数字化工厂仿真解决方案
导读：数字化工厂作为产品设计与制造的媒介逐渐成为一种新型的生产组织方式，它立足于产品整个周期的相关数据，以真实数据为依托，在虚拟环境中对生产全过程进行仿真、优化及重构。
作者：UGITC | 来源：联宏科技 本文已授权
数字化工厂以“数据驱动”为导向，分别从已经实施的CAD、PLM系统中获取产品相关数据，同时在ERP系统获取生产计划数据，基于仿真技术和虚拟现实技术的数字化工厂技术，对真实的产品制造过程进行严谨虚拟规划和仿真分析优化，分析过程在数字化环境中进行，并在分析后将仿真和优化结果反馈到相关系统，用来验证其可行性和系统生产能力。通过对生产过程的预测，对工艺过程进行优化，最终对生产决策进行裁决。
Tecnomatix是Siemens PLM Software提供的数字化制造解决方案，通过将制造规划包括从工艺布局规划和设计、工艺过程仿真和验证到制造执行与产品设计连接起来，实现在3D的环境下进行制造工艺过程的设计；用数字化的手段验证产品的制造工艺可行性；事先分析未来的生产系统的能力表现；快速输出各种定制类型的工艺文件。
Siemens PLM Software致力于将Tecnomatix数字化制造解决方案与Teamcenter产品全生命周期管理解决方案融合，将原Tecnomatix Process Designer模块与Teamcenter Manufacturing模块进行整合，形成一套在Teamcenter平台上统一管理数字化制造的解决方案，全称：Teamcenter Manufaturing Process Management（简称 MPM），是西门子公司针对制造业提供的产品生命周期管理（Product Lifecycle Management）的解决方案的内容之一，旨在建立一个数字化生产环境，管理产品制造的相关数据，实现设计/工艺一体化及管理，是目前市场上功能比较完备的一套制造解决方案。这样带来的好处是，设计人员和工艺人员可以在一个平台上共享设计数据和工艺数据，各自进行设计、仿真和管理。
Siemens Tecnomaitx数字化装配仿真技术可利用工艺数字化样机对产品可装配性、可拆卸性、可维修性进行分析、验证和优化，对产品的装配工艺过程包括装配顺序、装配路径以及装配精度、装配性能等进行规划、仿真和优化，从而达到有效减少产品研制过程中的实物试装次数，提高产品装配质量、效率和可靠性。
装配过程的可装配性和可靠性问题是依靠工装设计人员的设计经验进行结构设计并估算结构强度，同时人工检查工装与产品间是否存在干涉，有些问题往往要等到车间进行物理试生产时才被发现。让昂贵的制造工厂成为企业低效率工艺设计环境下的实验室；更为头痛的是所有的试生产必须是物理样机和制造设备就绪后才能开始进行，如果发现存在问题则需要返工，造成高昂代价的工程更改，严重影响生产效率的提高，无论是在时间还是资金成本上都是巨大的浪费。
借助Tecnomatix 装配规划与验证，您能够以虚拟方式设计和评估装配工艺方案，以迅速制定用于制造产品的最佳计划。您可以同步产品和制造需求，管理 更加全面的流程驱动型设计（装配设 计）。通过使用工具提供对装配顺序、资源和活动持续时间的清晰可见性，制定更明智的制造决策。该解决方案通过提供最佳工具来重用已经过验证的解决方案和最佳实践，从而提高生产效率。当在虚拟环境中验证和优化新的流程和技术时，您可获得检查制造流程的灵活性，而且不会影响当前制造流程。
在投产之前规划、优化和验证您的 制造流程使用多种工具来简化流程规划工作流程，自动执行无增值效益的规划任务， 验证最佳的产品生产计划。这些工具可方便流程设计、制造物料清单(mBOM)管理、生产线平衡、时间管理、三维厂房布局和人机工程学分析，以及众多其他能力。
控制产品和制造生命周期装配规划与验证将从产品规划、工程细节设计到全面生产的制造流程生命周期关联起来。此解决方案将制造价值链的所有环节关联起来，形成一个虚拟企业，从而帮助制造商制定最佳的生产战略。
借助 Tecnomatix 机器人与自动化规划，制造商能够通过产品生命周期管理平台，以虚拟方式开发、仿真和调试机器人和其他自动化制造系统，从生产专用产品的工厂到综合采用多种生产方式的混合模式生产厂，均可以应用这些系统。
ProcessSimulate工艺仿真用于在一个真实的三维环境中进行制造过程的仿真验证。
它能够基于用户制定的任务环境进行客户化的工艺过程仿真和验证判断。
通过对规划阶段或投产前的工艺仿真，找出弊端并改进工艺操作流程，使得新产品能够加速上市。
三维产品和工厂资源数据的虚拟验证、优化和调试复杂的制造流程，带来的结果是产能的快速提高和产品质量的提升。
生产面临的成本和时间压力与日俱增，全球化程度不断加深，物流效率已成为决定企业成败的一个关键因素。缺乏效率的调度和资源配置、局部而非全局优化，以及低下的生产效率，每天都会令资金白白流失。在这种情况下，采用即时 (JIT)/由生产顺序决定需要量 (JIS) 的交付方法、引入完善的生产体系、规划并构建全新的生产线，以及管理全球生产网络，这就要求设立客观的决策标准，以帮助管理层评估和比较各种替代方法。
工厂仿真系统创建物流系统（例如，生产系统）的数字化模型，可以了解系统的特征并优化其性能。在不中断现有生产系统的前提下或早在实际生产系统安装前（在规划流程中），可以使用这些数字化模型运行试验和假设方案。运用所提供的丰富分析工具（如瓶颈分析、统计数据和图表）可以评估不同的制造方案。评估结果可为您提供所需的信息，以便在生产规划的早期阶段做出快速而可靠的决策。
上海联宏创能信息科技有限公司的工厂仿真系统基于西门子Teamcenter、Plant Simulation、Line Designer开发，通过业务模组提供以对整个车间或整个企业的生产情况进行仿真优化的完整功能，包括物流仿真、工厂生成仿真、工厂订单排产仿真、瓶颈优化二维、三维仿真、专业的模型库等功能。能更好的规划工厂的工艺布局，及时发现工厂现有的生产瓶颈并给出仿真优化的方案。而且系统还具有开放的系统架构体系，可接受各种不同的数据接入到系统中（包括TC、三维数据、MES系统、ERP系统），同时为企业战略决策提供数据支撑，逐步为企业搭建一个规范化、自动化、智慧化工厂仿真系统。上海联宏创能信息科技有限公司具有强大的技术团队（PLM事业部、Tecnomatix事业部、数字化事业部）、二次开发能力（具有近20项的软件著作专利）4大技术中心以及分布全国的公司办事处，能快速地响应并解决各种问题。拟采购上海联宏创能信息科技有限公司的产品。
工厂仿真系统使用面向对象的技术和可以自定义的目标库来创建具有良好结构的层次化仿真模型，这种模型包括供应链、生产资源、控制策略、生产过程、商务过程。企业能够更快地制作工厂模型，并确保在投产前使这些模型以最高的效率运转。借助协同式工厂设计管理，工厂仿真系统为不同团队之间的整合提供了一个产品生命周期管理平台。通过减少与管理和共享大量设施数据关联的、无增值效益的管理任务，可以提高生产效率。
通过让工程师在虚拟工厂中看到计划成果，可使企业避免浪费宝贵的资源来解决现实工厂中的问题。用户通过扩展的分析工具、统计数据和图表来评估不同的解决方案并在生产计划的早期阶段做出迅速而可靠的决策。
整个工厂仿真系统由工厂设计、工厂仿真、装配仿真所组成协同式工厂设计管理仿真平台。
工厂设计，可以快速和可视化设计生产线的布局，并将它们与制造计划相关联。您可以通过指定每个生产步骤，轻松优化流程，直至管理单个制造资源，例如机器人或夹具。通过使用参数资源，执行准确的影响分析并推动有效的变更管理。这种与生产计划集成的生产线设计完整解决方案对于定义优化的生产流程至关重要。
利用工厂仿真的三维工厂设计和可视化技术，用户能够以批判的眼光审视工厂设计、布局和安装流程。这是通过使用“智能对象”实现的，智能对象可用来表示工厂内的所有资源，从传送带、夹层和起重机到集装箱、AGV 和操作人员，都可以用它来表示。通过将三维布局技术与智能对象相结合，创建厂房布局的速度远远快于典型的二维方法。
工厂仿真对工厂物流进行分析和优化，根据物料的流动距离、频率和成本提升工厂的生产效率。此工作通过参照厂房布局，对零部件运送路线信息、物料储存需求、物料搬运设备规格以及零部件包装信息等数据进行评估和分析来完成。
工厂仿真利用产量仿真来优化决定生产系统产能的参数。通过工厂设计模块和工厂仿真模块将厂房布局与事件驱动型仿真结合在一起，促进了这种优化的实现。这样便可以快速开发和分析多个生产方案，从而消除瓶颈、提高效率并增加产量。
通过工厂仿真系统二次开发接口，系统利用二次开发Oracle、ODBC、Socket、OPC、ActiveX接口可与真实的生产、物流系统进行对接（包括MES、ERP、WMS）实时采集工厂生产数据，使工厂仿真更具实时性、准确性，从而仿真的结果也更为准确、可靠。
使用面向对象的技术和可以自定义的目标库来创建具有良好结构的层次化仿真模型，这种模型包括供应链、生产资源、控制策略、生产过程、商务过程。用户通过扩展的分析工具、统计数据和图表来评估不同的解决方案并在生产计划的早期阶段做出迅速而可靠的决策。