【必旺】智能化工厂设计之数字化车间标准化

在了解智能化工厂设计之前，先了解什么是智能化工厂，智能化工厂（DF）是由数字化模型、方法和工具构成的综合网络，包含仿真和3D/虚拟现实可视化，通过连续的、没有中断的数据管理集成在一起。在国内，智能化工厂是在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。智能化工厂是现代数字制造技术与计算机仿真技术相结合的产物，主要作为沟通产品设计和产品制造之间的桥梁。智能化工厂的本质是实现数字孪生。那么什么是数字化车间标准化呢？

在《GB/T 37393-2019数字化车间通用技术要求》、《GB/T 37413-2019数字化车间术语和定义》中对数字化车间的定义、体系结构、基本要求、车间信息交互、数字化技术要求等内容进行了说明。在《GB/T 37393-2019数字化车间通用技术要求》中提到，数字化车间是运用精益生产、精益物流、可视化管理、标准化管理、绿色制造等先进的生产管控理论和方法设计而建造的信息化车间，具有精细化管控能力，是实现智能化、柔性化、敏捷化的产品制造的基础。数字化车间作为智能制造的核心单元，涉及信息技术、自动化技术、机械制造、物流管理等多个技术领域。

图1数字化车间体系结构图

数字化车间的体系结构如图1所示，分为基础层和执行层，管理层应在数字化车间之外。基础层主要包括制造设备及生产资源，参与生产过程，执行生产、检测、物流等任务；执行层主要包括车间计划与调度、生产物流管理、生产过程质量管理、设备管理、工艺执行与管理功能模块，对生产过程中的各类业务、活动或相关资产进行管理。

根据数字化车间体系结构，主要数据包括：

（1）生产计划/车间订单及其运行结果反馈。

（2）作业计划及其执行反馈。

（3）作业执行指令及其执行反馈。

（4）工艺要求的检验指令及质量控制数据反馈。

（5）检验参数及其检验数据反馈。

（6）车间订单的物料需求及配送反馈。

（7）原材料的入库、出库等库存数据。

（8）设备运维计划与设备运行数据等，产生的主要数据流如图2所示。

图2数字化车间数据流示意图

数字化车间的基本要求包括资产和制造过程数字化要求、网络化要求、系统化要求、集成化要求和安全性要求。

（1）数字化要求

数字化车间的资产和制造过程信息应数字化，包括制造设备数字化、生产信息的采集、生产资源的识别、生产现场可视化和工艺设计数字化。

（2）网络要求

数字化车间应兼有互联互通的网络，可实现设备、生产资源与系统之间的信息交互。

（3）系统要求

数字化车间应建有制造执行系统或其他的信息化生产管理系统，支撑制造运营管理的功能。

（4）集成要求

数字化车间应实现执行层与基础层、执行层与管理层系统间的信息集成。

（5）安全要求

数字化车间应开展危险分析和风险评估，提出车间安全控制和数字化管理方案，并实施数字化生产安全管控。

数字化车间制造运行管理涵盖车间计划与调度、工艺执行与管理、生产过程质量管理、生产物流管理和车间设备管理模块，各功能模块的基本要求：

（1）能与数据中心进行信息的双向交换。

（2）应具有信息集成模型，通过对所有相关信息进行集成，实现自决策。

（3）模块间应能进行数据调用。

（4）模块能与企业其他管理系统（如ERP、PDM）实现信息双向交互。