張曉梅

一、新技術(shù)為制造業(yè)數(shù)字轉(zhuǎn)型帶來的機遇和挑戰(zhàn)

隨著新一輪產(chǎn)業(yè)革命的興起，物聯(lián)網(wǎng)、賽博物理、互聯(lián)網(wǎng)+、數(shù)字雙胞胎和大數(shù)據(jù)處理等新型技術(shù)涌現(xiàn)，全球制造業(yè)格局正在重塑，制造業(yè)面臨著數(shù)字轉(zhuǎn)型的嚴峻挑戰(zhàn)，迫切需要在新技術(shù)支撐下，實現(xiàn)產(chǎn)品制造向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化轉(zhuǎn)變。

數(shù)字工廠是產(chǎn)品全生命周期過程中核心價值鏈的重要組成部分，信息技術(shù)中心（金航數(shù)碼）面向制造環(huán)節(jié)，開展制造過程中產(chǎn)品、資源與工廠等模型化表達及工藝設(shè)計、工廠布局和資源管理的可視化研究，實現(xiàn)設(shè)計、工藝、制造數(shù)字量連續(xù)傳遞與制造過程可驗證、可預(yù)測以及可優(yōu)化，形成面向智能制造的數(shù)字工廠解決方案和最佳實踐，并在行業(yè)內(nèi)外推廣應(yīng)用，以滿足國家戰(zhàn)略發(fā)展要求，促進企業(yè)數(shù)字轉(zhuǎn)型。

二、面向智能制造的數(shù)字工廠整體解決方案開發(fā)與技術(shù)攻關(guān)

信息技術(shù)中心（金航數(shù)碼）面向智能制造的數(shù)字工廠整體解決方案，如圖所示，在工程應(yīng)用層主要形成了基于三維模型的數(shù)字化協(xié)同研制、基于虛擬仿真技術(shù)的數(shù)字化模擬工廠、基于制造過程管控與優(yōu)化的數(shù)字化車間三個模塊，并在MBD技術(shù)、基于模型的工藝設(shè)計和管理、基于仿真技術(shù)的工藝/工廠仿真和優(yōu)化設(shè)計、基于制造過程管控與優(yōu)化的數(shù)字化車間的開發(fā)和應(yīng)用等單點技術(shù)進行重點攻關(guān)。

1、MBD技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用

深入開發(fā)MBD技術(shù)，建設(shè)MBD規(guī)范建模及質(zhì)量控制系統(tǒng)，包括MBD技術(shù)注釋庫、模型質(zhì)量檢查系統(tǒng)、典型零件及特征模板庫系統(tǒng)和航空技術(shù)標準數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，同時與設(shè)計軟件無縫集成，實現(xiàn)在設(shè)計環(huán)境下MBD技術(shù)注釋快速標注、MBD模型自動檢查、典型特征及零件參數(shù)化驅(qū)動應(yīng)用以及航空技術(shù)標準結(jié)構(gòu)化應(yīng)用審核。

2、基于模型的工藝設(shè)計和管理

構(gòu)建MBD工藝設(shè)計系統(tǒng)：包含創(chuàng)建工藝結(jié)構(gòu)、工藝規(guī)劃、工藝資源調(diào)用、工序模型創(chuàng)建、PMI標注、三維工藝展示、流程審批和工藝規(guī)程修訂等功能，建立了基于MBD的數(shù)字化工藝設(shè)計及仿真系統(tǒng)、生產(chǎn)現(xiàn)場可視化系統(tǒng)，符合用戶工藝設(shè)計要求。

多工具多平臺集成化應(yīng)用：突破了三維工藝設(shè)計、三維工藝仿真與驗證、三維AO/FO編制、現(xiàn)場可視化和集成應(yīng)用等技術(shù)難點，實現(xiàn)多系統(tǒng)集成工作，保證數(shù)據(jù)流暢及共享，促進業(yè)務(wù)流程的優(yōu)化。

消耗式工藝設(shè)計和管理：基于完整的全機MBOM自頂向下消耗式構(gòu)建全機MBOM數(shù)據(jù)，在裝配工藝設(shè)計過程中，消耗對應(yīng)MBOM中數(shù)據(jù)，確保MBOM及裝配指令中裝機清單的數(shù)據(jù)一致性、完整性。

工藝指令動態(tài)化發(fā)布：實現(xiàn)工藝指令動態(tài)化發(fā)布，AO/FO中包含有三維簡圖、裝配動畫和工藝數(shù)模等，向制造端發(fā)布圖文并茂的工卡。

3、基于仿真技術(shù)的工藝/工廠仿真和優(yōu)化設(shè)計

工藝仿真技術(shù)的開發(fā)包括：裝配模擬仿真、數(shù)控加工仿真和管路制造仿真等，實現(xiàn)工藝優(yōu)化設(shè)計。

通過數(shù)字化工廠布局設(shè)計和可視化技術(shù)，審視工廠設(shè)計、布局和安裝流程，數(shù)字化展示工廠的各種資源，包括機床設(shè)備、傳送帶、通道、AGV、起重機、集裝箱和操作人員等，優(yōu)化工廠布局設(shè)計。

4、基于制造過程管控與優(yōu)化的數(shù)字車間

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息化技術(shù)，如安燈技術(shù)、設(shè)備互聯(lián)互通技術(shù)、大數(shù)據(jù)處理技術(shù)、數(shù)字雙胞胎技術(shù)和信息顯示技術(shù)等，實時監(jiān)控設(shè)備運行情況和生產(chǎn)執(zhí)行狀態(tài)，及時處理生產(chǎn)現(xiàn)場的問題。

通過大數(shù)據(jù)分析計算和仿真優(yōu)化，進行多維度復(fù)雜數(shù)據(jù)分析，挖掘數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)間的隱形關(guān)聯(lián)關(guān)系，準確找到當前生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的問題，并提供解決措施，實現(xiàn)制造過程管控，優(yōu)化數(shù)字化車間。

三、面向智能制造的數(shù)字工廠推進及應(yīng)用成效

基于MBD技術(shù)的數(shù)字化設(shè)計，已開發(fā)出MBD技術(shù)應(yīng)用規(guī)范，MBD技術(shù)注釋庫，模型質(zhì)量檢查規(guī)范和系統(tǒng)，典型特征及零件模型參數(shù)數(shù)據(jù)、航空技術(shù)標準數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化集中管理環(huán)境等。

制造過程管理、三維數(shù)字化工藝設(shè)計和管理已實現(xiàn)了基于模型的結(jié)構(gòu)化工藝設(shè)計和管理、消耗式工藝設(shè)計和管理和設(shè)計制造一體化產(chǎn)品研制，提高了制造的工藝質(zhì)量，降低了工程更改的成本。

設(shè)備互聯(lián)互通、可視化看板、關(guān)鍵工序自動檢測、安燈呼叫按鈕和二維碼數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)等，實現(xiàn)了設(shè)備互聯(lián)、動態(tài)感知、健康預(yù)測和智能決策。采集設(shè)備包含工藝設(shè)備、檢測設(shè)備和量具量儀，實現(xiàn)了現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)自動采集、存儲、統(tǒng)計、分析和上傳功能，具備與MES系統(tǒng)信息交互與集成的能力，在制品在生產(chǎn)過程中記錄了包含工單信息、任務(wù)信息、批次信息、物料信息、制造過程信息、設(shè)備信息、自動判定信息及人員信息的完整追溯單元。

四、數(shù)字工廠推進建議

為了更好地在行業(yè)內(nèi)外推廣應(yīng)用面向智能制造的數(shù)字工廠整體解決方案，促進制造企業(yè)數(shù)字轉(zhuǎn)型，建議一是基于用戶的業(yè)務(wù)需求進行技術(shù)開發(fā)和解決方案設(shè)計，在具體產(chǎn)品項目中推廣應(yīng)用解決方案，形成滿足業(yè)務(wù)需求的標準規(guī)范和最佳實踐，樹立行業(yè)標桿，支撐最佳實踐的推廣應(yīng)用，推動同行業(yè)或相似行業(yè)的生產(chǎn)模式及管理模式的轉(zhuǎn)變;二是在推廣應(yīng)用中完善解決方案，在新技術(shù)和新產(chǎn)品項目業(yè)務(wù)需求下，不斷完善和充實方案，讓解決方案來自于實踐應(yīng)用于實踐，在實踐中不斷完善，在實踐中給用戶帶來更多的價值。