工厂数字化规划

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工厂数字化规划范文第1篇

【关键词】数字化工厂工艺规划仿真优化

中图分类号：S220文献标识码： A

1引言

围绕激烈的市场竞争，制造企业已经意识到他们正面临着巨大的时间、成本、质量、产品差异化等压力。如何快速适应市场的变化，实现从“以产定销”到“按订单生产”模式转变？数字化工厂提供了较为理想的解决方案。

2 数字化工厂概述

数字化工厂是BIM(建筑信息模型)技术、现代数字制造技术与计算机仿真技术相结合的产物，同时具有其鲜明的特征。

2.1数字化工厂

2.1.1数字化工厂的概念

数字化工厂是以产品全生命周期的相关数据为基础，根据虚拟制造原理，在虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、优化和重组的新的生产组织方式。它是在设计建造阶段，建立全面、详实的信息，包括材料、工艺、设备运行管理等全生命周期的信息档案数据库，利用BIM(建筑信息模型)技术指导建筑物、构筑物及设备的科学使用和维护，为信息化、标准化管理提供数据基础平台，加上CAD、EEP、MEP等应用管理系统，实现工厂控制系统内部数字化信息的有效传递，既链接了生产过程的各个环节，又与企业经营管理相互联系，进而把整个企业数字化的资金信息、物流信息、生产装置状态信息、生产效率信息、生产能力信息、市场信息、采购信息以及企业所必须的控制目标都实时、准确、全面、系统地提供给决策者和管理者，帮助企业决策者和管理者提高决策的实时性和准确性以及管理者的效率，从而实现管理和控制数字化、一体化的目标。

2.1.2数字化工厂的优势

数字化工厂利用其工厂布局、工艺规划和仿真优化等功能手段，改变了传统工业生产的理念，给现代化工业带来了新的技术革命，其优势作用较为明显。

预规划和灵活性生产：利用数字化工厂技术，整个企业在设计之初就可以对工厂布局、产品生产水平与能力等进行预规划，帮助企业进行评估与检验。同时，数字化工厂技术的应用使得工厂设计不再是各部门单一地流水作业，各部门成为一个紧密联系的有机整体，有助于工厂建设过程中的灵活协调与并行处理。此外，在工厂生产过程中能够最大程度地关联产业链上的各节点，增强生产、物流、管理过程中的灵活性和自动化水平。

缩短产品上市时间、提高产品竞争力：数字化工厂能够根据市场需求的变化，快速、方便地对新产品进行虚拟化仿真设计，加快了新产品设计成形的进度。同时，通过对新产品的生产工艺、生产过程进行模拟仿真与优化，保证了新产品生产过程的顺利性与产品质量的可靠性，加快了产品的上市时间，在企业间的竞争中占得先机。

节约资源、降低成本、提高资金效益：通过数字化工厂技术方便地进行产品的虚拟设计与验证，最大程度地降低了物理原型的生产与更改，从而有效地减少资源浪费、降低产品开发成本。同时，充分利用现有的数据资料（客户需求、生产原料、设备状况等）进行生产仿真与预测，对生产过程进行预先判断与决策，从而提高生产收益与资金使用效益。

提升产品质量水平：利用数字化工厂技术，能够对产品设计、产品原料、生产过程等进行严格把关与统筹安排，降低设计与生产制造之间的不确定性，从而提高产品数据的统一性，方便地进行质量规划，提升质量水平。

2.2数字化工厂的差异性

“数字化工厂”贯穿整个工艺设计、规划、验证、直至车间生产工艺整个制造过程，在实施过程需要注意系统集成方面的问题，“数字化工厂”不是一个独立的系统，规划时，需要与设计部门的CAD/PDM系统进行数据交换，并对设计产品进行可制造性验证（工艺评审），同时，所有规划还需要考虑工厂资源情况。所以，“数字化工厂”与设计系统CAD/PDM和企业资源管理系统ERP的集成是必须的。同时，“数字化工厂”还有必要把企业已有的规划“知识”（如工时卡、焊接规范等）集成起来，整个集成的底部是PLM构架。

同时，类似于PDM系统和ERP系统，每个企业都有自己的流程和规范，考虑到很多人都在一个环境中协同工作（工艺工程师、设计工程师、零件和工具制造者、外包商、供应商以及生产工程师等），随时会创建大量的数据，所以，“数字化工厂”规划系统也存在客户化定制的要求，如操作界面、流程规范、输出等，主要是便于使用和存取等。

3 数字化工厂的实现与应用

数字化工厂以突出的功能优点，在工业生产，尤其是制造业生产中具有广泛的应用，但其实现过程也涉及多种关键技术。

3.1数字化工厂的关键技术

数字化工厂涉及的关键技术主要有：数字化建模技术、虚拟现实技术、优化仿真技术、应用生产技术。

数字化建模技术：数字化工厂是建立在数字化模型基础上的虚拟仿真系统，输入数字化工厂的各种制造资源、工艺数据、CAD数据等要求建立离散化数学模型，才能在数字化工厂软件系统内进行各种数字仿真与分析。数字化模型的准确性关系到对实际系统真实反映的精度，对于后续的产品设计、工艺设计以及生产过程的模拟仿真具有较大的影响。因此，数字化建模技术作为数字化工厂的技术基础，其作用十分关键

虚拟现实技术：虚拟现实技术能够提供一种具有沉浸性、交互性和构想性的多维信息空间，方便实现人机交互，使用户能身临其境地感受开发的产品，具有很好地直观性，在数字化工厂中具有广泛的应用前景。虚拟技术的实现水平，很大程度上影响着数字化工厂系统的可操作性，同时也影响着用户对产品设计以及生产过程判断的正确性。

优化仿真技术：优化仿真技术是数字化工厂的价值所在，根据建立的数字化模型与仿真系统给出的仿真结果及其各种预测数据，分析虚拟生产过程中的可能存在的各种问题和潜在的优化方案等，进而优化生产过程、提高生产的可靠性与产品质量，最终提高企业的效益。由此可见，优化仿真技术水平对于能否最大限度地发挥企业效益、提升企业竞争力具有十分重要的作用，其优化技术的自动化、智能化水平尤为关键。

应用生产技术：数字化工厂通过建模仿真提供一整套较为完善的产品设计、工艺开发与生产流程，但是作为生产自动化的需要，数字化工厂系统要求能够提供各种可以直接应用于实际生产的设备控制程序以及各种是生产需要的工序、报表文件等。各种友好、优良的应用接口，能够加快数字化设计向实际生产应用的转化进程。

3.2常见数字化工厂软件

由于数字化工厂技术在工业生产过程中的优越性，各知名企业竞相开发各种数字化工厂软件，其中较为常见、应用最为广泛的数字化工厂软件主要有eM-Power和Demia等。

eM-Power是由美国的Tecnomatix技术公司开发的数字化工厂软件，它在工业生产中应用十分广泛。该软件架构是建立在Oracle数据库之上的三层结构，它为企业用户提供零件制造解决方案、装配规划、工厂及生产线设计和优化、产品质量和人员绩效等主要功能。这些主要的功能模块建立在统一的数据库eM_Server中，实现整个生产制造过程的信息共享。2007年以来，西门子公司在收购了UGS（UGS于2004年收购了Tecnomatix）的基础上，推出了功能更为强大的Teamcenter 8和Tecnomatix 9，提供工厂设计及优化、制造工艺管理、装配规划与验证、开发、仿真和调试自动的制造过程和质量管理等功能，在各大企业具有广泛应用。

Delmia是由法国的Dassault公司开发的数字化工厂解决方案，该解决方案是构建在Dassault公司的PLM结构的顶层，由其专用数据库（PPR-Hub）统一管理。Delmia的体系结构主要包括：面向制造过程设计的（DPE）、面向物流过程分析的（QUEST）、面向装配过程分析的（DPM）、面向人机分析的（Human）、面向虚拟现实仿真的（Envision）、面向机器人仿真的（Robotics）、面向虚拟数控加工方针的（VNC）、面向系统数据集成的（PPR Navigato）等。它主要由面向数字化工艺规划模块、数字化仿真平台工具集以及车间现场制造执行系统的集成模块等组成。

3.3数字化工厂的应用

数字化工厂是信息化技术发展过程中出现的一种新的企业组织形式，是促进企业现代化发展的新兴技术，目前主要应用在汽车制造、航空航天等大型制造企业。

3.3.1数字化工厂技术在汽车行业的应用。

目前，数字化工厂技术在国内外汽车制造业中得到了广泛应用。在国外，如通用汽车公司使用Tecnmatix eMPower的解决方案，大大缩短了通用公司从新产品设计、制造到投放市场的时间，同时提升了其产品质量。奥迪公司使用eM-Plant进行物流规划仿真，如A3 Sportback项目。通过物流规划仿真不仅使得整个生产物流供应链之间建立起了紧密有序的联系，同时也方便对物流方案进行先期评估和可行性分析。在国内，如一汽大众在车身主拼线工艺设计中采用数字化工厂技术，改善了车身焊接工艺，提高车身焊接质量。上海大众在发动机设计和产品总装领域采用数字化工厂技术，大幅提升了公司的制造技术和产品质量。目前，华晨金杯公司引进西门子的Tecnomatix软件，对产品的总装工艺进行数字化改造。

3.3.2数字化工厂技术在飞机制造业的应用。

在飞机制造业，数字化工厂技术的先进性也得到了充分体现。如美国的洛克希德马丁公司在F35研制过程中，采用数字化工厂技术缩短了2/3的研制周期，降低了50%的研制成本，开创了航空数字化制造的先河。有如波音787飞机在研制过程中采用基于Delmia的数字化工厂技术，实现其产品的虚拟样机。空客A380飞机采用虚拟装配方案，实现整机的三维虚拟装配仿真和验证。不仅国外飞机制造企业在其产品的研制、生产过程中使用数字化工厂技术，国内的飞机制造企业也是如此。如上海飞机制造厂利用数字化工厂技术在三维环境中进行人工装配操作的数字化模拟，提高了人工操作的标准化。而西安航空动力控制公司则采用Tecnomatix的数字化工厂软件对其异型件生产线进行仿真和优化，进行技术改造探索。

3.3.3数字化工厂在铸造行业的探索

共享铸钢团《数字化工厂示范工程》拟运用先进制造理念（如虚拟制造、智能制造、绿色制造、柔性制造等）和先进铸造技术、方法，结合共享集团在铸造行业内领先的制造、技术和管理经验，全面融合先进信息化技术，建设数字化模样生产线、数字化柔性造型生产线、智能化熔炼控制系统、智能体联合控制的铸件精整线、数字化在线检测等综合集成的数字化铸造工厂，在“多品种、小批量、快捷”铸造生产方面达到同行业领先水平，建成一座在铸造行业领先的“数字化、柔性化、绿色、高效”铸造工厂，集成并创造数字化铸造新模式。

4结束语

随着计算机技术、网络技术的飞速发展，数字化工厂技术不断与现代企业相结合，已成为提升企业竞争力的新动力。在当前企业发展的新形势下，数字化工厂技术出现了新的趋势。首先，现场总线技术在数字化工厂中的应用，提升数字化工厂的现场可操作性；其次，应用网络技术，拓展数字化工厂网络互联能力；最后，数字化工厂的智能化发展，实现虚拟仿真与企业真实生产的无缝链接，打造真正的智能数字化工厂。

作者简介

郭兆祥（1976-）男，硕士研究生，从事技术质量管理工作。

参考文献.

[1]李险峰.DELMIA让数字化工厂成为现实[J].CAD/CAM与制造业信息化，2006，(9)：48-50.

工厂数字化规划范文第2篇

成都工厂以突出的数字化、自动化、绿色化、虚拟化等特征定义了现代工业生产的可持续发展，是“数字化企业”中的典范。在工业自动化产品的制造研发方面，成都工厂遵循全球统一的研发、生产和质量标准，对订单、财务、产品设计、生产规划、生产实施、物流和质量进行全数字化管理。它采用Siemens PLM（产品生命周期管理）软件，通过虚拟化的产品设计和规划，实现了信息的无缝互联，使工厂全面透明化。利用制造执行系统SIMATIC IT和全集成自动化解决方案（TIA），能够将产品及生产全生命周期进行集成，缩短高达50%的产品上市时间。成都工厂前瞻性的设计还赋予了工厂极高的灵活性，可满足不同产品的混合生产，并为将来的产能调整做出合理规划。

在成都工厂，放眼看到的设备和采用的技术，几乎都来自西门子，这不得不钦佩西门子在制造方面的技术实力，同时也理解了西门子工厂在生产中对每一件产品的设计与认真，因为自己也是用户。

数字化从研发开始

新落成的成都工厂同时也是西门子全球第三个工业自动化产品研发中心，也就是说，它同时承担着西门子全球工业自动化产品的研发任务。可以想见，研发对于这样一座数字化工厂来说是非常重要的环节，是数字化旅程的起点。

在成都工厂，包括NX和Teamcenter在内的西门子PLM数字化解决方案是产品研发的重要工具。研发人员通过NX软件可进行模拟设计，并可在设计中模拟组装。这种数字化设计大大缩短了产品从设计到分析的迭代周期，可减少多达90%的编程时间，缩短产品开发周期。

完成设计的产品载着自己专有的数据信息继续前进，通过CAM系统迈向生产线，同时，它的数据信息进入到Teamcenter软件中，供之后的制造、质量、采购和物流等部门共享，并实时更新，各部门都会在第一时间拿到最新的数据，因此避免了传统企业经常出现的由于沟通不畅而产生的差错，使效率大大提升。据介绍，数字化工厂协同、快速的研发，使产品上市时间缩短50%。

数字化生产和物流

在成都工厂，一层是布局紧凑的存放原材料的高位货架立体仓库，采购的原材料经过检验后都会存储在这里。西门子工业自动化产品成都生产研发基地卓越运营部经理戴霁明介绍说，在这个区域，进料检验人员采用Teamcenter中的同步数据进行检验，由物流管理系统将物料送入仓库，并进行归位，准确地将原材料放入自动化高位货架。仓库中有近3万个物料存放盒，物料的存取通过“堆取料机”用数字定位的模式进行抓取，而不是用传统的叉车搬运。

在一层的物料仓库还有两座升降电梯与二层的生产车间相连。每天，由西门子MES系统生成的电子任务单都会显示在工人工作台前方的电脑上，而西门子的SIMATIC IT系统用来进行整个生产计划的调度。SIMATIC IT集成了工厂信息管理、生产维护管理、物料追溯和管理、设备管理、品质管理、制造KPI分析等多种功能，可以保证工厂管理与生产的高度协同。

戴霁明介绍说，生产时，由SIMATIC IT产生生产订单，向物料系统发出指令。物料系统得到指令后，将原材料从一层的自动化高位货架出库，自动经输送系统传送至一层的升降梯，经过升降机将物料提升到二层的生产车间。之后，由工人将提升上来的物料送到它应该去的地方。

在自动化生产线上，传感器会自动扫描产品的条码信息，判断下一个步骤。例如，生产表面贴装，所有过程都是通过计算机模拟形成的。当物料上架后，SIMATIC IT给出了生产指令，进行自动生产。第一个工序是丝网印刷，然后自动进入贴片工序，之后进入质量控制点。在成都工厂，生产中，当产品要到达下一个工序前都要通过严格的检验，整个生产过程中有20多个质量控制点，以保证产品的质量。视觉检测是数字化工厂特有的质量检测方法，它用相机拍照下产品的图像，与Teamcenter数据平台中的正确图像进行比对，任何瑕疵都不会逃过，这相比传统生产中的人工抽检当然要可靠和快速得多。

经过多次装配和多道检验后的产品将到达包装工位，经过人工包装和装箱，自动化产品就会通过升降梯和传送带被自动运送到物流中心或立体仓库。

传统制造企业要通过几十甚至上百人密集的流水线完成的生产，就这样在西门子的数字化工厂里被自动化地完成了，整个车间里的工人人数屈指可数。

在成都工厂落成的当天，西门子为中国工业用户量身打造的Simatic IPC 3000 SMART也作为首款由成都工厂研发和制造的工业计算机实现了量产。西门子工业业务领域工业自动化集团首席执行官胡桉桐（Anton Huber）表示，成都工厂今后还将陆续生产西门子SIMATIC品牌的多款工业自动化产品，“西门子投资建设数字化企业，使成都工厂建成后可以立即加入西门子庞大的全球制造体系。成都工厂不仅面向本地市场，同时也为全球客户提供高科技产品。”

2011年10月，西门子与成都高新区签署投资协议，计划在成都建立世界领先的工业自动化产品生产研发基地。

工厂数字化规划范文第3篇

当前，工业4.0概念延伸的智能工厂（Smart Factory） 成为了产业界和经济界的热门话题。这场机器与机器对话的工业革命，正在世界各地悄悄兴起。智能工厂把制造自动化扩展到柔性化、智能化和高度集成化。通过人与智能机器的合作，去扩大、延伸和部分地取代技术专家在制造过程中的脑力劳动。它智能制造将在第三次工业革命的基础上，从自动化向智能化、网络化和集成化方向发展。那么到底什么是智能工厂？智能工厂的德国和中国样本是什么样子，本文将向读者系统地展示。

智能工厂的定义和特征

2017年3月，由国务院发展研究中心主办、中国发展研究基金会承办的中国发展高层论坛2017年年会上，工信部部长苗圩在会上肯定了我国制造业不断创新的成果，并认为在工业4.0智能工厂时代工业机器人创新中心的建设将不断提速。2017年4月7日，由e-works数字化企业网主办的“2017深圳智能工厂高峰论坛”在深圳召开。深圳市也在准备于今年12月开幕的深圳国际先进制造与智能工厂展，智能工厂的发展已经成为未来趋势。

当前，智能制造热度高企，石化、钢铁、机械装备制造、汽车制造、航空航天、飞机制造等行业纷纷开始探索建设智能工厂。作为“中国制造2025”的主攻方向，总理一直高度关注智能制造和工业互联网的发展。总理在今年的《政府工作报告》中刚刚提出2017年要全面深入实施《中国制造2025》。《中国制造2025》明确提出要推进制造过程智能化，在重点领域试点建设智能工厂/数字化车间，这必将加速智能工厂在工业行业领域的应用推广。

工信部印发的《原材料工业两化深度融合推进计划（2015～2018年）》也提出，要以智能工厂示范为着力点，推动企业向服务型和智能型转变，提升我国原材料工业综合竞争力。

实际上，早在这些战略和计划之前，包括数字化工厂、智能工厂以及智能制造等概念就已经出现。只不过，原来的概念都是建立在“数字化工厂”的基础之上。数字化工厂的本质就是实现信息的集成，通过对企业全部流程进行数据采集，建立数据库，将物理工厂变成数字化工厂。

而今提出的智能工厂，是在数字化工厂的基础上，利用物联网技术和监控技术加强信息管理服务，提高生产过程可控性、减少生产线人工干预，以及合理计划排程。同时，集初步智能手段和智能系统等新兴技术于一体，构建高效、节能、绿色、环保、舒适的人性化工厂。可以看出，智能工厂的本质是人机交互，也就是赋予智能工厂自主判断、自我学习、自行维护能力，能够采集、分析、判断、规划和现有的数据和流程；也可以利用可视技术进行推理预测，利用仿真及多媒体技术，将实境扩增展示设计与制造过程。

当然，概念上的实现需要技术的支撑，没有硬件的支持，智能工厂也是空中楼阁。

在硬件配备上，智能工厂主要是利用物联网技术实现优质、高效、柔性、低耗能模式生产的工厂。比如智能工厂配备的智能仪表等要具有自我监测、自我维护的感知能力，能够理解环境信息和自身信息，并进行分析和判断；智能设备能够实现互联互通和实时控制，通过设备间的互联来提高设备间的协同作业的能力，从而使生产模块间的搭配方式更灵活、更自由；同时还要有系统的软件来支撑，实现总体数据整合，通过进行大数据智能分析来建立专家系统，进行智能决策。

除此之外，由于智能工厂主要在3C制造、物流仓储、食品饮料、机械制造、材料加工、包装、汽车、医药、消费品等行业应用较多，所以智能工厂的生产设备需要具备足够的安全性、可靠性、可用性和可维护性，并符合人机工程理念；生产流程能实现产品全生命周期管理，生产物料、生产过程、物流、仓储、销售、应用数据可追溯；此外一般还需要具备生产可视化系统，能快速提供完整、准确、及时、一致的生产设备、生产工艺、生产资源、生产物流、操作人员等信息，并支持移动和固定客户端。智能工程还需要配备完善的产品质量管理系统和测试检验系统，以让产品质量稳定可控达到行业先进水平。

智能工厂的德国样本：西门子、博世、巴斯夫和奥迪

作为工业4.0概念的提出者，德国也是第一个实践智能工厂的国家。

位于德国巴伐利亚州东部城市安贝格的西门子工厂就是基于互联网智能工厂的早期案例。西门子工厂主要生产可编程逻辑控制器（PLC）及相关产品，产品种类达1000多种。安贝格工厂可以看做是所有智能工厂的原型工厂。该工厂将工艺的规划与工程化、生产系统的规划与工程化、仿真优化及验证全部实现数字化，并且能够达到实体与数字信息同步，达到设计、制造、调试信息一体化的联动，其中任何一个环节的数据变化，都能在整个环节上同步进行变更，强调的是集成的、统一的数据标准。

正是依赖统一的数据和联动机制，安贝格工厂仅通过工业互联网就可以进行联络，大多数设备都在无人操作状态下进行挑选和组装。安贝格工厂为全球6万多家客户提品，达到自接到订单，最短可达到一天之内为用户提品，生产组织形式真正高效、灵活。这个占地10万平方米的厂房内，员工仅有1000名，最令人惊叹的是，每100万件产品中，次品约为15件，可靠性达到99%，追溯性更是达到100%。

位于德国洪堡的博世工厂主要生产汽车发动机零部件，作为博世公司旗下智能工厂的代表，博世工厂主要解决的是机器与人之间的协调关系，在博世工厂，人始终能在智能生产中找到一席之地，而且人是整个生产体系中最灵活的一部分。尤其是在很多装配的精细环节，机器的出错率依然很高，所以博世工S也建立了工人同机器人“混搭”而成的生产线，这样就将人力转移到更加灵巧和复杂的工序中去。

为了便于人机对话，博世工厂生产线所有零件都有一个独特的射频识别码，能同沿途关卡自动“对话”。每经过一个生产环节，读卡器会自动读出相关信息，反馈到控制中心进行相应处理，从而提高整个生产效率。独立的射频码给博世公司旗下工厂的20多条生产线带来了低成本高效率的回报。目前博世在全球十家工厂每个月扫描200万个射频码。而这种让每个零件都能说话的技术，也是智能工厂的重要体现形式。

德国巴斯夫化工集团凯泽斯劳滕工厂也是智能工厂的佼佼者。还是对于射频码的利用，传统化工巨头巴斯夫则在这方面更进一步。巴斯夫位于凯泽斯劳滕的试点智能工厂所生产的洗发水和洗手液已经完全实现自动化。随着网上的测试订单的下达，其生产流水线上的空洗手液瓶贴着的射频识别标签会自动地跟生产机器进行通讯，告知后者它需要何种肥皂、香料、瓶盖颜色和标记。在这样的流水线上，每一瓶洗手液都有可能跟传送带上的下一瓶全然不同。值得注意的是，巴斯夫化工集团的很多理念已经引起了欧洲化工界的普遍注意。德国Dechema协会2016年9月公布的白皮书“化工企业的数字化”更是将巴斯夫工厂作为典型案例进行解析，PROCESS杂志于2016年10月在德国维尔茨堡举办的“第六届数字化工厂”论坛的总结认为，智能化工工厂是全数字化控制的、建立在数字化流程设备基础之上的综合化工生产基地。其主导思想是：为复杂的流程工艺设备开发数字化的3D模型，从流程设备的规划设计、生产制造和安装调试开始，在流程设备的整个寿命周期内都可以使用的3D模型。而巴斯夫智能工厂建设以来的第一号目标就是，每一台真实的流程设备都有一个完整的、可供智能化网络使用的数字化图像数据。

奥迪一直都十分重视生产线技术的创新和突破。目前，奥迪在生产的许多方面都已经达到了“智能工厂”的要求。例如，通过增强现实工具“世界之窗”（Window to the World）系统，预生产中心的员工能够将虚拟3D零部件投影到汽车上，从而实现虚拟世界与现实世界的汽车开发精确结合。在奥迪模具部门，先进的3D打印设备能够生产出复杂的金属零部件，其智能工具可以通过准确的高压分配对金属板材进行冲压，精确度高达百分之一毫米。在英戈尔斯塔特工厂的装配车间，机器人与员工在生产线上并肩工作，机器人以适当的速度和符合人体工学的位置向员工传送零部件。

在奥迪智能工厂中的零件物流运输全部由无人驾驶系统完成。小型化、轻型化的机器人将取代人工来实现琐碎零件的安装固定。奥迪智能工厂发明的柔性抓取机器人最大特点在于柔性触手，这种结构类似于变色龙舌头，抓取零件更加灵活。除了抓取普通零件外，柔性抓取机器人还可以抓取螺母、垫片之类的细微零件。

奥迪的在线杂志《Encounter》还展望了未来汽车生产的远景：放弃传统的装配线，采用独立智能工作台（competence islands）生产汽车，所有的部件由3D打印制作，无人机负责材料的运输，汽车则在生产完成后自动驶离生产线。

可以看到，德国的智能工厂主要依赖数字化、模拟仿真、模块化及相对标准化的产品设计，和基于自己产品的物料清单、工艺清单的数字化、信息化与自动化的高度融合，来实现智能工程的稳定运行。

智能工厂的中国样本：格力、美的、海尔和鸿海

美的已在合肥、武汉、广州空调生产中心建设了三座智能工厂。所谓“智能”，指工厂在设备自动化、生产透明化、物流智能化、管理移动化、决策数据化进行了升级和改造。主要用于美的家电空调等产品的制造。工厂内建有智能化中控中心，可实现线上线下数据共享，通过手机等移动终端实时了解数据，接入平台。

据悉，美的智能工厂的设计与搭建共耗时两年时间，前期走访德国、日本等国调研，累计投入50亿元。厂内共布设有1500台机器人，改用智能工厂后，订单交付周期缩短50%，效率增长100%。在C2M（Consumer to Manufacturer，反向定制）的制造模式下，客户从下订单到收货，12天完成，还可全程订单跟踪。在美的的智能制造产业布局中，库卡作为主体，帮助美的集团在机器人本体生产、工业自动化方案、系统集成、以及智能物流等领域全面布局。

在格力空调武汉生产线，已实现高度自动化。经过格力人不懈的努力，格力在智能制造上取得了瞩目的成就，自主研发的智能产品覆盖了工业机器人、智能AGV、数控机械手、大型自动化线体、数控机床、智能检测设备、工业零部件等10多个领域，上百种规格产品，超百项专利技术。整个格力电器武汉工厂共安装了120台工业机器人，这些机器人和自动化生产线都是格力自己研发生产的，具有完全知识产权。在格力智能总装工厂里面，AGV智能物流系统自动将需要的物料运达指定地点，然后由机器人接力，将物料提上生产线，自动打上螺钉螺母，之后在计算机控制的生产线上，由机器人自动安装底盘、插管、顶盖等各个部件，中间还穿插人工辅助的以机器人操作为主的焊接和制冷剂灌注等工艺流程。最后在末端进行自动化套袋、包装，一台空调就生产出来了。

海尔先后建造了沈阳冰箱、郑州空调、佛山滚筒、胶州空调、青岛热水器、FPA电机、青岛模具和中央空调七大互联工厂。在不断改良、迭代中追求高精度下的高效率。海尔的智能工厂可以实现信息在“人―人”、“人―物”、“物―物”之间自动传递的理念，此外柔性生产线、智能互联工厂可以满足为用户大规模定制的需求。

海尔打造的智能平台COSMOPlat是“企业和智能制造资源最专业的连接者”，能够帮助更多的企业更快、更准确的向大规模定制转型。作为中国首个、也是最大的自主研发和创新的“工业互联网”平台，COSMOPlat目前有20多套相关软件均属海尔自主产权开发。它既不等同于美国由“软”至“硬”的模式，也跟德国以“硬”求“软”的模式不同，而是海尔在打造互联工厂的实践中，逐步构建的一个开放共享的生态体系。该平台运转的核心用户可以全流程参与产品设计研发、生产制造、物流配送、迭代升级等环节，进而实现产品从大规模制造到大规模定制的快速转型。现在海尔COSMOPlat平台上聚集了上亿的用户资源，同时还聚合了300万+的生态资源，形成了用户与资源、用户与企业、企业与资源的3个“双边市场”。目前海尔的COSMOPlat与通用电气的Predix、西门子的Mindsphere平台已经成为智能制造的代表平台，推动中国的制造业不断向智能制造领域迈进。

鸿海集团布局的智能工厂已经扩及在中国28个厂区，智能工厂朝向无纸化、无人化和图像化发展。目前鸿海正在与英特尔（Intel）合作，推动富士康在武汉智能工厂转型。 鸿海集团积极布局机器人、高阶设备、数控机床、智能生产、智能工厂与系统整合。透过建立平台，累积庞大的数据数据，逐步具有分析能力，朝向软硬整合目标前进。鸿海集团在中国持续布局熄灯工厂，目前集团熄灯工厂数超过5个，有望增加到10个，包括成都制造平板计算机的塑料成型、喷涂、CNC加工等制程，就采用熄灯工厂模式。 此外，鸿海集团在重庆厂区的一体成型计算机以及显示器部分制程，以及郑州厂区的CNC工厂，也采用熄灯工厂模式。

中国建造“智能工厂”还需要苦练内功

2017年3月，上海市经信委印发了《关于上海创新智能制造应用模式和机制的实施意见》，以加快上海智能制造发展，实施期限为2017-2020年。《意见》指出，培育10家引领性智能制造系统解决方案供应商，建设100家示范性智能工厂，带动1000家企业实施智能化转型。此外，唐山曹妃甸区出台《打造北京曹妃甸F代产业加工制造基地工作方案》，提出通过创新协同制造模式，到2020年，联合北京打造5个智能工厂或互联工厂，建设50条（个）自动化生产线或数字化车间。

工厂数字化规划范文第4篇

这样的涂装车间在位于北京市怀柔区的欧曼二工厂。在这个被称为中国第一座世界标准制造水准的重卡全球样板工厂里，因最大限度地采用智能化自动化设备，平均每3.44分钟就能生产一台重卡。

“制造好产品必须有好工厂。欧曼二工厂采用数字化管理，从厂房设计阶段就决定采用数字化工具。数字化的柔性生产、物流规划和质量保证，全面提高了欧曼重卡的产品品质、生产管理水平和效率。”厂长张伟东告诉《中国经济和信息化》记者。

来自盖世汽车网的统计数据显示，2013年上半年，北京福田戴姆勒汽车有限公司（下称福田汽车）销量达5.83万辆，同比增长25.4%。

智能制造让福田汽车尝到了甜头。

26亿元布局

2002年，福田汽车投资6亿元进入重卡领域在怀柔建设欧曼重汽厂，因同时具备生产中重卡所需的冲压、装焊、涂装、总装四大生产工艺，一举成为当时亚洲最现代化的商用车生产基地。欧曼一期生产基地的建成使得福田汽车涉足重卡领域，建成当年销售重卡4.7万辆，成为福田汽车的重要利润增长点。2009年以后的国家经济刺激计划使得重卡市场井喷般爆发。以一条年产8万辆的生产线去应对突破10万辆的年销售量，一时间捉襟见肘。

突破原有产能限制，建设新的生产线成为必然的选择。2010年，福田汽车决定以26亿元投资数字智能化样板欧曼二工厂，这一投资额度是欧曼第一条生产线的4倍以上。欧曼数字化的二工厂当年被纳入2010年北京市重大项目和怀柔区重点建设工程。重金投入之下，欧曼二工厂，引进了4项世界级和8项中国一流的先进设备。工厂总装部、涂装部、焊装车间、车架部、RDC物流、检测线以及相配套的相关设施，实现了管理数字化、物流最合理，生产线主线自动化率达到60%。

“我们有PVC底涂机器人喷涂系统、步进式主线搬送机构、日本富士公司焊接夹具、生产质量控制系统、自动化机器人焊接以及摆杆输送系统和SOENEN三维数控冲孔设备、6000吨冲压生产线；美国英格索兰拧紧设备。” 欧曼二工厂装焊部部长孙志强对这些宝贝如数家珍。

36关检测

欧曼二工厂新生产线的第一批产品就受到了客户好评。在广州从事物流运输的王琦是欧曼二工厂的老客户，他在接到新购买的一批车辆后马上反馈称 “做工更精细了！”“面漆更亮了！”

漂亮的外观背后是欧曼二工厂电泳机运线采用了摆杆输送技术和日本Yaskawa公司生产的HP-20非防爆型机器人进行涂装，该技术的漆膜显映性、光泽度、漆膜厚度均达到了轿车涂装品质。可以保证车身10年不锈蚀。“机器人的采用，直接改变了传统人工喷枪涂装的手段，降低了人工成本，也避免了涂料对于工人的伤害。”武斌说。

然而，只要是从欧曼二工厂生产的重卡，面漆变化只是一个方面，还有很多地方都不一样了。

客户王琦一句“做工更细致了”的肯定话语，在欧曼二工厂里所做的改变却是巨大的。

欧曼重卡顶盖总成、车身总成、后围总成焊接采用了30台点焊机器人和由日本富士公司提供的高精度焊接夹具，提高了焊接的精度、车身强度、密封性能，保证了车辆的安全性和驾乘舒适性。在焊接精度提高的同时，车身还要通过在线检测的考验。

“检测车间中的调试车间全部采用德国马哈提供的专业检测设备，在线检测技术对每一台车辆进行检测，对所有数据进行实时采集，出现异常能够马上报警。”装焊部部长孙志强说。而在以往的生产中采用的是抽样离线检测，一旦出现问题，需要等3天以后后续流程进行反馈解决。在孙志强看来，在线检测还有一个重大优点是能够形成检测结果的大数据库，提前判断某些数值的异常。

在检测之后的总装车间，还存在着一套控制和显示生产线上各工位上有关设备运行、产品质量、物料流向和相关的生产管理信息，实时统计生产线生产的质量状况、成品状况和生产设备的运行状况，确保产品质量和生产需求材料的适时供应，保持均衡生产的Andon系统。该系统能够直接反应生产的即时状况，生产线上哪个工位停下来，停了多长时间，停的原因是什么，都有详细的记录，并且系统会自动显示在车间的大屏幕上。

“每一辆欧曼重卡从研发、供应、生产及销售，都必须进行严格的‘36关’严格把控。我们提出了‘研发3验证、供应 3 重门、生产27关卡、销售3检查’的口号。实现了从原材料供应到生产设备的全程检控，保证产品整体的档次感和高品质。”二工厂总装部副部长张慧强说。

“我这里是劳动密集型的。”这是欧曼二工厂总装部副部长张慧强在介绍自己部门时开口说的一句玩笑话。在之前传统生产线上，总装部是劳动强度最大的，其中部件的移动是彻底的体力活。但是在采用了智能化机械手的欧曼二工厂这样的体力活已经不复存在。

4分钟的保证

如果说欧曼重卡生产线是前台的话，那后台推动和保障欧曼二工厂平均每3.44分钟生产一台重卡的就是“智能化数字厂区”。

工厂数字化规划范文第5篇

中国航天科技集团总工程师杨海成先生在主席致辞中说：“此次大会召开之时，恰逢中国制造 2025颁布和互联网 +全面推动，在我国与德国及其他友好国家密切合作之际，我相信，本次大会将会提供丰富的“大餐”，帮助参会嘉宾洞察和了解全球先进企业的经验和优胜之道。 ”在会议期间，来自大中型骨干企业、行业研究机构和解决方案供应商的多位专家、学者畅谈“工业 4.0”和“智能制造”，本刊记者辑录片断于此，以飨读者。

走向智慧工厂时代

中国航天科技集团总工程师杨海成

基于中国制造 2025整体规划，中国制造业将走向何方？现代信息技术的发展，使人类进入到了一个基于智慧和网络的智能机器大生产时代，这是新一轮工业革命的重要特征。过去，机器替代人的一部分体力，今后，将替代人的一部分智力，这将使人类进入到一个智慧的大生产阶段。中国制造从传统工厂向数字工厂的迈进，需要大量付出，从数字工厂迈向智能工厂，则更为艰苦，在国家战略框架的引领下，中国的制造业一定能产生翻天覆地的变化，一定能走在全球制造业的前列。

数字化工厂是工业4.0的基础

同济大学中德先进制造技术中心执行主任沈斌教授

工业 4.0的核心是“产业价值链相关的活动、能力和速度，实时掌握所有信息，在任何的时间点导出优化的价值”，可以概括为“信息”和“速度”。工业 4.0的基础，首先是数字，企业的所有活动都要数字化，数字化工厂是迈向工业 4.0的第一步，数字化工厂是工业 4.0的基础。

工业4.0有多远

新松机器人自动化股份有限公司总裁曲道奎

第一，工业 4.0是否已经来临，还是悬浮在空中？前三次工业革命的最大区别在于，以前是生产效率、生产质量的大幅提高和生产成本的降低，基核心点在于规模化，而第四次工业革命更着重于灵活性，即柔性和智能，同时深度考虑资源要素，其核心点是以智能设备为支撑的数字化、智能化和万物互联。工业 4.0本质上依然是制造模式的变革，制造装备的变革。现在信息化的平台、环境和设备都已出现并已相对成熟，完全可以支撑起工业 4.0，不过自身需要继续向更完善、更精细化的方面发展。

第二，工业 4.0不是单独的工业 4.0革命，还将带来更广泛的社会相关变革，是一种系统化的变革。

从Physical到Cyber，再到Physical

中航工业信息技术中心首席顾问宁振波研究员

想了解智能制造，必先深入了解 CPS，欲深入了解 CPS，必须了解 Cyber。Cyber被译为“信息”，但其实 Cyber的含义与信息 （Information）概念迥异。Cyber有控制、网络、协同、众创、虚拟的含义，Cyber实质上指的是一种控制机制，而控制的载体才是信息 （Information）。所以，现在 CPS，只能有一个译法，那就是：赛博―物理系统，而非信息―物理系统。

在 Physical物理时代，制造业用的方法是制作出实体后的试错法，而在 Cyber时代，能通过建模的方法，来确定是否可以投产。Cyber空间中的 Physical，是指从数字样机到实物产品。所以未来的制造模式是从 Physical到 Cyber，再到 Physical。

加强中德交流，共同发展

德工业4.0产业联盟常务副理事长李万林博士

除智能生产外，德国业界把“智能服务”添加到工业 4.0的范畴中，这就使得整个产业都实现了数字化，可以实时地获取数据，凭借数据支持在产业链中随时对解决方案进行优化。工业 4.0可以实现了人―物体―系统的有机结合，开创大规模生产下的个性化定制模式。

针对工业 4.0，全球几大国都提出了相似的方针对策，本质区别不大。中德之间要增加多层次、全方位的交流，这对两国战略目标的达成都会大有裨益。

深入研究中国的智能制造战略