為什么說數(shù)字工廠才是制造業(yè)的未來？

隨著制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，客戶需求的多樣化、制造工藝的復(fù)雜程度、市場(chǎng)對(duì)于質(zhì)量與效率的訴求不斷提升，傳統(tǒng)制造業(yè)面臨巨大挑戰(zhàn)。制造企業(yè)需要以更短的產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造周期、更快的產(chǎn)品迭代速度、更高的生產(chǎn)效率與更靈活的生產(chǎn)方式來應(yīng)對(duì)這種變革。因此，數(shù)字化轉(zhuǎn)型是制造業(yè)在新時(shí)代的唯一出路，作為制造業(yè)，生產(chǎn)環(huán)節(jié)是重中之重，因此離不開數(shù)字工廠解決方案。

實(shí)踐證明，數(shù)字化工廠解決方案，能夠幫助制造企業(yè)縮短產(chǎn)品上市周期、降低產(chǎn)品研發(fā)成本、消除信息不對(duì)稱所造成的成本與效率損失、提高生產(chǎn)線配置與布局效率、降低生產(chǎn)線潛在故障與風(fēng)險(xiǎn)、減少生產(chǎn)制造過程中的不確定性等。

01什么是數(shù)字工廠？

數(shù)字化工廠由設(shè)備、機(jī)器人、AGV、網(wǎng)絡(luò)、信息數(shù)據(jù)等構(gòu)成，集成了產(chǎn)品制造過程和工廠模型的數(shù)據(jù)庫，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)過程所涉及的質(zhì)量和動(dòng)態(tài)性能。通過借助計(jì)算機(jī)，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并可進(jìn)一步擴(kuò)展到整個(gè)產(chǎn)品制造過程的全生命周期，將打通產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品制造之間的橋梁，實(shí)現(xiàn)信息的集成。

簡(jiǎn)單來說就是將設(shè)備、人、系統(tǒng)之間的互相連接起來。

數(shù)字化工廠將用于優(yōu)化產(chǎn)品開發(fā)生命周期，應(yīng)用于工廠本身的生命周期。它還允許公司模擬假設(shè)場(chǎng)景，以確定升級(jí)制造環(huán)境功能的機(jī)會(huì)。

創(chuàng)建數(shù)字工廠的好處無非就是：

• 制造更好的產(chǎn)品

• 吸引更多客戶

• 提高運(yùn)營(yíng)效率和可持續(xù)性

• 增加創(chuàng)新

• 加快研發(fā)時(shí)間

• ......

  
  

02數(shù)字化工廠的幾個(gè)階段

01.計(jì)劃

規(guī)劃數(shù)字化工廠始于物流和產(chǎn)線布局運(yùn)營(yíng)。首先逐步分解工作流程，以確定每個(gè)工作站的位置、設(shè)備位置以及可最大限度地提高生產(chǎn)率的配置。

在規(guī)劃期間，電腦將模擬人員、機(jī)器和物料的移動(dòng)有助于確定最有效的空間分配，從而消除瓶頸，從而加快產(chǎn)品上市速度。設(shè)計(jì)師還將供應(yīng)商和銷售商整合到工廠的數(shù)字協(xié)調(diào)中。

02.設(shè)計(jì)

在規(guī)劃階段之后，當(dāng)開始設(shè)計(jì)數(shù)字工廠時(shí)，設(shè)計(jì)師也需要對(duì)制造的大框架有所了解。工程師確定如何在物理空間中布置計(jì)劃。工廠中的任何利益相關(guān)者現(xiàn)在都會(huì)參與進(jìn)來，從這個(gè)項(xiàng)目中拿走他們?cè)O(shè)計(jì)的特定區(qū)域。

這些工廠是大型建筑，擁有大型機(jī)械和許多活動(dòng)部件。建筑業(yè)數(shù)字化設(shè)計(jì)（BIM）將會(huì)及早發(fā)現(xiàn)安裝問題，這意味著在構(gòu)建和操作階段的錯(cuò)誤基本沒有，并使其更快地啟動(dòng)和運(yùn)行。

03. 驗(yàn)證

所有利益干系人都會(huì)查看設(shè)計(jì)，以確保其可行性并驗(yàn)證布局是否有效。AR技術(shù)可以使工廠栩栩如生，幫助各方可視化空間并在需要時(shí)進(jìn)行修改。

在此階段，需要將設(shè)計(jì)與操作的意圖保持一致。這有助于發(fā)現(xiàn)沖突檢測(cè)并提前解決任何問題，確保努力實(shí)現(xiàn)最佳結(jié)果。

04. 構(gòu)建

接下來就是建設(shè)數(shù)字化工廠。這是一個(gè)數(shù)字化編排的過程，使用建筑信息建模 （BIM） 等技術(shù)在多個(gè)團(tuán)隊(duì)（如建筑師、工程師和承包商）之間進(jìn)行協(xié)調(diào)，并降低成本和進(jìn)度超支的風(fēng)險(xiǎn)。

通過詳細(xì)的構(gòu)建順序，可以組織和簡(jiǎn)化構(gòu)建過程。BIM工具協(xié)調(diào)物流，而可視化則模擬布局以測(cè)試和重新測(cè)試整個(gè)空間和工作流程中的移動(dòng)。當(dāng)所有東西都安裝在工廠中時(shí)，可以模擬將所有站點(diǎn)連接在一起并打開電源。然后可以提高產(chǎn)量，直到達(dá)到所需的產(chǎn)量，數(shù)字工廠開始生成一個(gè)反饋循環(huán)。

03數(shù)字化工廠相較于傳統(tǒng)工廠的優(yōu)勢(shì)

面對(duì)供應(yīng)鏈的中斷和客戶需求的波動(dòng)，制造業(yè)面臨著提高敏捷性和適應(yīng)性的壓力。數(shù)字化轉(zhuǎn)型為公司提供了收集企業(yè)范圍數(shù)據(jù)的工具，這些數(shù)據(jù)可以使制造業(yè)務(wù)面對(duì)困境時(shí)，也如魚得水。

1. 縮短生產(chǎn)時(shí)間

在制造業(yè)中，公司通常專注于產(chǎn)品生命周期，為了最大限度地提高生產(chǎn)率，必須優(yōu)化制造環(huán)境。這就是數(shù)字化的目的。得益于自動(dòng)化和互聯(lián)生態(tài)系統(tǒng)，數(shù)字工廠中的信息傳輸速度比傳統(tǒng)制造業(yè)更快。

制造商可以利用數(shù)字化加快設(shè)計(jì)和工程流程，迭代解決方案，并快速做出決策。世界經(jīng)濟(jì)論壇數(shù)據(jù)表明：數(shù)字化程度最高的制造公司，將其生產(chǎn)時(shí)間提高了89%。

2. 靈活制造，提高敏捷性

后疫情時(shí)代，借助數(shù)字工廠，公司就更加敏捷，能夠?qū)?jīng)濟(jì)和世界上發(fā)生的事情做出即使反應(yīng)。

數(shù)字化工廠可實(shí)現(xiàn)靈活制造。借助智能機(jī)器，公司可以更加足智多謀，可以快速找到替代解決方案來改變方向，進(jìn)行修改或適應(yīng)新場(chǎng)景。如果制造商由于供應(yīng)鏈問題而無法獲得零件，他們可以直接在內(nèi)部制造或與其他制造商聯(lián)系。通過這種靈活的模式，公司可以創(chuàng)建解決方案，從而帶來新的收入來源、更多的創(chuàng)新。

3. 針對(duì)不斷變化的需求進(jìn)行定制

年初的時(shí)候，制造業(yè)經(jīng)歷了需求激增，活動(dòng)達(dá)到了37年來的最高水平。事實(shí)上，制造業(yè)有望超過疫情前的生產(chǎn)水平。但是，不僅僅是需求在不斷變化，消費(fèi)者想要的也在改變。大規(guī)模定制正迅速成為制造商的必備功能。

4. 提高運(yùn)營(yíng)效率

數(shù)字化工廠的最終愿景是整合一切和每個(gè)人（車間、建筑、基礎(chǔ)設(shè)施、供應(yīng)商和利益相關(guān)者），從而創(chuàng)建互聯(lián)的大數(shù)據(jù)。這使使用者能最大限度地提高整個(gè)操作的效率。

通過數(shù)字工廠，企業(yè)可以模擬替代方案，以找到更有效的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的方法，就像保時(shí)捷將傳統(tǒng)的傳送帶替換為自由輪式自動(dòng)駕駛汽車時(shí)所做的那樣，該車輛可以定制生產(chǎn)，通過僅前往每輛車所需的站點(diǎn)，從而來消除不必要的步驟。

04總結(jié)

數(shù)字工廠是重塑行業(yè)并縮小與對(duì)手差距的絕佳機(jī)會(huì)。制造商可以利用最新技術(shù)來吸引渴望技術(shù)的人才。通過數(shù)字工廠可以以更智能的方式使用數(shù)據(jù)來為業(yè)務(wù)決策提供信息，在挑戰(zhàn)發(fā)生之前感知和應(yīng)對(duì)，并在不可預(yù)測(cè)的世界中更具彈性。