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    数字化工厂的框架与落地实践

    发表于:2019-08-30
    阅读:645
    评论:0

     

    数字化工厂正在闪现迷人的色彩,制造业正在被其光芒所吸引。然而辉光之中,很多企业也被各种相互矛盾和相互纠缠的概念所混淆,大家都渴望自己拥有一个洞开一切的神器。而数字化工厂,的确是一道有着清晰轨迹的光路,它在指引,那些走向理解智能工厂和工业4.0的必经之路。 

     

    数字化工厂的
    定义
    虽然国内外对数字化工厂的研究越来越多,但是对于数字化工厂的定义确没有统一的定论。就目前而言,存在两种数字化工厂的定义,一种是广义的,一种是狭义的。 

    广义数字化工厂
    以生产产品或提供服务的制造企业为核心企业,以及相关联的成员,包括核心制造企业、供应商、软件系统服务商合作伙伴、协作厂商、客户、分销商、银行等,使其生产与经营过程中所有信息数字化的动态联盟。
    狭义数字化工厂
    以制造资源(resource)、生产操作(operation)和产品(product)为核心,以产品生命周期数据为基础,应用仿真技术、虚拟现实技术、实验验证技术等,是产品在生产工位、生产单元、生产线以及整个工厂中的所有真实活动虚拟化,并对加工和装配过程进行仿真、试验、分析、优化的一种集成组织方式。

     

    笔者倾向并采用的概念为狭义的数字化工厂。
    实际上,这也符合工厂企业的实际认知。数字化工厂将产品信息数字化、过程信息数字化和资源物料信息数字化,并使这三种数字化流进行有效结合,是真实工厂的制造过程(包括设计、性能分析、工艺规划、加工制造、质量检测、生产过程管理和控制),在计算机上的一种映射。

     

    数字化工厂、智能工厂与工业4.0

     

    工业4.0官方的说法文字太多,简单说,有两个维度,技术维度就是物联网和服务在制造业的应用,而商业维度就是用户驱动。其两大主题也是读者耳熟能详,一是“智能工厂”,重点研究智能化生产系统及过程,以及网络化分布式生产设施的实现;二是“智能生产”,主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。
    数字化工厂和工业4.0之间隔着一个智能工厂的距离。
    关于工业4.0的阶段和实施先决条件,北航刘强教授说过一段话非常经典的“三不要原则”,第一,不要在不具备成熟的工艺下做自动化,工艺如果不成熟,就最好先做生产线,这是工业2.0解决的问题。第二,不要在管理不成熟的时候做信息化,这是工业3.0解决的问题。第三,不要在不具备网络化和数字化的基础时做智能化,这是工业4.0解决的问题。

     

     

     

    数字化本身其实就是智能的一部分,是一个入口;而智能工厂是在数字化工厂的基础上附加了物联网技术和各种智能系统等新兴技术于一体,提高生产过程可控性、减少生产线人工干预。

    数字化工厂是智能工厂的落脚点,而智能工厂又是工业4.0的基础和落脚点。只有实现了数字化工厂,才有可能实现工业4.0。
    数字化工厂的
    路径
    数字化工厂是在信息集成的基础上,对研发、制造、管理等各个环节进行全面的过程集成,构建数字化工厂是一项艰巨并且复杂的系统工程。 

    而任何复杂系统工程的实施都离不了系统建模、系统仿真、系统分析和优化,同样数字化工厂也不能例外。
    首先要全面了解数字化工厂,建立数字化工厂的模型和参考架构,然后需要有一套完整的方法论、工具和流程对数字化工厂的各个阶段进行建模、规划、分析和优化。

     

     

    企业数字化转型框架
    上图中的参考架构即是笔者研究参考了众多工业4.0框架体系后,提出的针对企业的数字化转型框架模型,重点是根据当前企业现状从管理咨询维度和IT信息化维度,分解智能制造时代数字化车间、数字化工厂和数字化企业的层级关系,面向落地和实施。

     

    随着现代制造对产品开发的要求不断挑,以及产品逐步转向多品种、小批量的订单模式,企业内各系统之间的统一性与有效整合问题就逐渐浮出水面。
    目前大多数企业面临的是对原来工厂,从基础信息化与自动化向数字化改造的问题。
    无论是建新厂还是改造老厂,首先要面对的问题就是数字化工厂的规划,而每一家企业所处的阶段都不尽相同,这就需要梳理企业现状,量身剪裁出合身的数字化工厂规划蓝图。如下图所示,数字化工厂的建设x轴代表这技术水平,y轴代表着管理水平。管理水平从基础管理、标准化管理一直到集成化管理、智能化管理。技术水平从基础IT与自动化,到业务流程变革,再到系统集成,最后实现CPS。企业可以根据自身所处的阶段,重点关注本阶段需要重点去推进的事情,做到2.0补课,3.0普及,4.0目标。

     

     

     

    数字化工厂实施路径图
    在数字化工厂的建设过程中,有了细致周密的数字化规划蓝图,就拥有了数字化工厂建设的基点和指南针。接下来就应该选择最合适的技术,这里注意不是最先进的技术,先进的技术并不一定在企业数字化建设中发挥最大的效用,需要根据企业自身功能和用途需求合理决策。在信息化程度还比较低的企业,RFID技术的使用,不见得比条码技术更实用。
    制造业的数字化工厂建设是一个大的系统工程,并非几天、几个月就能建设好并投入使用的,需要一个较长的实施周期,不能跨越式建设。
    每个阶段都是以前一个阶段为基础,逐步推进的,而且很多问题并不是技术上的问题,而是管理、组织方式、观念的变革。

     

    这是对管理者真正的考验。管理者需要痛下决心,付出耐心。而这同时也对数字化工厂的咨询顾问,提出了非常综合的要求:需要了解企业管理、懂技术实现、懂生产运营等等。员工的士气也是一个重要考量。这是一个学习型的渐进过程,三方都必须深浸其中,才能推进全面的数字化建设。

    数字化工厂规划
    核心要素
    数字化工厂的建设的核心要素可以归纳为工厂装备数字化、工厂物流数字化、设计研发数字化、生产过程数字化,如下图所示。通过这四个方面的建设,带动产品设计方法和工具的创新、企业管理模式的创新。工业4.0和数字化工厂的相关技术将促进产业链和价值链的分工重组,传统的行业界限将消失,并会产生各种新的业态和合作形式,形成自动化、信息化、一体化、精益化、集成化的数字化工厂。 

    核心四要素

     

    这其中工厂装备数字化,是数字化工厂建设的前提和基础,为设计、研发、生产等各个环节提供基础数据的支持。工控产品,如PLC、伺服电机、传感器等仍然是数字化工厂不可或缺的部分。

      

    在此基础上,工厂物流能够从被动感知变为主动感知,实现透明、安全和高效,包括产品运输过程跟踪,运输车辆跟踪定位,物料出库,物料配送上线等。

    更加重要和经常被切断的环节,来自上游的设计。
    通过设计研发数字化,从而实现设计、工艺、制造、检测等各业务的高度集成,包括CAD/CAPP/CAE/CAM/PLM的集成,虚拟仿真技术,MDB模型的应用,产品全生命周期管理等。

      

    生产过程的数字化主要是利用数字化的手段应对更复杂的车间生产过程管理,这其中最重要的是制造执行系统MES的建设以及MES与ERP/PLM和车间现场自动化控制系统的交互。

    MES在智能制造领域的作用越来越明显。

     

    它既是一个相对独立的软件系统又是企业信息传递路由器,汇集市场与服务、产品设计、MRP/ERP、供应链等信息,并转化为详细的生产作业指令,从而实现复杂产品制造过程生产现场的管理与控制。MES向上承接ERP下达的生产计划以及PLM经过仿真验证的产品BOM,向下衔接车间现场SCADA控制系统,弥补了ERP与车间过程控制之间的真空,实现了工业4.0所强调的垂直方向上的集成以及贯穿价值链的端到端工程数字化集成。

    下面这张图充分的反映了数字化工厂几大核心系统之间的数据信息流动关系,强调了不同系统之间的应用边界和交互界面。

     

     

    数字化工厂的

    标杆
    西门子工业软件大中华区技术总经理方志刚先生有一张图,非常清晰地表达了一个数字化工厂的完美嬗变和日益成形的工业4.0工厂。 

     

     

    这张图耐人寻味地表达了一个三十年的历程。从82年开始引入车间管理系统起,到RFID的引入,到数据优化的管理,到工艺路线管理系统。
    它是一个蝶变的过程,也是一个持续改善的过程。
    这座外观与工人数量基本维持原状、连生产面积都未增加的工厂,三十多年一直向着一个光芒之地在自我进化。我们知道,那个光芒之地,正是我们心目中的工业4.0圣地。在这个演化过程中,该工厂的产能较26年前提升了8倍,每年可生产约1200万件Simatic系列产品,按每年生产230 天计算,差不多平均每秒就能生产出一件产品。

     

    而西门子成都工厂作为安贝格的姊妹工厂,是西门子在德国之外的首家数字化企业,也是西门子在全球第三个工业自动化产品研发中心。从2011年10月,西门子与成都市政府双方签署投资协议,到2013年9月,工厂正式建成投产。

    从签署协议到全部建成只用了不到三年的时间。
    西门子安贝格工厂的30年是先驱的探索,西门子成都工厂的3年是在安贝格工厂30年经验和技术积累基础上的厚积薄发。沿着标杆工厂的建设足迹,我们会发现做到这个高度不可能是一蹴而就的,需要在最佳实践的基础上科学规划,一步一个脚印,脚踏实地,摒弃浮躁。

     

    作者

    柏隽:西门子研究院高级顾问,关注工业4.0和数字化转型

    来源:知识自动化

     

    以上就是100唯尔教育网(100vr.com)小编为您介绍的关于数字化工厂的知识技巧了,学习以上的数字化工厂的框架与落地实践知识,对于数字化工厂的帮助都是非常大的,这也是新手学习机电专业所需要注意的地方。如果使用100唯尔教育还有什么问题可以点击右侧人工服务,我们会有专业的人士来为您解答。

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    电视调谐器是电视接收终端中的重要器件,俗称高频头。普通电视调谐器是以模拟的方式完成接收放大、选通、变频、图声解调的过程,若其中有畸变和失真,会使接收的图像和伴音质量变差。 高频头分为机械调谐和电调谐两类。早期电视机使用机械调谐比较普通,它是采用鼓形开关或者转盘式开关来换接线圈,从而实现频道转换的,并且采用微调电容或者微调电感的方法来实现频率微调。由于机械调谐体积大、且易磨损、寿命短,已逐步被电调谐所取代。 电调谐是利用变容二极管的结电容随其反向偏压变化而变化的特点。让它充当调谐回路的可变电容,使用连续可调的直流电压改变变容二极管的结电容来达到回路的调谐。 今天100唯尔教育就结合100唯尔教育VR仿真课程来介绍下调谐器的相关知识。 一、维修要点: 当出现无图像与伴音故障现象时,如果屏幕噪点很大,且遥控器可以正常操作,可以怀疑调谐器系统故障,但这时应首先检查收视调节情况及调谐器接脚电压和信号供给情况。前项指收视国家制式设置,声音制式设置等;后项指:①供电电压,即+9V、+5V、+30V(注意BVL、BVH、BU脚无供电);②I2C连接情况,有的机型是三线,有的机型是两线,有的接线之间有隔离器件。其次应检查微电脑电路,涉及的电路有:①存储器工作状态判断;②AFC反馈信号达到MPU;③视频同步信号(知晓收到信号)到达MPU。上述检查全都正常,才可判断调谐器本体故障,予以调换。 二、具体操作步骤: 1.检查天线,检查天线连接是否正常 2.检查天线插头,检查插头是否正常,用万用表测量或用良好的天线代替。 3.检查调频器各引脚信号,在正常收视情况下检查调谐器各引脚信号,如果天线正常而图像伴音不正常,怀疑调谐器有故障,可先测量各引脚电压信号。收不到信号时,应检测TV端,在搜索信号过程中用直流检测TV端的直流电压。 以上,就是100唯尔教育关于调谐器的部分内容了。 获取VR仿真课程 长按识别下方二维码,下载APP之后注册就可以购买平台VR仿真课程。 方法2、在电脑上下载100唯尔教育网桌面客户端后注册使用教学云平台资源。 因为虚拟现实仿真操作实训算力要求,建议使用独立显卡的PC端学习。

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    彩色电视机电源电路是采用开关式稳压电源电路.开关稳压电源电路大致分为并联型和串联型两大类,一般的开关电源是由振荡电路、稳压电路、保护电路三大部分组成。 1、振荡电路:开关电源振荡电路分为晶体管振荡电路和集成块振荡电路。 2、稳压电路:开关电源的稳压原理均采用脉冲调宽式的稳压方式,即通过自动改变开关功率管的关闭和导通时间的比例,或通过改变振荡器输出脉冲的占空比来达到稳压的目的.稳压部分的电路由取样、比较、控制三个部分组成。 3、保护电路:彩电开关电源都设有保护电路,其保护方式均是使电路停振.有过流保护、过压保护和欠压保护(短路保护),还有过热保护。 今天100唯尔教育小编就结合100唯尔教育VR仿真课程来介绍下电视电源电路维修的相关知识。 开关电源损坏后,大多都可独立进行维修,将负载全部断开,在主负载供电组电源上带一只220V40W的灯泡作假负载,并采用低压供电安全方式,即将供电电源经一自耦式变压器降至70V左右进行维修,这种维修方法可完全避免了因电路存在隐患而再度损坏元件的现象,一般正常的开关电源(并联式),在70V左右的供电压就能正常起振工作,慢慢调整自耦变压器的输出电压,开关电源的输出电压都应固定在其预设的电压值上不变,如果开关电源的输出电压随输入电压的变化而变化,则表明其稳压部分电路有问题.;如果没有电压输出则表明振荡电路部分有问题. 第一种情况:以并联型光耦控制稳压式开关电源为例,其维修方法.当开关电源不能正常稳压时,第一步是要确认引起故障的部位,简单快捷的方法是:将光耦件热地端的两控制脚短路,如果电路进入停振状态,则表明故障在取样比较部分电路,取样比较电路有问题多半是比较IC和光耦件损坏所至(比较IC损坏多数会引起光耦件同时损坏),如果是控制电路问题,如控制晶体管损坏,在晶体管的代换上一定要注意晶体管的参数。 第二种情况:电路不起振,当确信供电电压正常时,首先检查启动电阻(即跨接在311伏电源与主振功率管基极之间的电阻是否开路或变直,另外要考虑到不起振是否是由于保护电路动作所引起,如STRS6309的第6脚电压(正常为0V),STR50213的第5脚(正常时100V左右)TEA2261的第3脚(正常时为0V),TDA4601的第5脚等等,如果是保护电路引起停振,一般在开机的瞬间电路能正常起振,可通过此点来进行判别,另外当控制电路有问题(如控制管击穿)也会引起电路停振.其实开关电源电路是比较简单的电路,只要分清主振电路,保护电路和比较稳压电路三者的联接关系,维修起来就觉容易了。 另外,开关电源的主振功率管因其集电极是感性负载,所以主振管工作时,其集电极将要承受8-10倍于电源的脉冲电压,为此在电路上加入了吸收电路,(并于振荡变压器初级绕组的电容和电阻串联支路)和在主振管集电极与地之间并接的电容,这些元件的作用与行输出级的逆程电容有相似的作用.当这些元件有问题时,极易损坏主振功率管,此点需引起注意. 以上,就是100唯尔教育关于电视电源电路的部分内容了。 获取VR仿真课程 长按识别下方二维码,下载APP之后注册就可以购买平台VR仿真课程。 方法2、在电脑上下载100唯尔教育网桌面客户端后注册使用教学云平台资源。 因为虚拟现实仿真操作实训算力要求,建议使用独立显卡的PC端学习。

    SMT产线中最重要的设备,操作简单有手就行,是真的吗?

    主板或PCB板承载了21世纪的大部分用途,是电子产品,手机,计算机,笔记本电脑,电子表,运动手表,由板计算的内部信息,使用贴片机来完成生产任务,这不仅提高了我们SMT的效率,还降低了生产成本和生产时间。有人说,国产贴片机的操作方式基本都是傻瓜式操作,极其简便易懂。车间内可以随意指派一位工人即可完成整条SMT操作。称得上“有手就行”,这是真的吗? 今天100唯尔教育小编就结合100唯尔教育VR仿真课程来介绍下贴片机的相关知识。 一、如何操作 SMT贴片机正式开始生产:选择让机器自动运行,此时机器处于等待状态,等待着生产线上机器的印制线路板传送输入,印制线路板进入机器之后,机器自动生产,生产完成后,进行确定,如果贴装有误,进行数据修改。 SMT贴片机结束工作停止:待贴片机生产完成后选择停止生产,然后进行退出,等待机器回到原点之后,在进行关机。 二、如何保养 1.打开贴装机的电源前,查看下列项目: ①温度和湿度:温度在20℃~26℃之间,湿度在45~70%之间。 ②室内环境:要求空气清洁,无腐蚀气体。 ③确信传输导轨上、贴装头移动范围内没有杂物。 ④查看在固定摄像机上没有杂物,镜头是否清洁。 ⑤确信在吸嘴库周围没有杂物。 ⑥检查吸嘴是否脏,是否变形,清洗或更换吸嘴。 ⑦检查编带供料器是否正确地安放在料站中,确信料站上没有杂物 ⑧查看空气接头,空气软管等的连接情况。 2.打开贴装机的电源后,检查下列项目: 如果贴装机的情况或运行不正常,在显示器上会显示错误信息提示。 ①在启动系统后,检查菜单屏幕的显示是否正常。 ②按下“Servo”开关后,指示灯应变亮。否则关机后重新启动,再将其打开。 ③紧急开关能否正常工作。 ④检查贴装头是否能正确地返回到起始点(源点)。 ⑤检查贴装头移动时,有无异常的噪音。 ⑥检查所有贴装头吸嘴的负压是否均在量程内。 ⑦检查PCB在导轨上运行传输是否顺畅。检查传感器是否灵敏。 ⑧检查边定位、针定位是否正确。 以上,就是100唯尔教育关于贴片机的部分内容了。 获取VR仿真课程 长按识别下方二维码,下载APP之后注册就可以购买平台VR仿真课程。 方法2、在电脑上下载100唯尔教育网桌面客户端后注册使用教学云平台资源。 因为虚拟现实仿真操作实训算力要求,建议使用独立显卡的PC端学习。

    自动化趋势来临,五轴加工中心怎么选,怎么维护保养

    五轴加工中心有各种各样的结构,机床的结构设计从基础上决定了设备的性能,决定了机床的刚性、加工精度、稳定性、可操作性等等。CNC设备的正确操作和维护保养能够防止机床非正常磨损,避免机床突发故障。对机床的精心维护保养,可以保持机床加工精度的长期稳定,延长机床使用寿命。 今天100唯尔教育小编就结合100唯尔教育相关VR仿真课程来介绍下五轴加工中心的相关知识。 一、选择五轴加工中心有哪些要素? 1.结构决定设备性能 主要应考虑以下方面: 1)线性轴在移动时不合并叠加 2)切削回路短的设备刚性好 3)倾斜旋转轴是否是DD马达 4)是否为5轴联动 5)5轴接近性 2.工艺支持 五轴加工中心的加工工艺决定了能否最大化发挥设备的性能。比如使异形刀具,可使得加工效率得到大幅度提升。 3.旋转中心校正 因环境和温度变化等导致的旋转中心变化,会影响五轴加工精度,应能通过探头自动进行校正,3轴/分度/5轴加工精度验证加工,接刀误差

    PCB不可缺少的关键电镀技术,直接影响电镀铜层的质量,你了解吗?

    PCB伴随着的电子产品的技术高速飞跃,HDI产品、平板电脑产品、手机产品一系列的线路板朝着高密度、高集成、细线路、小孔径、轻薄化方向高速发展,线路层的线宽、间距要求越来越小,线路的精密度要求也越来越高。硫酸铜电镀在PCB电镀中占着极为重要的地位,酸铜电镀的好坏直接影响电镀铜层的质量和相关机械性能,并对后续加工产生一定影响,因此如何控制好酸铜电镀的质量是PCB电镀中重要的一环,也是很多大厂工艺控制较难的工序之一。 今天100唯尔教育小编就结合100唯尔教育VR仿真课程来介绍下电镀铜的相关知识。 一、酸性镀铜原理 电镀就是利用化学电解原理,在特定的金属表面上镀上一薄层特定的金属或合金的过程。酸性镀铜又叫牺阳极法镀铜,电镀时,镀层金属Cu为阳极,阳极Cu得到两个电子被氧化成阳离子进入电镀液;PCB板为待镀的金属制品做为阴极,电镀液中的Cu2+阳离子在PCB板Cu金属表面失去两个电子被还原形成Cu。 电镀铜层具有良好的导电性、导热性和机械延展性等优点,是印制电路板(PCB)制造中不可缺少的关键电镀技术之一。 印制电路板电镀铜有全板镀铜、图形线路镀铜和微孔制作镀铜等,常用的镀液有硫酸盐镀液、焦磷酸直镀液和氰化物镀液,而目前比较常用的是酸性硫酸盐镀液。 二、工艺流程: 浸酸→全板电镀铜→图形转移→酸性除油→二级逆流漂洗→微蚀→二级→浸酸→镀锡→二级逆流漂洗→逆流漂洗→浸酸→图形电镀铜→二级逆流漂洗→镀镍→二级水洗→浸柠檬酸→镀金→回收→2-3级纯水洗→烘干。 1.浸酸 浸酸的目的是除去板面氧化物,活化板面,一般浓度在 %,有的保持在10%左右,主要是防止水分带入造成槽液硫酸含量不稳定。 在操作中,要注意控制浸酸时间,不可太长,以防止板面氧化。对于酸液,在使用一段时间后,如酸液出现浑浊或铜含量太高时应及时更换,防止污染电镀铜缸和抄板板件表面。浸酸用的硫酸一般应选用CP级硫酸。 2.镀液配制 酸性硫酸铜镀液具有分散能力和深镀能力好、抄板电流效率高、成本较低等优点,使其在印制板制作中的应用非常广泛。酸性硫酸盐铜镀液一般由硫酸铜(CuSO )、硫酸(H2SO )、盐酸(主要作用是氯离子Cl-)和有机添加剂等组成。硫酸铜是主盐,是溶液中Cu2+离子的主要来源,配制时要注意控制硫酸铜浓度。 以上,就是100唯尔教育关于电镀铜的部分内容了。 获取VR仿真课程 长按识别下方二维码,下载APP之后注册就可以购买平台VR仿真课程。 方法2、在电脑上下载100唯尔教育网桌面客户端后注册使用教学云平台资源。 因为虚拟现实仿真操作实训算力要求,建议使用独立显卡的PC端学习。

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