一、方案背景与目标
在国家重视智能制造自主知识产权工业软件的背景下,佛山市南菱技术有限公司深耕自主研发,致力于走好工业软件国产化之路。方案以虚拟与现实空间联动为核心手段,旨在通过虚拟空间的协同工作与模拟运行,实现实体工业高效运转,赋能工业各环节与场景,助力工业高质量发展及智能制造升级,为工业软件国产化替代贡献力量。
二、智能制造系统总体框架
该系统构建了全方位的智能制造体系,涵盖多个关键环节。在智能设计层面,包含产品三维设计、数字化工艺、三维工艺仿真等,可实现产品虚拟调试与数字化作业指导;生产调度方面,依托制造执行系统(MES),开展计划排程、生产派工与生产绩效管控;同时集成企业资源管理(ERP),进行设备、能源、仓储、质量等多方面管理。通过智能数据采集器完成数据采集、协议转换与信息解析,结合实时数据库实现生产监控、异常预警、维护管理等功能,还能提供远程监控、故障分析等智能服务,助力企业实现产品全生命周期管理及智能制造。
三、行业痛点与需求
离散型制造业面临诸多痛点,如结构干涉需返工整改导致成本增加、交付期延长,电气装配效率低,停机检修影响生产效率,以及设备和信息孤岛式分布等问题。行业迫切需求解决“人 - 机 - 物”的感知交互与数实融合的“生产 - 制造 - 运行 - 优化”闭环管理,推动向数据驱动转变,实现智能制造降本增效。
四、解决方案核心内容
1. 虚拟数字化工厂平台:平台实现“由虚到实”“由实到虚”“虚实共生”三大核心功能。“由虚到实”以仓储物流系统设备虚拟调试为例,“由实到虚”以1:1构建EA211发动机产线虚拟工厂为典型,“虚实共生”则以EA211发动机产线为例,达成数据闭环、虚实协同等效果,且平台具有完全自主知识产权,可解决工业软件“卡脖子”问题。
2. 关键技术与功能:运用数字孪生3D可视化技术,实现设备数字孪生可视化100%;开展虚拟调试,提升控制系统调试效率达80%;具备工艺仿真、布局规划、生产过程预测、数字化回放等功能,还拥有智能设备库与数字孪生驾驶舱,支持PLC信号联调、AGV搬运、立体仓库等多场景虚拟调试。
3. 实施流程:以潍柴股份为例,基本流程包括导入模型、模型轻量化、设备工艺规划等前期准备,工厂布局规划与数字化仿真,虚拟调试与数字孪生创建,以及现场发布实施、与MES融合、数字化交付等后续环节,同时涉及机器人️接口、设备PLC通讯、数据库接口等技术对接。
五、实施成效与案例
1. **实施成效**:通过该方案实施,项目设计周期缩短30%,电气工程师现场调试时间减少50%,交付时间提前40%,关键设备数字孪生可视化实现100%,设备综合效率(OEE)显著提升,如部分案例中OEE达88%、90%、93.7%等。还能实现预测性维护,通过数据算法分析优化,高亮提示设备需维护部分并指导维修。
2. **典型案例**:成功应用于多个知名企业项目,如一汽大众E311数字孪生智能生产线、一汽解放桥壳智能生产线、一汽红旗VR发动机智能产线、中车(浦镇)涂装线数字化车间、徐工转台后尾单元智能车间、三一重工加工无人化生产单元、山东临工变速器壳体加工数字化生产线等,覆盖汽车、机械制造等多个领域。
六、方案价值与愿景
1. 方案价值:助力企业实时掌控生产,实现订单进度、生产工序等追溯;吸引高质客户,方便客户查看订单生产与质量数据,提高按期交货率;高效管理工人,分析工人绩效并反馈完工情况;通过大数据分析掌握企业关键KPI指标,为决策提供支持。
2. 愿景:通过《数字孪生虚拟数字化工厂设计平台》,实现复杂工业场景全域感知、孪生建模与深度仿真,达成工业系统和生产过程全要素协同管控与全局优化运行,构建人机协同、虚实互控、数实融合的新型生产方式,以定制、智能、创新助力企业数字化转型升级与降本增效。
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