首先模擬，然后生產(chǎn)：隨著計算機軟件和硬件技術(shù)的發(fā)展，利用計算機模擬技術(shù)描述工廠生產(chǎn)的過程--工作流技術(shù)，已經(jīng)有了長足的進步。本文將對未來機床設(shè)備制造業(yè)中有關(guān)工作流技術(shù)的情況加以介紹。
利用計算機進行化學反應過程的模擬已經(jīng)成為一項標準的應用技術(shù)了，如同按照物理-化學的基本原理模擬化工生產(chǎn)過程（混合、化學反應、熱交換）一樣。計算機模擬所得到的數(shù)據(jù)，可供以后的工藝流程設(shè)計使用，將計算機中的3D模型轉(zhuǎn)換為現(xiàn)實的流程設(shè)備。在今天，這種“建模－模擬－流程”工藝設(shè)計技術(shù)已經(jīng)成為化工企業(yè)經(jīng)常使用的標準技術(shù)。
數(shù)據(jù)的通用性是數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)：沒有數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)一致是根本不可能的
在工作流技術(shù)中使用的模擬技術(shù)和3D建模技術(shù)，也在汽車制造領(lǐng)域以外的化工領(lǐng)域中得到了進一步的發(fā)展，形成了“數(shù)字化工廠”。建立數(shù)字化工廠模型的目的在于將整個工廠的圖像（廠房、流程設(shè)備等等）作為工廠規(guī)劃設(shè)計的三維技術(shù)資料使用。三維工廠規(guī)劃設(shè)計的優(yōu)點非常明顯：工程師可以利用計算機在正式施工前對設(shè)計規(guī)劃方案進行修改，節(jié)約規(guī)劃成本和時間，實現(xiàn)最優(yōu)化配置。從而可使企業(yè)的新產(chǎn)品、新材料比以往任何時候都更快地投放市場，使企業(yè)在激烈的市場競爭中保持領(lǐng)先的優(yōu)勢。Ingenics股份公司的總經(jīng)理Oliver Herkommer先生對不同工業(yè)領(lǐng)域中工作流技術(shù)的應用目的作了這樣的描述：在汽車工業(yè)領(lǐng)域中，使用數(shù)字化工廠技術(shù)的目的在于將汽車生產(chǎn)過程中所需的所有資源與產(chǎn)品掛鉤，形成一個IT技術(shù)平臺。詳細一點說就是建立一個統(tǒng)一管理原材料（汽車組成模塊和各個零部件）、設(shè)備（機床和裝備）、工廠（面積）和生產(chǎn)流程（制造工藝）的IT技術(shù)平臺。當工廠設(shè)計規(guī)劃人員得到這些數(shù)據(jù)之后，可以縮短工廠規(guī)劃設(shè)計時間、提高工廠規(guī)劃設(shè)計的質(zhì)量。由于在化工流程生產(chǎn)企業(yè)中沒有可比的標準工藝流程，因此數(shù)字化工廠設(shè)計的重點就在于廠房建筑的3D規(guī)劃設(shè)計和流程工藝技術(shù)的三維設(shè)計了。Herkommer先生說：“數(shù)字化工廠設(shè)計大大地提高了化工企業(yè)工廠規(guī)劃設(shè)計的質(zhì)量。因為在數(shù)字化工廠中流程設(shè)備和流程工藝的數(shù)據(jù)、信息都與工廠廠房最佳地結(jié)合在一起了。”ITandFactory公司的領(lǐng)導人Bernd Henrici先生補充說道：“在化工企業(yè)和醫(yī)藥制造企業(yè)中，數(shù)字化工廠還為企業(yè)的生產(chǎn)者和工廠設(shè)計者提供了企業(yè)擴建改造和現(xiàn)代化改造的可能性，方便了他們的決策。廠房建筑和流程設(shè)備以及所有的管道都以三維圖像的形式展現(xiàn)在人們面前。在這些三維模型中，人們可以對擴建、改造進行詳細的研究討論。同時，流程設(shè)備的維護保養(yǎng)人員也可以根據(jù)三維模型確定設(shè)備維修計劃。”
VDI專業(yè)委員會對“數(shù)字化工廠”下的定義是：“數(shù)字化工廠是有關(guān)網(wǎng)絡(luò)工廠的，集成在常用數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中的數(shù)字模型、數(shù)字方法和數(shù)字工具的總體概念。其目的在于統(tǒng)一的工廠規(guī)劃、評估和不斷地對所有重要的工廠生產(chǎn)工藝過程和資源結(jié)合產(chǎn)品進行改進。”與此相關(guān)的指導規(guī)范：VDI 4499。
有關(guān)數(shù)字化工廠的另一種說法是：所有生產(chǎn)設(shè)備的組成元素都利用計算機支持的方法保障產(chǎn)品按時、按質(zhì)、成本低廉地生產(chǎn)出來。值得注意的是：一切都必須保證在真實的設(shè)備存在之前完成！
數(shù)據(jù)的通用性是數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)：沒有數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)一致是根本不可能的。因此，所有的數(shù)據(jù)都需重新采集到一起，進行集中管理。第一步，也是最重要的一步是解決信息孤島的問題。即在所有的數(shù)據(jù)信息孤島之間建立聯(lián)系，對有錯誤的信息數(shù)據(jù)進行補充、完善，直到所有的用戶都可以通過不同的數(shù)據(jù)接口與整體系統(tǒng)建立聯(lián)系為止。
在信息技術(shù)中有兩種不同的可以穩(wěn)定地處理信息數(shù)據(jù)的方法：一種是中央數(shù)據(jù)庫的方法，即在中央數(shù)據(jù)庫中保存所有的數(shù)據(jù)。另一種是分散數(shù)據(jù)庫的方法，即在各個數(shù)據(jù)庫之間架起連接的橋梁。兩者的區(qū)別在于重復信息的處理時間不同。Aveva描述的是以數(shù)據(jù)應用為主導的性能強大的工作流數(shù)據(jù)處理方式（例如 Vantage Enterprise NET/VNET）。這種方式所需的大部分費用用于獲得正確的信息。研究表明：流程設(shè)備壽命周期內(nèi)85%的費用與信息有關(guān)，而這些信息中75%的是技術(shù)信息。通過信息處理過程的改進，可以使流程工業(yè)企業(yè)在項目研發(fā)和項目實施過程中體會到計算機輔助支持系統(tǒng)所帶來的好處。VNET允許企業(yè)保存和采集流程設(shè)備在整個使用壽命周期內(nèi)的所有技術(shù)數(shù)據(jù)。
企業(yè)利用那些有質(zhì)量保證的、熟悉的數(shù)據(jù)可以完成下列工作：
■隨時利用流程設(shè)備數(shù)據(jù)輔助決策，用于企業(yè)內(nèi)部的合作；
■使這些數(shù)據(jù)脫離各個具體的應用情況，形成共享；
■在產(chǎn)品交接時提供給用戶更好的數(shù)據(jù)；
■利用這些數(shù)據(jù)優(yōu)化技術(shù)改進項目。
虛擬的廠房空間規(guī)劃
數(shù)字化工廠的基本設(shè)想是產(chǎn)品研發(fā)與工廠規(guī)劃同步實施。重點是解決那些事后才被發(fā)現(xiàn)的設(shè)計規(guī)劃中的失誤，以避免延誤產(chǎn)品投放市場的進度。
利用Cavio公司的PLM數(shù)字化工廠系統(tǒng)可以自動地生成加工工藝文件
Fraunhofer IPA研究所進行調(diào)查得出：利用數(shù)字化工廠技術(shù)可以節(jié)省大約40%的項目規(guī)劃時間，減少15%項目投資。數(shù)字化工廠技術(shù)最終實現(xiàn)的并不僅僅是在虛擬空間中對生產(chǎn)系統(tǒng)進行模擬，看到三維立體的圖像。通過Daimler Chrysler公司在Sindelfingen建廠的實踐中，我們可以清楚地看到數(shù)字化工廠帶來的好處：在那里，Daimler Chrysler公司的外部合作伙伴和集團公司內(nèi)部的合作伙伴經(jīng)常在特定的網(wǎng)絡(luò)空間里利用三維CAD模型進行討論，協(xié)調(diào)相互之間的工作。一些非常細小的細節(jié)在動工建廠之前都進行了協(xié)調(diào)，避免了設(shè)計規(guī)劃中的失誤為項目工程帶來的經(jīng)濟損失。即可以在工程規(guī)劃階段就對整個項目的各個細節(jié)進行檢驗、評估。
小結(jié)：由于汽車工業(yè)領(lǐng)域中有了成形的數(shù)字化工廠模型，從而大大地縮短了新型轎車的研發(fā)生產(chǎn)周期。化學工業(yè)企業(yè)也利用了這一技術(shù)的優(yōu)點，在設(shè)備零配件的現(xiàn)代化改造，流程設(shè)備的維護保養(yǎng)方面也引進了數(shù)字化工廠技術(shù)，從而實現(xiàn)了通過按動按鈕來觀察流程設(shè)備的運轉(zhuǎn)情況。
Plant Design數(shù)字化工廠系統(tǒng)
Intergraph公司研發(fā)的Plant Design數(shù)字化工廠系統(tǒng)適用于在流程工業(yè)、電力工業(yè)、石油化工和造船工業(yè)等行業(yè)中使用。在世界各地的許多大型和小型企業(yè)規(guī)劃項目中，從簡單的小型設(shè)備改造到大型的全套工廠設(shè)備規(guī)劃設(shè)計中，都得到了廣泛的應用。利用這套軟件可以實現(xiàn)同步的總體規(guī)劃設(shè)計，更好的工藝計劃協(xié)調(diào)，減少錯誤根源和提高生產(chǎn)能力。該軟件系統(tǒng)集成于Intergraph其他的產(chǎn)品中，對企業(yè)的工程設(shè)計、配套設(shè)計、銷售和設(shè)備整個使用周期內(nèi)的維護保養(yǎng)有著很大的幫助。
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