化環(huán)境下的可視化仿真平臺，驗證和規(guī)劃建設(shè)維護的時間表和任務(wù)分解，檢查設(shè)備拆卸時的潛在碰撞，以最大限度地降低成本和風(fēng)險。

功能需求：

檢查物理活動之間的沖突

檢查安全問題

嘗試不同的施工方法

驗證和加快施工維護進度

捕獲和重用知識建設(shè)規(guī)劃

規(guī)劃信息以三維可視化形式展示

虛擬建造維護的益處：

降低成本：

對建造前的設(shè)計錯誤識別以減少工程變更

提前預(yù)知建造施工任務(wù)間的沖突以減少施工變更

優(yōu)化建造施工任務(wù)分解以減少資源浪費

施工時間大大縮短：

縮短了由于設(shè)計或規(guī)劃失誤而造成的工程拖延時間

驗證重大關(guān)鍵施工任務(wù)計劃，縮短建設(shè)周期

縮短關(guān)鍵施工任務(wù)的員工學(xué)習(xí)培訓(xùn)時間

降低風(fēng)險：

比較不同的施工方法，對不同施工方案進行驗證

在交互式的虛擬環(huán)境中，安全人員及早發(fā)現(xiàn)施工階段的安全隱患

基于3D模擬環(huán)境，開展員工培訓(xùn)，提高工人的安全意識

改善溝通

以三維可視化的形式提供簡單易懂的設(shè)計與施工信息說明

虛擬模擬手段加強工人，工程人員，高級管理人員和客戶之間的信息溝通

動態(tài)三維技術(shù)在設(shè)計、建造以及虛擬工廠規(guī)劃領(lǐng)域變得越來越重要。相比于傳統(tǒng)的二維簡圖表示及施工維修文檔說明的方法，三維可視化的手段不僅對三維設(shè)計信息進行重新利用，并且直觀清晰，有利于操作人員理解施工維護意圖，形成企業(yè)的智力資產(chǎn)。

虛擬培訓(xùn)是利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)生成實時的、具有三維信息的人工虛擬環(huán)境，學(xué)員通過運用某些設(shè)備和相應(yīng)環(huán)境的各種感官刺激而進入其中，并可根據(jù)需要通過多種交互設(shè)備來駕馭環(huán)境、操作工具和操作對象，從而達到提高培訓(xùn)對象各種技能和學(xué)習(xí)知識的目的。

這種培訓(xùn)的方式的優(yōu)點在于它的仿真性，超時空性，自主性和安全性。在培訓(xùn)中，學(xué)員能夠自主結(jié)合虛擬培訓(xùn)場地和設(shè)施，而學(xué)員可以在重復(fù)中不斷增強自己的訓(xùn)練效果；更重要的是這種虛擬環(huán)境使他們脫離了現(xiàn)實培訓(xùn)中的風(fēng)險，并能從這種培訓(xùn)中獲得感性知識和實際經(jīng)驗。

虛擬體驗是用戶使用前期的三維數(shù)字化工廠模型，交互式地瀏覽、體驗電廠工廠，逼真的三維可視化工廠造型，廠區(qū)，設(shè)備，系統(tǒng)，電氣，管路等，讓用戶更容易理解工廠環(huán)境及運行狀況，三維可視化培訓(xùn)，提高員工培訓(xùn)的學(xué)習(xí)效率，以及在線操作中的準(zhǔn)確性和有效性。

在體驗環(huán)境中進行可視化評審

基于逼真體驗為設(shè)計與評審提供有利補充

篇（8）

位于德國安貝格的西門子電子制造工廠（EWA）就是智能數(shù)字化未來工廠的夢想雛形，今年上半年，我多次前往EWA進行學(xué)習(xí)。同行的德國伙伴告訴我，就是這樣一座“樸素”的工廠，不僅實現(xiàn)了從管理、產(chǎn)品設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)到物流配送的全過程數(shù)字化，還能通過先進的信息技術(shù)，與美國研發(fā)中心進行實時的數(shù)據(jù)互聯(lián)。

在EWA生產(chǎn)車間，員工們身著藍色的工作服，有序地走在一塵不染、藍白相間的PVC地板上。齊胸高的灰藍色機柜整齊地排成一行，在安置其間的顯示器上，數(shù)據(jù)洪流如同瀑布一般，傾瀉而下。在這里，一場工業(yè)領(lǐng)域的“數(shù)字革命”正悄然拉開序幕。

自己生產(chǎn)自己

一直以來，EWA都被譽為西門子集團王冠上的寶石?，F(xiàn)在，這個占地10000平方米的高科技生產(chǎn)車間，則成為了西門子實施“數(shù)字化企業(yè)平臺”的典范。

“數(shù)字化企業(yè)平臺”是實現(xiàn)數(shù)字制造的載體，它可以實現(xiàn)包括產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)工程以及生產(chǎn)執(zhí)行和服務(wù)的高效運行，能以最小的資源消耗獲取最高的生產(chǎn)效率。在這種生產(chǎn)環(huán)境中，每個產(chǎn)品都有自己的代碼，產(chǎn)品可自行控制其本身的生產(chǎn)過程。換句話說，生產(chǎn)代碼只需要告訴機器有哪些要求，接下來必須執(zhí)行哪道工序，產(chǎn)品就像會“說話”一樣，通過數(shù)字化的“語言”讓其從設(shè)計到服務(wù)都暢通無阻。

EWA主要生產(chǎn)Simatic可編程邏輯控制器（PLC），以及其他工業(yè)自動化產(chǎn)品，產(chǎn)品種類達到了1000種。現(xiàn)在，它們已經(jīng)將數(shù)字化工廠所需的主要組件部署完成，讓產(chǎn)品與生產(chǎn)機器之間可以互相“通信”，全部生產(chǎn)過程均為實現(xiàn)IT控制進行了優(yōu)化，從而使故障率最小化。

依靠智能系統(tǒng)，EWA員工的工作流程與結(jié)果也發(fā)生了翻天覆地的變化：新的生產(chǎn)流程伴隨著不計其數(shù)的變化因素和錯綜復(fù)雜的供應(yīng)鏈不斷得到優(yōu)化，在生產(chǎn)面積幾乎沒有擴張，員工數(shù)量也沒變的情況下，產(chǎn)能卻提升了8倍，產(chǎn)品質(zhì)量更是比25年前提高了40余倍。EWA的負(fù)責(zé)人自豪地說：“EWA的產(chǎn)品質(zhì)量合格率高達99.9988%。據(jù)我所知，全球沒有任何一家同類工廠可以實現(xiàn)如此低的故障率。”EWA每年能生產(chǎn)約1200萬件Simatic系列產(chǎn)品，按每年生產(chǎn)230天計算，即平均每秒就能生產(chǎn)出一件產(chǎn)品。

目前，EWA的生產(chǎn)設(shè)備和計算機可以自主處理75%的生產(chǎn)價值鏈，以前需要用人工完成的動作通過“智能算法”固化在機器中，讓機器代替人工，只有剩余四分之一的工作需要由工人來完成。也就是說，僅在最開始的時候，需要人工將印刷電路板放置在生產(chǎn)線上，此后所有的工作均可以由機器自動控制進行。Simatic系列產(chǎn)品的生產(chǎn)過程正是由它自身控制的，換句話說就是“自己生產(chǎn)自己”。在這里，每條生產(chǎn)線幾乎都運行著大約千臺Simatic控制器，自動化流水線正在生產(chǎn)的就是西門子自動化產(chǎn)品，這就好像美國科幻電影里的機器人生產(chǎn)機器人一般。

可見即可得

研發(fā)是數(shù)字化工廠“數(shù)據(jù)鏈條”的起點。在數(shù)字化制造的前提下，產(chǎn)品的設(shè)計和制造都基于同一個數(shù)據(jù)平臺，消除了EWA研發(fā)部門與生產(chǎn)部門工作的時間差，彼此同步進行讓各方配合得更加默契，這大大改變了傳統(tǒng)制造的節(jié)奏。另外，由于在研發(fā)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)能夠在工廠各個系統(tǒng)之間實時傳遞，同時數(shù)據(jù)的同步更新又避免了傳統(tǒng)工廠由于溝通不暢產(chǎn)生的誤差，更大大提升了EWA的生產(chǎn)效率。

作為EWA研發(fā)新產(chǎn)品的載體和工具，西門子PLM的產(chǎn)品開發(fā)解決方案――NX軟件，可以支持產(chǎn)品開發(fā)過程中從設(shè)計到工程和制造的各個方面，并通過集成多種學(xué)科仿真，來提供全系列先進零部件制造應(yīng)用的解決方案，這是其他計算機輔助設(shè)計軟件都難以實現(xiàn)的。研發(fā)部門的工程師們可以通過NX軟件進行模擬設(shè)計，在設(shè)計過程中進行模擬組裝和性能測試，真正實現(xiàn)“可見即可得”，這為研發(fā)人員節(jié)約了大量的時間和精力。當(dāng)然，這對工程師們也有一定要求，他們對將要用于制造產(chǎn)品的機器的屬性了解越透徹，所編寫的模擬程序就越精確。

在NX軟件中完成設(shè)計的產(chǎn)品，都會帶著自己專屬的數(shù)據(jù)信息繼續(xù)“生產(chǎn)旅途”。這些數(shù)據(jù)一方面通過CAM（計算機輔助制造系統(tǒng)）向生產(chǎn)線不斷傳遞，為完成接下來的制造過程做準(zhǔn)備；另一方面也被同時“寫進”數(shù)字化工廠的數(shù)據(jù)中心――Teamcenter軟件中，供質(zhì)量、采購和物流等部門共享。采購部門會依據(jù)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)信息去采購零部件，質(zhì)量部門會依據(jù)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)信息進行驗收，物流部門則依據(jù)數(shù)據(jù)信息確認(rèn)零部件。

共享數(shù)據(jù)庫是Teamcenter最大的特點。當(dāng)質(zhì)量、采購和物流等不同部門調(diào)用數(shù)據(jù)時，它們使用的是共享文檔庫，并能通過主干快速地連接到各責(zé)任方。即使數(shù)據(jù)發(fā)生更新，不同的部門也都能在第一時間得到最新的數(shù)據(jù)，這就使得EWA研發(fā)團隊的工作變得更加簡單、高效，避免了傳統(tǒng)制造企業(yè)在研發(fā)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間由于數(shù)據(jù)平臺不同而造成的信息傳輸壁壘。

流程更少更快

在EWA生產(chǎn)產(chǎn)品的過程中，高度的數(shù)字化得以充分體現(xiàn)。西門子全集成自動化解決方案（TIA）將數(shù)字化與生產(chǎn)成功結(jié)合：PLC引導(dǎo)生產(chǎn)流程，視覺系統(tǒng)識別產(chǎn)品質(zhì)量，自動引導(dǎo)車進行產(chǎn)品傳遞，這都使得工廠產(chǎn)品的一次通過率（FPY）達到99%以上。

一名PLC裝配工位上的普通員工告訴我，他現(xiàn)在的日常工作都在電腦上完成。每天，由西門子MES系統(tǒng)生成的電子任務(wù)單都會顯示在裝配人員的電腦上，而實時的數(shù)據(jù)交換間隔小于1秒，這意味著操作人員隨時可以看到最新的版本，并可以細(xì)致入微地觀察每一件產(chǎn)品的生命周期。

而西門子MES系統(tǒng)SIMATIC IT則充當(dāng)了傳統(tǒng)制造企業(yè)的生產(chǎn)計劃調(diào)度者。它采用虛擬化技術(shù)，由MES系統(tǒng)統(tǒng)一下達生產(chǎn)訂單，在與ERP系統(tǒng)高度集成之下，可以實現(xiàn)生產(chǎn)計劃、物料管理等數(shù)據(jù)的實時傳送。此外，SIMATIC IT還實現(xiàn)了工廠信息管理、生產(chǎn)維護管理、物料追溯管理、設(shè)備管理、品質(zhì)管理和制造KPI分析等多種功能的集成，能夠保證工廠管理與生產(chǎn)協(xié)同。當(dāng)自動引導(dǎo)車送來一個待裝配的產(chǎn)品時，傳感器就會掃描出產(chǎn)品的代碼，將數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)組ES系統(tǒng)，然后電腦上就會顯示出它的信息，MES系統(tǒng)再通過與西門子TIA全集成自動化的互聯(lián)，等到相應(yīng)零件盒的指示燈亮起，裝配人員便可根據(jù)指示燈進行操作。這滿足了自動化產(chǎn)品“柔性”生產(chǎn)的需求 ，即在一條生產(chǎn)線上同時生產(chǎn)多種產(chǎn)品。有了指示燈的提示和對應(yīng)，即使換另外一種產(chǎn)品也不會怕裝錯零件了。

待裝配人員確認(rèn)裝配完畢，按下工作臺上的一個按鈕，自動化流水線上的傳感器就會掃描產(chǎn)品代碼，記錄它在這個工位的數(shù)據(jù)。SIMATIC IT以該數(shù)據(jù)作為判斷基礎(chǔ)，向控制系統(tǒng)下達指令，指揮引導(dǎo)車隨即將它送去下一個目的地。

在到達下一道工序前，產(chǎn)品必須通過嚴(yán)格的檢驗程序，以PLC產(chǎn)品為例，在整個生產(chǎn)過程中針對該類產(chǎn)品的質(zhì)量檢測節(jié)點超過20個，可以充分保證產(chǎn)品的質(zhì)量。1000多臺掃描儀實時記錄著每一道生產(chǎn)工序以及諸如焊接溫度、貼裝數(shù)據(jù)和測試結(jié)果等詳細(xì)的產(chǎn)品信息。在此過程中，Simatic IT每天會生成并儲存約5000萬條生產(chǎn)過程的信息。其中，視覺檢測是EWA數(shù)字化工廠特有的質(zhì)量檢測方法，相機會拍下產(chǎn)品的圖像與Teamcenter數(shù)據(jù)平臺中的正確圖像作比對，一點小小的瑕疵都逃不過SIMATIC IT品質(zhì)管理模塊的檢測。

在經(jīng)過多次裝配并接受多道質(zhì)量檢測后，成品將被送到包裝工位。經(jīng)過包裝、裝箱等環(huán)節(jié)，一箱包裝好的自動化產(chǎn)品就會通過升降梯和傳送帶被自動送達物流中心或立體倉庫。這樣一個完整的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，在傳統(tǒng)的制造企業(yè)要通過幾十甚至上百人的手去完成，而在EWA的車間內(nèi)，絕大多數(shù)的工序都借以自動化設(shè)備完成，實現(xiàn)了“又好又快”的生產(chǎn)操作模式，節(jié)省了大量的人力和時間。

“全程透明”的數(shù)字化物流

在EWA中，研發(fā)和生產(chǎn)過程通過數(shù)字化科技被發(fā)揮到了極致。同樣，在物流環(huán)節(jié)，數(shù)字化的優(yōu)勢依然明顯，這體現(xiàn)在EWA的數(shù)字化物流系統(tǒng)的運用中。

在物流上，ERP、西門子MES系統(tǒng)SIMATIC IT以及西門子倉庫管理軟件發(fā)揮著重要的作用。例如，自動化流水線上的傳感器會對引導(dǎo)車上的產(chǎn)品代碼進行掃描，掃描得到的數(shù)據(jù)就會“告訴”軟件系統(tǒng)在該裝配環(huán)節(jié)需要的物料是什么，員工只需按動按鈕，物料即從物料庫自動輸送出，并通過流水線上傳感器的“指揮”，送到指定位置。這一過程“全程透明”且不需要人工干預(yù)，完全實現(xiàn)了從原材料、產(chǎn)品從起點至終點及相關(guān)信息的有效流動。相對于傳統(tǒng)制造業(yè)，這種方式不但節(jié)省了時間，提高了效率，同時還避免了因信息傳遞不及時等原因造成的錯誤生產(chǎn)和重復(fù)生產(chǎn)。

在物料的中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，依照精益生產(chǎn)中的“以需定產(chǎn)”原則和“拉式生產(chǎn)”概念，生產(chǎn)流程的各工序只會在收到實際需要的數(shù)量時才進行生產(chǎn)，這就保證了工廠能夠“適時、適量并在適當(dāng)?shù)攸c生產(chǎn)出質(zhì)量完善的產(chǎn)品”。

在EWA布局緊湊的高貨架立體倉庫，有近3萬個物料存放盒用來存放更大批的物料。但其物料的存取并不用叉車搬運，而是通過“堆取料機”用數(shù)字定位的模式進行抓取，所以不必考慮叉車通過的距離，這讓物料庫的設(shè)計更加合理，從而節(jié)約了更多的空間。

在EWA，真實的生產(chǎn)工廠與虛擬的數(shù)字工廠同步運行，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，而人則通過虛擬工廠對真實工廠進行把控?！肮I(yè)4.0”的中心是智能化工廠，智能化工廠的基石是數(shù)字化信息處理系統(tǒng)。在西門子的概念中，EWA是真正意義上的智能化工廠，其自動化不是簡單的機械對人力的代替，而是既包含了自動化生產(chǎn)，也包括了自動控制和自動調(diào)節(jié)，是建立在數(shù)字化生產(chǎn)基礎(chǔ)上的自動化。

篇（9）

國家視野：德國政府于2011年公布《德國高技術(shù)戰(zhàn)略2020》，涵蓋工業(yè)4.0、數(shù)字化進程、智慧服務(wù)、大數(shù)據(jù)、云計算等課題;2013年4月推出《實施工業(yè)4.0戰(zhàn)略舉措的建議》。2014年11月頒布《工業(yè)4.0標(biāo)準(zhǔn)實施路線圖》

歐洲視野：2014年8月，德國政府頒發(fā)《數(shù)字化議程2014-2017》，對接歐盟數(shù)字化議程項目。在實施工業(yè)4.0戰(zhàn)略后又提出“數(shù)字化議程”，目的之一是通過“產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化”，包括智能制造與服務(wù)、大數(shù)據(jù)和云計算等領(lǐng)域新的商業(yè)模式創(chuàng)新，為德國開辟發(fā)展機遇，促進經(jīng)濟增長和就業(yè)，并為工業(yè)4.0體系提供長久動力。

國際視野：國際競爭方面，美國政府于2012年推出《美國先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃》，同年12月通用電氣（GE）提出《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)》戰(zhàn)略;2013年8月我國工信部《信息化和工業(yè)化深度融合專項行動計劃2013-2018》。由此，美國的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”、中國的“兩化深度融合”、德國的“工業(yè)4.0”等殊途同歸的工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略為世人矚目。

國際合作方面，2014年10月中德兩國《中德合作行動綱要：共塑創(chuàng)新》。綱要第二部分“可持續(xù)的經(jīng)濟發(fā)展和金融領(lǐng)域合作”，設(shè) “經(jīng)濟”、“工業(yè)4.0合作”、“金融”3大主題。涉及工業(yè)4.0合作的內(nèi)容有：工業(yè)生產(chǎn)的數(shù)字化（工業(yè)4.0）對于未來中德經(jīng)濟發(fā)展具有重大意義，該進程應(yīng)由企業(yè)推進，政府政策支持;建立兩國工業(yè)4.0對話機制;將工業(yè)4.0議題納入中德標(biāo)準(zhǔn)化合作委員會;進一步深化兩國在移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域合作。為此，工信部苗圩部長在講到德國工業(yè)4.0與中國兩化深度融合關(guān)系時，使用了“如出一轍、異曲同工、殊途同歸”三個關(guān)鍵詞。

工業(yè)4.0的國際探索與實踐案例

據(jù)2013年德國“工業(yè)4.0前景”報告，47%的公司已積極參與工業(yè)4.0計劃，18%的公司參與了對工業(yè)4.0的研究，12%的企業(yè)已開始實施工業(yè)4.0計劃。筆者認(rèn)為，德國企業(yè)既往成績斐然，目前是實施工業(yè)4.0戰(zhàn)略的主角，探索最佳實踐眾望所歸。

工業(yè)4.0最佳企業(yè)實踐

根據(jù)文獻研究和筆者2014年訪德交流，工業(yè)4.0實施既包括工業(yè)4.0創(chuàng)意單位西門子、博世公司和弗勞恩霍夫研究院等，也包括其他諸多企業(yè)，如軟件企業(yè)SAP和大眾汽車;此外，德國專家還指出諸多中小企業(yè)正在努力踐行中。據(jù)羅蘭貝格報告（2014），工業(yè)4.0最佳企業(yè)實踐包括：

德國通快公司作為工業(yè)4.0技術(shù)提供商，實施了首例“社會化機器（一種人與技術(shù)交互而達成產(chǎn)出的環(huán)境）”案例，據(jù)稱其產(chǎn)品的每一個零件都是智能的，保留著以往加工的所有信息;同時各生產(chǎn)裝置都因互聯(lián)而知曉彼此的加工能力，以便生產(chǎn)流程可以自動優(yōu)化;用戶也得以實時介入乃至干預(yù)產(chǎn)品的加工。

德國西門子公司實施工業(yè)4.0的醫(yī)療工程，一改需要廢時多日適配患者的標(biāo)準(zhǔn)化人造膝蓋和髖關(guān)節(jié)，在工業(yè)4.0方案下僅數(shù)小時即可完成個性化產(chǎn)品的人體植入。

英國勞斯萊斯公司采用3D打印技術(shù)制造航空發(fā)動機元器件，采用輕型材料，并將原需18個月的訂單周期（源于復(fù)雜工藝工裝）大大縮減，顯著提高了企業(yè)競爭力。

法國達索工業(yè)軟件公司，重視工業(yè)4.0在產(chǎn)品開發(fā)與生產(chǎn)集成方面的應(yīng)用，實現(xiàn)了從工程到PLM，進而演進到集成虛擬-實體平臺的工業(yè)4.0模式，核心內(nèi)容完整的3D數(shù)字化工藝設(shè)計、制造和數(shù)字化生產(chǎn)線解決方案，以及3D數(shù)字化體驗平臺。

工業(yè)4.0實踐案例

【德國博世公司實踐案例】作為創(chuàng)意和發(fā)起單位，博世參與了德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略的制訂，其實踐也較完整地表達了工業(yè)4.0的內(nèi)涵。

物聯(lián)網(wǎng)和務(wù)聯(lián)網(wǎng)（IoTS）參考模型：從底層向上依次為物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)與服務(wù)平臺、務(wù)聯(lián)網(wǎng)、應(yīng)用領(lǐng)域等四層，通過機器間（M2M）的無線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、業(yè)務(wù)流程與業(yè)務(wù)規(guī)則的改進，形成了物聯(lián)網(wǎng)與務(wù)聯(lián)網(wǎng)模式。物聯(lián)網(wǎng)的IT技術(shù)環(huán)境包括M2M語義獲取、數(shù)據(jù)歸集和大數(shù)據(jù)處理;務(wù)聯(lián)網(wǎng)的IT技術(shù)環(huán)境包括互聯(lián)的企業(yè)、互聯(lián)的業(yè)務(wù)流程和業(yè)務(wù)規(guī)則、云計算與大數(shù)據(jù)的服務(wù)等。博世提供了物聯(lián)網(wǎng)套餐或工業(yè)4.0“工具箱”軟件系統(tǒng)，為制造企業(yè)提供軟件創(chuàng)新解決方案。

“智慧工廠”模型：通過集成IT技術(shù)與企業(yè)生產(chǎn)的新型商業(yè)模式，智慧工廠主要由產(chǎn)品研發(fā)與流程，感知與互動環(huán)境，生產(chǎn)加工環(huán)境，也包括柔性工廠、聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)、預(yù)測性維護等內(nèi)容。智慧工廠的外部界面包括自適應(yīng)的物流模塊，通信與服務(wù)模塊，以及云服務(wù)的“技術(shù)和交易市場”。

工業(yè)4.0的應(yīng)用：智慧服務(wù)是工業(yè)4.0的核心概念。博世推出“預(yù)測性維護”的智慧服務(wù)產(chǎn)品，包括實時解釋機器與傳感器數(shù)據(jù)、分析機器數(shù)據(jù)及故障預(yù)測、規(guī)劃維護流程、集成企業(yè)IT等環(huán)節(jié)。對制造企業(yè)客戶，好處是提高設(shè)備的整體效用和系統(tǒng)運行可靠性，有效利用零部件和產(chǎn)品的最大服務(wù)生命周期，并提供專家知識的積累和傳遞。預(yù)測性維護的“遠(yuǎn)程服務(wù)門戶”可集中訪問客戶的機器和系統(tǒng)，并完成遠(yuǎn)程軟件更新。

工業(yè)4.0路線圖：博世演進開發(fā)的工業(yè)4.0系統(tǒng)，第一階段開發(fā)遠(yuǎn)程服務(wù)門戶，包括通信平臺建設(shè)、對象的狀態(tài)監(jiān)視和預(yù)測性維護模塊;第二階段開發(fā)基于對象的數(shù)據(jù)，包括智慧化的適應(yīng)性測試、物流運輸和庫存數(shù)據(jù)等;第三階段將開發(fā)數(shù)據(jù)挖掘和分析系統(tǒng)。

【德國西門子公司實踐案例】作為倡導(dǎo)者和踐行者，西門子在漢諾威工業(yè)博覽會上展示了工業(yè)4.0示范，表達其構(gòu)建未來智慧生產(chǎn)的能力。

西門子的工業(yè)4.0觀：未來企業(yè)新增競爭力，將來自通過增加能源和資源使用率來提高企業(yè)的經(jīng)營效益、更多的復(fù)雜產(chǎn)品和更大的數(shù)據(jù)量來縮短產(chǎn)品入市時間、個性化的規(guī)模定制和更高的產(chǎn)能來增強產(chǎn)品對市場的適應(yīng)性。工業(yè)4.0宛如“算法化的生產(chǎn)棋盤”，通過聯(lián)網(wǎng)的嵌入式技術(shù)，與分布式的CPS系統(tǒng)交互，其產(chǎn)品因“縱向集成”而包含加工信息，其生產(chǎn)組織因“橫向集成”而包含整個價值鏈的自組織信息，其生產(chǎn)流程因“端到端的集成”而體現(xiàn)依實時場景的靈活決策。

強調(diào)工業(yè)信息技術(shù)和工業(yè)軟件：各類計算機輔助應(yīng)用軟件、產(chǎn)品數(shù)據(jù)的協(xié)同管理系統(tǒng)、數(shù)字化制造軟件、3D流程設(shè)計與工廠分析工具、制造執(zhí)行系統(tǒng)等，實現(xiàn)企業(yè)價值創(chuàng)造各環(huán)節(jié)的緊密相連，優(yōu)化生產(chǎn)過程。西門子工業(yè)部門雇傭了7500位軟件工程師，為其7萬客戶及750萬PLM協(xié)議用戶提供專業(yè)服務(wù)。

“智慧生產(chǎn)”案例：西門子安貝格工廠生產(chǎn)高度數(shù)字化，可獨立于實體生產(chǎn)進行仿真與優(yōu)化;安貝格采用制造執(zhí)行系統(tǒng)，顯著提高了生產(chǎn)效率和靈活性，允許在一分鐘內(nèi)更改產(chǎn)品及工序;工廠的測量事件達每日100萬以上，采集后由中央系統(tǒng)保證其數(shù)據(jù)的一致性;每一件產(chǎn)品都帶有其加工信息，若發(fā)現(xiàn)差錯，控制系統(tǒng)可依既定工序進行干預(yù)和糾正。由此，安貝格百萬缺陷率僅為15%，成為產(chǎn)品誤差最小的企業(yè)。

設(shè)計智慧工廠，構(gòu)建貫穿價值鏈的端到端工程數(shù)字化集成：按提高企業(yè)生產(chǎn)整體競爭力的要求，從“產(chǎn)品設(shè)計”開始，經(jīng)過“生產(chǎn)規(guī)劃”和“生產(chǎn)工程”，到“生產(chǎn)實施”和“服務(wù)”等5個環(huán)節(jié)，展示了工業(yè)4.0縱向集成和端到端集成特征。在“產(chǎn)品設(shè)計”階段，實現(xiàn)貫穿整個產(chǎn)品生命周期的價值增值，通過產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)，全面優(yōu)化企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)流程。在“生產(chǎn)規(guī)劃”階段，通過虛擬仿真技術(shù)和PLM解決方案，客戶在實體生產(chǎn)之前即可對生產(chǎn)流程進行模擬檢查和優(yōu)化，并保證虛擬生產(chǎn)模型與實際生產(chǎn)設(shè)備間的無縫互動。在“生產(chǎn)實施”階段，一改傳統(tǒng)單臺產(chǎn)品的優(yōu)化模式，轉(zhuǎn)而采用“全集成自動化（TIA）”概念的“集成驅(qū)動系統(tǒng) （IDS）”，一站式地實現(xiàn)了產(chǎn)品系統(tǒng)的增值。

CPS概念的“數(shù)字化企業(yè)平臺”：數(shù)字化企業(yè)平臺是實現(xiàn)數(shù)字制造的載體，在物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下，通過共同的數(shù)據(jù)庫和集成工具鏈，集成先進的生產(chǎn)管理系統(tǒng)、生產(chǎn)過程軟件和硬件，達成各種產(chǎn)品元部件生產(chǎn)之間的無縫集成。西門子已開始為我國企業(yè)提供數(shù)字化企業(yè)平臺解決方案。

啟示

篇（10）

西門子工業(yè)領(lǐng)域驅(qū)動技術(shù)集團CEO Ralf-Michael Franke在接受本刊記者采訪時，描繪了制造業(yè)的未來、“工業(yè)4.0”時代愿景及西門子的努力。

工業(yè)4.0在西門子

CEI： 西門子對“工業(yè)4.0”的解讀是什么？

Ralf-Michael Franke：：在西門子看來，“工業(yè)4.0”有三個要素：第一是跨企業(yè)的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)融合。MES將會起更加重要的作用，自動化層和MES之間的對接會變得更加重要，且更加的無縫化，還能跨企業(yè)來實現(xiàn)柔性的生產(chǎn)。所有的信息都要實時可用，供生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)化環(huán)節(jié)使用。

第二是虛擬與現(xiàn)實的結(jié)合。也就是產(chǎn)品設(shè)計以及工程當(dāng)中的數(shù)字化世界和現(xiàn)實世界的融合，這就使我們能夠滿足生產(chǎn)效率越來越高、產(chǎn)品上市周期越來越短、產(chǎn)品日趨多樣性等帶來的挑戰(zhàn)。

第三是信息物理融合系統(tǒng)（CPS）。未來的智能工廠中，產(chǎn)品信息都被輸入到產(chǎn)品零部件本身，他們會根據(jù)自身生產(chǎn)需求，直接與生產(chǎn)系統(tǒng)和設(shè)備溝通，發(fā)出接下來所需生產(chǎn)過程的指令，指揮設(shè)備把自己生產(chǎn)出來。這種自主生產(chǎn)模式能夠滿足每位用戶的“定制”需求。我們將基于強大的制造運行管理系統(tǒng)（MOM）來實現(xiàn)靈活的價值鏈管理。

客戶可以通過電子數(shù)據(jù)互換（EDI）的方式來管理供應(yīng)商，在庫存達到限值時ERP系統(tǒng)會通知供應(yīng)商補貨，這其中沒有任何人為的干預(yù)。產(chǎn)品數(shù)字化不僅局限于商品本身，商品中非常復(fù)雜的部件也可以實現(xiàn)數(shù)字化。ERP系統(tǒng)可以由此計算出所有的成本，根據(jù)當(dāng)下機器運轉(zhuǎn)的情況去確定最大供貨量和最優(yōu)價格。ERP系統(tǒng)能做出決策的建議，讓客戶實現(xiàn)與供應(yīng)商之間的最佳交流。

我們在將來肯定會敢于依賴機器，這是“工業(yè)4.0”從愿景到現(xiàn)實的第一步。要實現(xiàn)柔性的制造和生產(chǎn)，降低產(chǎn)品上市的時間，我們?nèi)匀恍枰嗟淖詣踊伞，F(xiàn)在大家都在用“即插即用”的方式，就像你買一臺新的打印機，把它插在筆記本電腦上就能使用。當(dāng)一個機器人進入到了生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)當(dāng)中，讓機器人也可以擁有“即插即用”的能力。當(dāng)然，未來的工廠并不會是“無人工廠”，人將會擔(dān)當(dāng)更有挑戰(zhàn)性的角色，創(chuàng)新、規(guī)劃、監(jiān)督和協(xié)調(diào)機器的運作。只有這樣，機器才會按照人的想法進行運轉(zhuǎn)，制造才會更快、更加高效，才能使用到更好的資源，這是制造系統(tǒng)應(yīng)該去遵循的原則。

CEI：西門子是如何布局并參與工業(yè)4.0的？

Ralf-Michael Franke：德國在第二次世界大戰(zhàn)以來，一直是被各個國家所效仿的對象。我們相信這一點會持續(xù)不變一直往前走。所以，“工業(yè)4.0”得到了默克爾的極大支持。這個就像中國的“十二五”規(guī)劃一樣，是德國政府的一項規(guī)劃。規(guī)劃不僅是政府參與，大的一些企業(yè)都參與進來，作出對未來藍圖的展望。

西門子在其中起到非常大的作用，主要包括整體工業(yè)4.0框架的搭建，包括提出需要什么樣的設(shè)備和什么樣的網(wǎng)絡(luò)，西門子深深參與其中。7年前西門子收購了一家美國軟件公司，這家公司主要做產(chǎn)品的設(shè)計和仿真技術(shù)，我們主要把收購的軟件和西門子現(xiàn)有工業(yè)軟件融合在一起。此后，我們不斷收購了一些其他的軟件公司，盡量把他們?nèi)诤显谝黄稹Ｎ鏖T子正式推出“工業(yè)4.0”這一概念是在2年前漢諾威的展會上。

今年我們做了更大范圍的推廣，我們在展臺上布置了真實的“工業(yè)4.0”工廠流程。在實現(xiàn)“工業(yè)4.0”的路途中，有一些是已經(jīng)實現(xiàn)了。但是這依然是“工業(yè)4.0”歷程的開始，未來還需要10～20年的發(fā)展歷程，來實現(xiàn)“工業(yè)4.0”的愿景。

西門子愿意進一步加大在這方面的投資，找一些愿意和我們合作的客戶，一起來嘗試新的技術(shù)，共同實現(xiàn)理想?？梢哉f，只有“工業(yè)4.0”是實現(xiàn)現(xiàn)代化工業(yè)制造的唯一路徑，沒有其他的方式方案。我們也注意到，我們的競爭對手，也在就這些方面做出一些事情。

CEI：美國GE提出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，這一戰(zhàn)略與西門子正在實施的“工業(yè)4.0”有何差別？

Ralf-Michael Franke：只是名詞不同，沒有本質(zhì)的區(qū)別。實現(xiàn)能力或許也不同，因為西門子是唯一一個軟件硬件都齊全的公司。

CEI：在中國有虛擬制造、智能制造、數(shù)字制造等概念，西門子總在談數(shù)字工廠，德國有這些概念嗎？西門子在“工業(yè)4.0”方面取得了哪些成績？

Ralf-Michael Franke：我們沒有那么多名詞，只有數(shù)字工廠。我要強調(diào)“工業(yè)4.0”現(xiàn)在還只是一個愿景，如果有哪家企業(yè)告訴你我們工廠當(dāng)中已經(jīng)實現(xiàn)了“工業(yè)4.0”，大家聽到這樣的說法一定要小心謹(jǐn)慎。

這個愿景可能要通過今后10年、15年乃至20年的努力才能完全成為現(xiàn)實，但是“工業(yè)4.0”的一些構(gòu)建模塊今天已經(jīng)具備，有一些先行的企業(yè)已經(jīng)部署了“工業(yè)4.0”的一些構(gòu)建模塊。比方說西門子工業(yè)自動化產(chǎn)品成都生產(chǎn)和研發(fā)基地，就已經(jīng)完全把數(shù)字化工廠變成現(xiàn)實展現(xiàn)在大家的面前，而數(shù)字化工廠也是未來實現(xiàn)“工業(yè)4.0”愿景的重要基礎(chǔ)。

CEI： “工業(yè)4.0”更加強調(diào)協(xié)作，這是為什么？

Ralf-Michael Franke：“工業(yè)4.0”不僅僅意味著技術(shù)的轉(zhuǎn)變、生產(chǎn)過程的轉(zhuǎn)變，同時也意味著整個管理和組織結(jié)構(gòu)的調(diào)整。我們必須放棄孤島式的想法，要為變革做好準(zhǔn)備。我們認(rèn)為任何一個公司或者國家單打獨斗都不可能改變?nèi)虻闹圃炱髽I(yè)，這就需要我們大家進行協(xié)作，各個企業(yè)、學(xué)科、行業(yè)都要進行合作。

今天我們不光要強調(diào)員工的生產(chǎn)效率，整個企業(yè)在資源和能源利用上也要更加高效。我們今天不僅要提高生產(chǎn)速度，還要縮短產(chǎn)品從創(chuàng)意產(chǎn)生到上市的時間，并滿足客戶更加復(fù)雜的需求。這些挑戰(zhàn)使得制造業(yè)面臨著前所未有的快速變化，在這新的世界當(dāng)中，過去的方法或秘訣已經(jīng)不再能夠帶來持久的競爭優(yōu)勢了。

網(wǎng)絡(luò)化的生產(chǎn)和數(shù)字化的制造正在成為決定成敗的關(guān)鍵，對于離散工業(yè)和過程工業(yè)而言都是如此。所以我們要把現(xiàn)實的制造和虛擬的呈現(xiàn)完美地結(jié)合在一起?，F(xiàn)實與虛擬生產(chǎn)相融合得益于創(chuàng)新的軟件和強大的硬件。產(chǎn)品生命周期軟件可以優(yōu)化整個產(chǎn)品的生命周期，從最初的產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)規(guī)劃，一直到生產(chǎn)實施，并最終服務(wù)于用戶。

大數(shù)據(jù)、云計算以及物聯(lián)網(wǎng)這些技術(shù)都會用到第四次工業(yè)革命當(dāng)中，但是第四次工業(yè)革命的范圍又超過了這些技術(shù)本身。最終我們會看到制造業(yè)的未來有更多長足的進展，可能在接下來的10到20年當(dāng)中進一步推動“工業(yè)4.0”愿景的實現(xiàn)。

CEI：當(dāng)前實現(xiàn)“工業(yè)4.0”面臨的最大挑戰(zhàn)是什么？

Ralf-Michael Franke：最大的挑戰(zhàn)不在于科技，而在于人們設(shè)計生產(chǎn)產(chǎn)品的方式，也就是人觀念的改變。最關(guān)鍵的是利用新的科技，去訓(xùn)練和培養(yǎng)人怎樣從生產(chǎn)設(shè)計，到工程實施以及生產(chǎn)實施，到最后服務(wù)的整個環(huán)節(jié)，要他們都能實現(xiàn)一些合作，才能把事情做好。

CEI：德國制造業(yè)離“工業(yè)4.0”還有多大差距？在德國西門子有示范工廠，如果絕大多數(shù)的同類工廠都達到示范工廠的水平，需要多久？

Ralf-Michael Franke：實現(xiàn)“工業(yè)4.0”的速度絕對不取決于我們用多少人，而在于持續(xù)的投入和創(chuàng)新。需要多久？我想應(yīng)該是20年，因為示范工廠不只取決于本身，還取決于供應(yīng)商，需要整個產(chǎn)業(yè)鏈的配合。當(dāng)然，單純的復(fù)制也是不管用的，不同的企業(yè)流程不一樣。

西門子已經(jīng)傾盡所能。不是說20年后我們有多少個數(shù)字化工廠，而是20年以后數(shù)字化工廠變成標(biāo)準(zhǔn)。在德國數(shù)字化工廠拓展得可能更快一些，在德國我們壓力很大，人工土地成本都很高，所以我們必須變得更加有效率。

“工業(yè)4.0”在中國

CEI：西門子與中國政府有沒有可能在這個層面有合作？

Ralf-Michael Franke：這種可能性是完全存在的，我們和中國有關(guān)政府部門保持密切溝通。此前工業(yè)和信息化部部長參觀了我們在德國的安貝格工廠，看到了我們數(shù)字化工廠已經(jīng)從一個理念成為現(xiàn)實。

中國工業(yè)已經(jīng)發(fā)展到了一個新階段，中國制造的產(chǎn)品越來越先進，像高鐵、計算機、先進機械、汽車、飛機和宇宙飛船，對于中國的制造業(yè)和工業(yè)來說一切皆有可能，都有能力去制造。

另外非常重要的一點，在中國我們能夠看到全球制造業(yè)發(fā)展的各個階段，在中國都在以不同的形式存在。有些制造企業(yè)還處在“工業(yè)3.0”的階段，有些企業(yè)在向“工業(yè)4.0”過度的歷程上已經(jīng)走到了非常前沿的位置。中國要實現(xiàn)自己的“工業(yè)4.0”，也需要中國政府有和德國一樣相應(yīng)的戰(zhàn)略的推出。

從西門子的角度來說，我們有范圍非常廣泛的各種各樣的產(chǎn)品服務(wù)解決方案，能夠滿足處在工業(yè)化不同階段的需求，從工業(yè)化3.0到工業(yè)化3.X以及面向未來的各個不同的發(fā)展階段。對于中國和中國的廣大客戶，西門子是涵蓋范圍非常廣的合作伙伴，可以和中國廣大的客戶攜手同行，共同去實現(xiàn)“工業(yè)4.0”的愿景。

CEI：當(dāng)前信息安全受到前所未有的重視，西門子是如何在“工業(yè)4.0”時代保證工業(yè)信息安全？

Ralf-Michael Franke：信息安全對于“工業(yè)4.0”是非常重要的。西門子在這方面做了很多工作，不只是在工廠設(shè)備之間加強了防護，同時在設(shè)備與中央處理之間，我們也做了防護。今后我們將進一步加強工業(yè)領(lǐng)域安全的防護。所以在通往“工業(yè)4.0”的路上持續(xù)提高信息安全防護水平是保障我們實現(xiàn)目標(biāo)的很重要的方面。

信息安全并不是可以作為自動化解決方案當(dāng)中的一個完全標(biāo)準(zhǔn)化或單點產(chǎn)品，并不是采購過來就能夠解決問題的。在工業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，每一個參與者都要采取一系列的措施、遵循一系列行為的規(guī)則來確保網(wǎng)絡(luò)連接的安全。

對于每一個客戶、每一個裝機點來說，都要決定他們需要何種類型的連接或者是通訊，并且去判斷在特定的連接通訊模式當(dāng)中所存在著的對于IT的威脅、對于信息安全的威脅。然后再去找到正確的解決方案，對系統(tǒng)進行正確的設(shè)置，制定正確的流程、策略，對于人員進行正確的培訓(xùn)，培養(yǎng)所有網(wǎng)絡(luò)參與者的正確行為來確保信息安全。

實現(xiàn)工業(yè)信息安全，不僅要靠西門子的產(chǎn)品以及解決方案當(dāng)中的一些組件，同時也要依賴大量的服務(wù)，包括一些咨詢服務(wù)，幫助客戶去設(shè)定正確的流程、策略，對人員進行培訓(xùn)，從而確保這種工業(yè)信息的通信是安全可靠的。

CEI：中國在實現(xiàn)“工業(yè)4.0”的路上，西門子能夠提供哪些幫助？

Ralf-Michael Franke：140多年前西門子開始在中國的業(yè)務(wù)。中國一直以來都是西門子最重要也最重視的市場之一。多年來，我們見證并參與了中國工業(yè)幾乎所有領(lǐng)域的發(fā)展。如今，僅西門子工業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域，就在中國成立了8個研發(fā)中心，18個運營公司和41個銷售辦事處，設(shè)計和制造符合中國制造業(yè)市場需求的產(chǎn)品。我們與眾多企業(yè)建立了深厚友誼和合作伙伴關(guān)系。對于西門子來說中國是極其重要的市場，是西門子第二大海外市場。

我們在中國已經(jīng)擁有近32000名員工，既為中國市場服務(wù)，也把先進的產(chǎn)品和解決方案以中國為基地向全球出口。我們在中國設(shè)立了76家運營公司，我們在中國各地都得到了歡迎和認(rèn)可。