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工业数字化时代,人、机器、系统连接灵魂是什么?

供稿:中国工控网 2016/8/2 9:13:10

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  • 关键词: 工业4.0 数字化工厂
  • 摘要:在每个人都在谈论工业4.0的今天,工业4.0最为吸引人的一点是其对于未来工业智能化和数字化的阐述。想象一下:未来的工业产品从设计创意开始,直到成品出厂,都可以由信息化系统提供无缝的数据和管理支持,那将是一种怎样的井井有条,而人本身的创造力和智慧,将得到怎样的解放和发挥?

  在每个人都在谈论工业4.0的今天,工业4.0最为吸引人的一点是其对于未来工业智能化和数字化的阐述。

  想象一下:未来的工业产品从设计创意开始,直到成品出厂,都可以由信息化系统提供无缝的数据和管理支持,那将是一种怎样的井井有条,而人本身的创造力和智慧,将得到怎样的解放和发挥?

  以往的信息系统,无论是CAD系统还是PLM系统,解决的都是在虚拟世界的产品研发过程。虽然有ERP系统和MES系统等能够管理现实工厂车间的信息化系统,但是所有与产品相关的数据和信息,依然难以直达生产的一线,指挥生产原料按照最优化的生产流程进行生产,管理车间的先进生产设备、控制器和物料进行最有效率的生产。所有的工作,依然都需要人来亲自完成。

  信息化系统的终点与现实设备的起点,缺乏必要和充分的联接和交互。工业4.0对未来工业发展的规划,联接了两者。

  这也是工业界认为其将会带来普遍效率和价值的原因:最活跃的信息技术将切实被引入到了工业,且落实到了现实的工厂、车间和工位。也正是借助信息系统迅猛的发展,工业才有机会实现更大范围、更深层次的脱胎换骨,彻底摆脱成本、生产模式和效率等现阶段的桎梏。


  从数字化制造到工业4.0连接中的虚拟与现实


  机器人设备不是Siemens PLM Software的产品,Siemens PLM Software的作用是在后台指挥和操作这些机械设备完成工作。把人、机器、信息系统和各种相关的设备紧密联接在一起

  Tecnomatix,是Siemens PLM Software联接信息系统和现实生产设备的关键点。Tecnomatix是Siemens PLM Software数字化制造产品线的品牌,可以理解为Tecnomatix是建立在Teamcenter Manufacturing架构骨干上面。Tecnomatix与Teamcenter的融合,已经从功能级深入到了软件级。

  随着2007年Siemens PLM Software的出现,与Teamcenter紧密集成的Tecnomatix与西门子原有的SIMATICIT(MES)得到了更进一步的整合,这也成为完成这种联接的另一个关键步骤。

  目前,Siemens PLM Software已经为Tecnomatix和SIMATICIT提供了一个接口,可以从数字化工厂传送一些信息数据到IT环境里,包括与质量相关的资料、生产的材料清单等。当然,这个接口也允许相同路径的数据返回,即从IT系统中将数据传递到数字化工厂。

  事实上,通过Tecnomatix的生产管理系统,用户可以对当前的整个生产过程有一个清晰全面的了解:通过人机界面(HMI)、管理控制和数据采集(SCADA),从工厂收集到的设备之间的实时信息被反馈给包括MES在内的上游系统。实现了与MES系统数据交互接口的

  Tecnomatix,则可以通过实时收集到的车间数据,优化生产管理,监视正在进行的工作,并反馈生产数据给PLM系统。

  Teamcenter的制造流程管理模块,即可对制造数据、过程、资源以及工厂信息进行管理和分析:不仅可以了解生产现状,而且会按照业务流程,传达进一步的操作指令到生产车间。

  Tecnomatix和Teamcenter构成的创新产品平台,已经与生产加工设备、ERP和MES等构成的生产运营平台实现了双向的数据交互。完成了从虚拟到现实联接任务的Tecnomatix,不仅极大地提高了信息系统对于工业企业的影响深度,而且很大程度上,也为工业企业实现自动化、电气化和智能化,提供了可靠和完整的数据基础和支持,使得企业有机会从根本上完善和优化自身的业务流程。


  实践中的Tecnomatix


  工程师负责产品的研发和设计。要怎样在设计阶段就去验证他做出来的设计方案是可行的?谁来做验证?怎么去做验证呢?对于一个全新的产品,它能不能在现有的生产线上来进行制造?是否需要做一些生产线的改造?或者说,要在新的工厂才能把这个产品制造出来呢?

  在传统的工业企业当中,现实的物料、生产设备、加工方法和车间布局都会影响最终产品的生产,但是这些信息对于处在设计前端的工艺规划师来讲,获取的途径极其有限。更多时候,除了经验以外,这些问题都需要产品在虚拟的信息化系统当中完成全部的工作,进入现实的工厂车间后,才会被一一发现。但是对于现实的工业企业来讲,最现实的问题——到底产品该怎么生产——这是一个必须快速得到答案的问题。

  Tecnomatix最核心的功能是零件加工规划和验证,为零部件和用来制造这些零件的工具制定生产工艺(如NC编程、流程排序和资源分配等),并对工艺流程进行验证。

  具体包括:创建数字化流程计划、工艺路线和车间文档;制造流程仿真;对所有流程、资源、产品和工厂的数据进行管理;为车间提供NC数据……从而可以将生产制造流程计划与生产系统直接关联起来,为设计师和前端工程师提供一个规划验证零件制造流程的虚拟环境;为制造工程师、CNC程序员、工装负责人和机械师等提供一个统一的单一来源数据。

  另外,配合Tecnomatix的装配规划和验证功能,系统为工程师提供了一个虚拟制造环境来规划验证和评价产品的装配制造过程和装配制造方法,检验装配过程是否存在错误,零件装配时是否存在碰撞。

  Tecnomatix对生产环节的管理还不止于此。随着机器人在工业企业当中的大量应用,Tecnomatix的机器人与自动化规划解决方案吸引了更多用户的关注。

对于用户来讲,如果一家企业的机器人或者自动化加工设备只有一两台,那么依靠人工的编程和操控就可以发挥其作用。但是,如果一个工厂装备了几百台自动化加工设备,那么显然需要一个系统化的方式才能确保整个生产工作能够按规定完成。

  Tecnomatix的机器人与自动化规划解决方案,提供了用于开发机器人和自动化制造系统的共享环境,用户能够通过PLM平台,以虚拟的方式开发、仿真和调试机器人和其他的自动化制造设备,既能处理单个机器人和工作台,也能处理完整的生产线和生产区域。能满足从生产专用产品的工厂到综合采用多种方式的混合模式生产工厂的多种业务模式,实现制造流程的优化。

  工厂设计和优化解决方案是Tecnomatix有别于其他系统的特殊功能,其视角不再放在产品本身,而是关注在生产加工的场地和环境。

  高效的同时,Tecnomatix对产品的质量也异常关注。Tecnomatix质量管理解决方案将质量信息与所有制造和工程设计信息联系起来,从而不仅能够帮助工程师确定产生误差的关键尺寸、公差和装配流程,而且能够通过尺寸分析工具,在制造实际零件之前,预测制造问题并找到原因。


  从数字化制造到工业4.0


  质量的分析和管理不仅在制造业企业自己的工厂里,也包括其供应商。到底他们是不是提供了一个满足质量要求合规的零部件?如果这个零部件是有问题的,它会在哪里出现组装的问题,影响有多大?产品质量是工业企业存在的核心价值,而有效利用信息化工具完成产品质量的分析和监控将极大提高企业对未来市场的把握能力。

  不能否认,中国的工业企业——尤其是制造业企业,在以往的国际竞争中,始终处于劣势。而此次以信息化带动的新一轮的工业整体升级,也许正孕育着一次赶超的机会。

  过去几年当中,中国市场越来越多的企业在做数字制造,中国企业正在逐渐摆脱单点的信息化应用模式,开始将视野放大到全厂、整个行业,甚至整个工业界,因此对于构建数字化制造,实现虚拟和现实的联接,达到优化和完善业务流程的目标越来越重视。


  结语


  工业4.0到底何时到来,没有人知道。但是我们可以预见:数字化和智能化必将是未来工业发展的主要动力之一。是否要通过实施某种信息化系统来实现本企业的业务转型,也许有待商榷。但是,更长远、更全局的视角,以及对业务痛点更清晰了解,将是中国企业可长期、持续、高速发展的必备素质。

  无论是工业4.0还是Tecnomatix,其所提供的,不仅仅是一个概念、产品或者解决方案,更是一个解决问题的思路和方法。如果中国企业能够从中有所领悟,这才是其对中国制造业贡献的最大价值。



来源:文/蜂迷世界(简书作者)

审核编辑(王静)
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