数字化工厂在高铁车辆制造中的应用展望_郭琦.pdf
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1、第期 年月 研究开发文章编号:()数字化工厂在高铁车辆制造中的应用展望郭琦(中车青岛四方机车车辆股份有限公司,山东 青岛 )摘要:随着各种新型技术的快速发展,如大数据、网络 技术、图像识别、三维成像、云计算、人工智能、物联网等,同时,随着全球化经济的快速发展和各行各业的高速发展,使企业不得不探索和采取全新的产品设计和制造模式满足市场需求和行业发展。智能数字化工厂技术在未来制造业中的应用将是重要的发展趋势。本文介绍了基于产品全生命周期的数字化工厂的概念、发展现状及高铁制造业的特点,结合产品全生命周期数字化工厂和高铁制造业的特点说明了基于全生命周期管理的数字化工厂在高铁制造业中具有很好的应用优势和
2、发展前景。关键词:数字化工厂;全生命周期;产品数据管理;高铁车辆制造中图分类号:文献标志码:(,):,:;收稿日期:第一作者:郭琦(),男,工程师。随着全球化经济的快速发展和各行各业的高速发展,使企业不得不探索和采取全新的产品设计和制造模式满足市场需求和行业发展。随着中国技术的迅猛发展,高铁技术已成为中国赶超世界最为成功的技术之一。高铁制造注重高效、高速和高质量,数字化工厂技术在高铁制造中是一个很重要的应用。高铁制造业作为大型制造业,设计、制造、售前、售后均会产生大量过程数据,因此数据的管理、研究和应用对于企业制造具有非常重要的意义,利用数字化工厂技术优势与高铁制造相结合具有很好的应用前景和优
3、势。数字化工厂的概念和发展数字化工厂的概念数字化工厂是以数字化、信息化和网络化为主要特征,在企业研发、制造、经营、服务等全流程中开展数字化应用,实现业务全覆盖和数据贯通。在数字化研发方面,以数字化的手段开展产品设计和工艺设计,在虚拟环境下完成产品性能仿真和制造仿真,实现在复杂虚拟环境下的产品仿真和验证;在数字化生产过程方面,通过车间数字化实现智能生产线、智能物流和信息系统的集成应用;在数字化服务方面,利用企业丰富第 卷第期 年月的产品数据资源,开展数据运营,向客户提供专业化、社会化和个性化服务,持续改进企业数字化流程和绩效评估机制,打造数据驱动型企业。数字化工厂起初只是对于某一微小的过程单元进
4、行数字化应用,主要是借助计算机来获取产品在生产和制造过程中的机理信息进行产品设计、工艺设计及控制优化,通过虚拟制造技术对生产过程进行仿真,并且分析、预判和解决生产过程中可能出现的问题。随着各项新型技术的不断提升和发展及制造行业各项技术的成熟和进步,现阶段的数字化工厂已经形成了广义的数字化。目前的数字化工厂通过设计研发数字化、工艺制造过程数字化、全流程管理的数字化等的集成,实现整个制造工厂的数字化。数字化工厂的发展制造业相关企业是国家重要的工业部门,其基本职能是为客户提供所需的产品。随着全球制造业的迅速发展,产品生产原材料和制造过程成本不断增加,对于产品制造企业规模化和精细化的要求越来越高,需要
5、生产出性价比更高的产品,从而进一步取得经济效益和社会效益。为了保证整个制造企业能够有条不紊地进行产品生产制造,信息的采集、处理、传递和响应变得非常重要,因此制造企业采用了计算机技术和网络技术来实现整个制造过程的数字化和信息化。数字化起初通 过一些计算机 技术,如:计 算 机 辅 助 设 计(,)、产 品 数 据 管 理(,)、企 业 资 源 计 划(,)等来实现产品的设计,目的是解决从产品设计到产品生产制造之间的“鸿沟”。通过虚拟技术和 设计降低了产品开发成本和设计风险,减少了从产品设计到产品生产制造之间的不确定性,同时有效缩短了产品的交付时间。通过数字化技术对生产过程的模拟和优化,提高生产和
6、制造的效率。随着计算机技术、信息化技术、网络化技术的快速发展,数字信息化和制造自动化已经展现出很强的优越性,数字化的应用已经从工厂的局部小范围扩展到了制造业企业的各个环节,企业的生产组织形式和管理运营模式已经被广义的数字化概念改变。在数字化工厂中除了传统的制造过程的数字化,其他与制造过程相辅相成的工作也被赋予数字化职能进行管理和运作,如人力资源管理、财务系统管理、物料系统管理等。数字化同时可以实现企业核心业务流程和商务活动的管理,在高水平、高阶段的数字化工厂中,小到具体操作,大到战略决策都采用数字化实现。制造业工厂的生产经营活动通过数字化技术对生产全过程进行模型搭建和项目管理。制造业企业通过数
7、字化工厂技术实现管理模式和组织架构等的革新。自 世纪末以来,全球各国比较大的制造企业都通过数字化工厂技术对生产效率和经营效益进行了提高。数字化工厂架构数字化工厂的建设主要通过以下个方面进行构建:产品全生命周期和系统层级。从这个维度实现数字和物理世界的协同管理和信息交互。产品的全生命周期主要是由产品研发设计、工艺规划设计、生产制造过程、服务保障等部分组成,他们相互制约、相互作用、相互影响同时又相互统一。系统层级主要包含设备及资源控制层级、数据库层级、管理层级以及协同层级。从产品全生命周期和系统层级个维度构建的数字化工厂架构示意图如图所示。图数字化制造工厂系统架构图数字化工厂建设的意义数字化工厂通
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