運(yùn)籌帷幄之中，決勝千里之外

在追趕“工業(yè)4.0”的路上，很多制造企業(yè)在新工廠的建設(shè)初期，已經(jīng)開始構(gòu)建未來數(shù)字化工廠的藍(lán)圖。在企業(yè)進(jìn)行數(shù)字化工廠整體規(guī)劃設(shè)計(jì)之初，最重要的就是對(duì)于工廠的布局、物流和廠房的設(shè)計(jì)，因?yàn)檫@些內(nèi)容關(guān)系到工廠建成后的“硬指標(biāo)”，如產(chǎn)能、投資規(guī)模和未來的發(fā)展可持續(xù)性，西門子以成都數(shù)字化工廠，即西門子工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品成都生產(chǎn)研發(fā)基地(以下簡(jiǎn)稱“SEWC”)作為樣板工程，意在展示數(shù)字化制造如何改寫工業(yè)，同時(shí)通過數(shù)字化的仿真技術(shù)，在工廠建設(shè)初期將未來工廠的各項(xiàng)指標(biāo)全部進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬和量化，保證工廠的后續(xù)建設(shè)質(zhì)量。

仿真技術(shù)已成為運(yùn)籌規(guī)劃、預(yù)測(cè)決策、戰(zhàn)略研究、系統(tǒng)分析、宏觀及微觀管理等領(lǐng)域的有效工具。正因?yàn)橛?jì)算機(jī)仿真技術(shù)的可量化性、可實(shí)驗(yàn)性和快速性，使仿真技術(shù)比其他分析工具更有說服力，且直觀性更強(qiáng)。今天我們就來聊一聊數(shù)字化工廠的規(guī)劃利器。

1、仿真規(guī)劃優(yōu)勢(shì)

利用PlantSimulation 的三維工廠設(shè)計(jì)和可視化技術(shù)，用戶能夠以批判的眼光審視工廠設(shè)計(jì)、布局和安裝流程。這是通過使用“數(shù)字對(duì)象”實(shí)現(xiàn)的，數(shù)字對(duì)象可用來表示工廠內(nèi)的所有資源， 從傳送帶、夾層和起重機(jī)到集裝箱、 AGV和操作人員，都可以用它來表示。通過將三維布局技術(shù)與數(shù)字對(duì)象相結(jié)合，創(chuàng)建廠房布局的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于典型的二維方法。

借助 PlantSimulation進(jìn)行工廠設(shè)計(jì)與優(yōu)化，企業(yè)除了能夠更快地制作工廠模型，并確保在投產(chǎn)前使這些模型以最高的效率運(yùn)轉(zhuǎn)。通過讓工程師在虛擬工廠中看到設(shè)計(jì)成果，可使企業(yè)避免浪費(fèi)寶貴的資源來解決現(xiàn)實(shí)工廠中的問題。

PlantSimulation將工廠規(guī)劃與仿真工具結(jié)合起來，進(jìn)而加深對(duì)于具體工廠配置下的實(shí)際工作流程和原料周轉(zhuǎn)的了解。通過這種方法，可以用交互方式分析多個(gè)制造流程和布局方案，從而為作出有依據(jù)且更明智的決策提供信息基礎(chǔ)。

改進(jìn)物料搬運(yùn)

PlantSimulation對(duì)工廠物流進(jìn)行分析和優(yōu)化，根據(jù)物料的流動(dòng)距離、頻率和成本提升工廠的生產(chǎn)效率。此工作通過參照廠房布局，對(duì)零部件運(yùn)送路線信息、物料儲(chǔ)存需求、物料搬運(yùn)設(shè)備規(guī)格以及零部件包裝信息等數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估和分析來完成。

優(yōu)化產(chǎn)量

利用產(chǎn)量仿真來優(yōu)化決定生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)能的參數(shù)。PlantSimulation通過將廠房布局與事件驅(qū)動(dòng)型仿真結(jié)合在?一起，促進(jìn)了這種優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)。這樣可以快速開發(fā)和分析多個(gè)生產(chǎn)方案，從而消除瓶頸、提高效率并增加產(chǎn)量。

2、數(shù)字化工廠規(guī)劃的量化依據(jù)

在進(jìn)行數(shù)字化工廠規(guī)劃之初，我們不得不考慮以下幾個(gè)問題：

1. 工廠的場(chǎng)地、設(shè)備、人員能不能應(yīng)付規(guī)劃的產(chǎn)能目標(biāo)？

2. 生產(chǎn)車間、緩存區(qū)、庫(kù)房各需要多大面積？

3. 車間需要多少設(shè)備？如果需要引進(jìn)大型或高價(jià)設(shè)備，那么該引進(jìn)何種設(shè)備？多大性能的設(shè)備? 設(shè)備能否最大化利用？

4. 車間需要多少工人？工人的班次如何安排？

5. 工廠物流配送系統(tǒng)如何建設(shè)和調(diào)度？

6. 多種設(shè)計(jì)方案如何選擇？

以上問題，通過對(duì)工廠物流系統(tǒng)仿真可以完全實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工廠的方案評(píng)估與設(shè)計(jì)優(yōu)化。

Plantsimulation主要功能

量化輸出數(shù)字化工廠規(guī)劃模型

3、典型案例

某大型汽車軸承加工企業(yè)

收益

1、不同布局方案的產(chǎn)能數(shù)據(jù)橫向?qū)Ρ?，?yōu)中選優(yōu)。

2、通過對(duì)設(shè)備利用率、阻塞率分析，優(yōu)化設(shè)備配置，減少了不必要的設(shè)備投入。

3、全面優(yōu)化裝配人員的數(shù)量，制定最優(yōu)班次組合。

4、優(yōu)化物料配送策略，對(duì)自動(dòng)化物流設(shè)備的投入發(fā)揮出最大效益。

?

>>（2）某重型設(shè)備加工企業(yè)

1、驗(yàn)證物流對(duì)產(chǎn)能的影響，各工序利用率及阻塞率分析。

2、仿真AGV物流配送策略實(shí)現(xiàn)，考慮避讓、提前準(zhǔn)備等。

3、對(duì)不同季節(jié)的產(chǎn)能變化制定不同的物流方案。

4、驗(yàn)證產(chǎn)線緩沖區(qū)備料數(shù)量對(duì)產(chǎn)能的影響。

某重型設(shè)備加工企業(yè)

收益

通過方案仿真驗(yàn)證，減少大型設(shè)備1臺(tái)，增加AGV1輛，提高了物料50%周轉(zhuǎn)速度，降低直接成本300W，生產(chǎn)效率提升30%。

>>（3）某鋼鐵加工企業(yè)

1、對(duì)工廠無人天車的調(diào)度策略進(jìn)行了測(cè)試和方案優(yōu)化，優(yōu)化了天車數(shù)量和調(diào)度控制系統(tǒng)，消除物流瓶頸，保證生產(chǎn)設(shè)備效率最大化；

2、模擬出工廠天車和周轉(zhuǎn)倉(cāng)庫(kù)的庫(kù)位變化，優(yōu)化調(diào)整倉(cāng)庫(kù)庫(kù)位配置，提升倉(cāng)庫(kù)利用率；

3、引入設(shè)備及天車故障率及故障調(diào)整策略，保證工廠整體健康運(yùn)行；

4、多種物流策略智能組合，針對(duì)不同數(shù)量和類型的訂單進(jìn)行排產(chǎn)優(yōu)化，最大化發(fā)揮無人天車的作用。

5、實(shí)時(shí)反映工廠整體健康指數(shù)，動(dòng)態(tài)展示設(shè)備產(chǎn)能、故障、庫(kù)位、天車、AGV等狀態(tài)和效率變化，為工廠調(diào)度管理提供科學(xué)量化的決策依據(jù)。

6、打造數(shù)字孿生工廠，從智能決策到現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行管理，數(shù)字化仿真和真實(shí)工廠不斷進(jìn)行迭代優(yōu)化，建立起工廠智能運(yùn)行長(zhǎng)效機(jī)制。

某鋼鐵加工企業(yè)

以上，介紹了在數(shù)字化新工廠規(guī)劃過程中，如何通過數(shù)字化的仿真手段為企業(yè)提供科學(xué)的決策依據(jù)，幫助企業(yè)快速的實(shí)現(xiàn)數(shù)字化進(jìn)程。

天拓四方以智能制造軟硬件產(chǎn)品業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)，以行業(yè)系統(tǒng)集成為重要支撐，打造數(shù)字化工廠整體解決方案和落地實(shí)施業(yè)務(wù)，全面賦能工業(yè)制造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。