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數字工廠虛實互聯繫統解決方案

日期: 2017-01-04
瀏覽次數: 1596

 

1 背景與需求

在當今激烈的市場競爭中 ,製造業已經意識到正面臨着巨大的時間、成本質量等壓力 。在設計部門 ,CAD&PDM系統的應用獲得了成功 ,同樣在生產部門 ,ERP等相關信息系統也獲得了巨大的成功 ,但在解決“如何製造-工藝設計-工廠佈局”這一關鍵環節上 ,大部分國內企業還沒有實現有效的計算機輔助管理機制 ,數字工廠技術則是企業迎接新挑戰的有效手段 。

數字工廠技術與系統作爲新型的製造系統 ,爲製造商及其供應商提供了一個製造工藝信息平臺 ,使企業能夠對整個製造過程進行流程仿真、工廠佈局和評估、工具和夾具設計、工廠的能效仿真到BIM(建築信息模型) ,數字工廠解決方案可爲完整的工作流程提供支持 ,並將製造信息及時地與相關部門、供應商共享 ,從而實現虛擬製造和並行工程 ,保障生產的順利進行 。

數字工廠的規劃系統可以通過詳細的規劃設計和驗證預見所有的製造任務 ,在提高質量的同時減少設計時間 ,從而加速產品開發週期 ,並且還可以消除浪費 ,減少了完成某項任務所需的資源數量等 。


數字工廠虛實互聯繫統解決方案

 


2 建設目標

基於“虛實互聯”的理念 ,和物理工廠建設同步完成虛擬數字化工廠的建立 ,通過虛擬工廠提前仿真、模擬、展示物理工廠運作 ,同時通過虛實結合 ,實現虛擬工廠對物理工廠的實時展示和監控 。

實現對車間、生產線、設備等的展示和漫遊 , 實現對製造過程中關鍵設備、物流等的動態模擬展示 。

集成PDM系統、MES系統、 WMS系統、CCTV系統等 ,獲取實時生產和物流數據 ,驅動模型進行真實實時動態展示 。


3 建設內容與方案

3.1工廠的佈局展示和漫遊

建立廠房、設備、 基礎設施等的完整三維模型 ,在三維場景中實現對整個廠房內部分區、生產線、設備的漫遊瀏覽 。可以通過以下方式進行:1、演示模式:按照預定的演示路線和內容在場景內漫遊 ;2、自由模式:通過用戶控制 ,在三維場景內自由移動和瀏覽 ;3、選擇模式:在瀏覽過程中可以選擇特定的設備或場景熱點 ,通過企業數字化系統獲取該設備或場景的實時數據並展示 。其中 ,第3種瀏覽方式可獲取實時信息模式是“虛實互聯”數字工廠的核心 。

3.2智能設備的網絡連接展示

車間內部署大量智能化生產設備、物流設備 ,它們通過物理網絡與SCADA/MES/WMS等軟件系統連接 ,實現生產現場的各種信息數據的獲取和指令的接受 ,完成高度智能化和自動化的生產過程 。各種智能設備的連接 ,可以獲取其連接拓撲 ,在三維場景中以三維懸浮的形式展示 ,同時弱化其餘圖層的透明度 ,以此展示智能工廠的信息流動 。示意圖如下(將拓撲圖映射到三維場景中 ,同時展現 WMS、 MES系統等的數據流動) 。


數字工廠虛實互聯繫統解決方案

 

3.3生產物流智能組織的模擬展示

外協件投料過程:在三維可視環境中動態模擬展示來料入庫事件 ,通過RFID採集到物料通過傳感器的狀態 ,當有物料通過傳感器設置點時 ,可根據需求在三維場景的相應位置顯示物料通過信息 。在三維場景中動態模擬展示外協件從庫存暫放區到生產線邊的過程 ,包括:1、庫投和集配不同的指令方式配貨過程 ;2、根據實際生產線邊供貨模式 , AGV小車將物料運輸到生產線邊的過程 。

自制件投料過程:在三維場景中動態模擬展示自制件內發(單件管理)和內投(批量管理)指令下通過AGV運送到生產線的過程 ,以及運送鏈的運行狀態 。另外 ,可以動態展示不同生產節拍下的物料運行狀態 。另外 , 在三維場景中動態模擬展示生產線上在製品的運行狀態 。

3.4智能設備實時狀態顯示

生產現場的智能生產設備和檢測設備由MES系統管理 ,通過系統集成和信息獲取 ,將設備的當前運行狀態在三維場景中對應的設備上進行展示 。可根據具體需求確定展示的信息項目 。示意圖如下 。


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3.5車間CCTV實時監控

通過企業監控系統與車間可視化系統的集成 ,在三維場景中標記已集成的監控點 ,通過點選在場景中打開現場的實時監控視頻 。效果示意如下圖 。


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3.6 AGV小車的動態展示

根據上線、下線採集到的生產進展和生產線鏈的移動實況 ,計算配送車輛AGV小車到達基準工位的預計時間 ,這種計算是動態的 。並在三維可視化環境中予以展示 。根據AGV小車到達工位的時間(用料時間) ,加上適當的提前期 ,計算出需要的備料、投料等相關時間 。並在三維可視化環境中予以展示 。


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3.7線邊物料狀態及預警展示

根據MES系統中提供的線邊物料狀態 ,以不同顏色進行信息展示和預警:正常狀態/質量缺件/供貨不及時 。示意圖如下 。


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3.8庫存暫放區和成品立體庫的實時信息展示

庫存暫放區通過WMS系統管理 。通過系統集成與實時信息的獲取 ,將用戶指定的關鍵數據在三維場景中顯示 。成品立體庫實現了全自動無人管理 ,通過WMS系統管理 。通過系統集成與實時信息的獲取 ,將庫存比例等關鍵數據在三維場景中顯示 。

3.9關鍵績效指標數據展示

通過獲取WMS和MES系統中的數據 ,根據用戶需求 ,將車間級別/生產線級別/設備級別的關鍵績效指標數據進行展示 ,包括:庫存週轉率 ,生產週期 ,當天完成率 ,設備開動率等 。企業運營者可以直觀獲取當前車間、生產線或設備的運行狀態 ,爲調整和優化生產決策提供支撐 。相關績效數據由通過企業信息化系統( WMS ,MES)接口獲取 。

 3.10系統基礎平臺

系統底層主要由T5平臺和工廠設計套件組成 ,完成數據總線的集成、數據彙集整理和可視化業務驅動 。T5平臺是一個全過程、全透明、全專業、數據可追溯的數字化製造平臺 ,主要分爲定製工具集 ,業務組件 ,T5引擎 ,數據層等組成部分 。定製工具集可根據企業的業務需求對平臺進行建模和定製 ,實現符合企業實際需求的業務流程和數據定製 ;業務組件主要面向最終用戶 ,包括公用的基礎業務組件和根據企業具體需求進行開發的應用插件兩類 ;T5引擎根據創建的模型驅動業務流程並實現數據管理 ;底層數據層則是實現企業數據和文件在數據庫中存儲管理的基礎 。該項目中 T5 平臺作爲數據總線集成、數據收集和處理的平臺 。


數字工廠虛實互聯繫統解決方案

 

歐特克工廠設計套件是一款可互操作的二維與三維工廠佈局及優化解決方案 。利用逼真的高質量三維渲染和可視化 ,更出色地完成工廠設計並提高溝通效率 。可以在佈局中添加任意 CAD 格式的供應商模型 ,對模型進行收縮包圍並去除不必要的細節 ,並利用交互式三維虛擬漫遊和飛行動畫來探索數字化工廠模型 ,從而減小安裝風險 。該項目中用於驅動廠區、車間、設備、物流的可視化業務 。


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4 技術團隊保障

澳门葡京网站項目開發和實施團隊 ,具備豐富的製造企業數字化系統和三維展示、交互系統的開發、集成和實施經驗 ,保障項目順利有序開展:項目組具有設備、傳感器、及一些智能硬件實時數據可視化項目製作經驗 。項目組具有豐富的集成開發項目經驗 ,能在此類項目中接入其它系統的實時數據(包括MES、WMS 系統、RFID、模塊商系統視頻監控畫面等) 。項目組具有處理各種工業設計軟件(如 CATIA、UG、Pro/E、SolidWorks 等)模型數據的項目經驗 。下圖爲團隊已完成的類似項目系統界面 。


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5 預期實施效果

廠區總佈局展示中展示了企業總體概況及園區總體規劃的合理性 。

車間及生產線展示和漫遊以動態形式詳細展示了生產製造過程成的關鍵流程和設備、物流的運行情況 ,展示出工廠的高度智能化和自動化 。

以企業信息化系統的實時數據驅動智能設備和智慧物流部分的展示 ,爲管理者瀏覽生產現場真實運行狀況 ,調節和處理異常情況 ,優化生產過程等提供了平臺 。

通過預留開發和應用接口 , 該系統在“可視化”的基礎上將進一步向“虛實結合、智能互聯”的方向建設 ,成爲數字化工廠閉環中的重要環節 。


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