首先模擬，然后生產(chǎn)：隨著計(jì)算機(jī)軟件和硬件技術(shù)的發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)描述工廠生產(chǎn)的過(guò)程--工作流技術(shù)，已經(jīng)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。本文將對(duì)未來(lái)機(jī)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(jì)算機(jī)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的模擬已經(jīng)成為一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用技術(shù)了，如同按照物理-化學(xué)的基本原理模擬化工生產(chǎn)過(guò)程（混合、化學(xué)反應(yīng)、熱交換）一樣。計(jì)算機(jī) 模擬所得到的數(shù)據(jù)，可供以后的工藝流程設(shè)計(jì)使用，將計(jì)算機(jī)中的為現(xiàn)實(shí)的流程設(shè)備。在今天，這種“建模－模擬－流程”工藝設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)成為化工 企業(yè)經(jīng)常使用的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。

數(shù)據(jù)的通用性是數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)：沒(méi)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，也在汽車制造領(lǐng)域以外的化工領(lǐng)域中得到了進(jìn)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(gè)工廠的圖像（廠房、流程設(shè)備等等）作為工廠規(guī)劃設(shè)計(jì)的三維技術(shù)資料使用。三維工廠規(guī)劃設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)非常明顯：工程師可以利用計(jì)算機(jī)在正式施工前對(duì)設(shè) 計(jì)規(guī)劃方案進(jìn)行修改，節(jié)約規(guī)劃成本和時(shí)間，實(shí)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(shí)候都更快地投放市場(chǎng)，使企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中保持 領(lǐng)先的優(yōu)勢(shì)。Ingenics股份公司的總經(jīng)理Oliver Herkommer先生對(duì)不同工業(yè)領(lǐng)域中工作流技術(shù)的應(yīng)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(guò)程中所需的所 有資源與產(chǎn)品掛鉤，形成一個(gè)IT技術(shù)平臺(tái)。詳細(xì)一點(diǎn)說(shuō)就是建立一個(gè)統(tǒng)一管理原材料（汽車組成模塊和各個(gè)零部件）、設(shè)備（機(jī)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(tái)。當(dāng)工廠設(shè)計(jì)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(jì)時(shí)間、提高工廠規(guī)劃設(shè)計(jì)的質(zhì)量。由于在化工流程生產(chǎn)企業(yè)中沒(méi) 有可比的標(biāo)準(zhǔn)工藝流程，因此數(shù)字化工廠設(shè)計(jì)的重點(diǎn)就在于廠房建筑的3D規(guī)劃設(shè)計(jì)和流程工藝技術(shù)的三維設(shè)計(jì)了。Herkommer先生說(shuō)：“數(shù)字化工廠設(shè)計(jì) 大大地提高了化工企業(yè)工廠規(guī)劃設(shè)計(jì)的質(zhì)量。因?yàn)樵跀?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(dǎo)人Bernd Henrici先生補(bǔ)充說(shuō)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(jì)者提供了企業(yè)擴(kuò)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(duì)擴(kuò)建、改造進(jìn)行詳細(xì)的研究討論。同時(shí)，流程 設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)人員也可以根據(jù)三維模型確定設(shè)備維修計(jì)劃。”

VDI專業(yè)委員會(huì)對(duì)“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(píng)估和不斷地對(duì)所有重要的工廠生產(chǎn)工藝過(guò)程和資源結(jié)合產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)。”與此相關(guān)的指導(dǎo)規(guī)范：VDI 4499。

有關(guān)數(shù)字化工廠的另一種說(shuō)法是：所有生產(chǎn)設(shè)備的組成元素都利用計(jì)算機(jī)支持的方法保障產(chǎn)品按時(shí)、按質(zhì)、成本低廉地生產(chǎn)出來(lái)。值得注意的是：一切都必須保證在真實(shí)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(méi)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(jìn)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(wèn)題。即在所有的數(shù)據(jù)信息孤島之間建立聯(lián)系，對(duì)有錯(cuò)誤的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充、完善，直到所有的用戶都可以通過(guò)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(kù)的方法，即在中央數(shù)據(jù)庫(kù)中保存所有的數(shù)據(jù)。另一種是分散數(shù)據(jù)庫(kù)的方法，即在各個(gè) 數(shù)據(jù)庫(kù)之間架起連接的橋梁。兩者的區(qū)別在于重復(fù)信息的處理時(shí)間不同。Aveva描述的是以數(shù)據(jù)應(yīng)用為主導(dǎo)的性能強(qiáng)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(fèi)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(fèi)用與信息有關(guān)，而這些信息中75%的是技術(shù)信 息。通過(guò)信息處理過(guò)程的改進(jìn)，可以使流程工業(yè)企業(yè)在項(xiàng)目研發(fā)和項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中體會(huì)到計(jì)算機(jī)輔助支持系統(tǒng)所帶來(lái)的好處。VNET允許企業(yè)保存和采集流程設(shè)備 在整個(gè)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(shí)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(gè)具體的應(yīng)用情況，形成共享；
• 在產(chǎn)品交接時(shí)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(jìn)項(xiàng)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(shí)施。重點(diǎn)是解決那些事后才被發(fā)現(xiàn)的設(shè)計(jì)規(guī)劃中的失誤，以避免延誤產(chǎn)品投放市場(chǎng)的進(jìn)度。

 
利用Cavio公司的PLM數(shù)字化工廠系統(tǒng)可以自動(dòng)地生成加工工藝文件

Fraunhofer IPA研究所進(jìn)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(xiàng)目規(guī)劃時(shí)間，減少15%項(xiàng)目投資。數(shù)字化工廠技術(shù)最終實(shí)現(xiàn)的并不僅僅是在虛擬空間中 對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行模擬，看到三維立體的圖像。通過(guò)Daimler Chrysler公司在Sindelfingen建廠的實(shí)踐中，我們可以清楚地看到數(shù)字化工廠帶來(lái)的好處：在那里，Daimler Chrysler公司的外部合作伙伴和集團(tuán)公司內(nèi)部的合作伙伴經(jīng)常在特定的網(wǎng)絡(luò)空間里利用進(jìn)行討論，協(xié)調(diào)相互之間的工作。一些非常細(xì)小的細(xì) 節(jié)在動(dòng)工建廠之前都進(jìn)行了協(xié)調(diào)，避免了設(shè)計(jì)規(guī)劃中的失誤為項(xiàng)目工程帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。即可以在工程規(guī)劃階段就對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的各個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行檢驗(yàn)、評(píng)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(xué)工業(yè)企業(yè)也利用了這一技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，在設(shè)備零配件的現(xiàn)代 化改造，流程設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)方面也引進(jìn)了數(shù)字化工廠技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了通過(guò)按動(dòng)按鈕來(lái)觀察流程設(shè)備的運(yùn)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(xiàng)目中，從簡(jiǎn)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(jì)中，都得到了廣泛的應(yīng)用。利用這套軟件可以實(shí)現(xiàn)同步的總體規(guī)劃設(shè)計(jì)，更好的工藝計(jì)劃協(xié)調(diào)，減少錯(cuò)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(duì)企業(yè)的工程設(shè)計(jì)、配套設(shè)計(jì)、銷售和設(shè)備整個(gè)使用周期內(nèi)的維護(hù)保養(yǎng)有著很大的幫助。

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