数字化工厂介绍资料ppt课件.ppt

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1、Company6 June 2022Location制造过程管理制造过程管理 (MPM)数字化工厂数字化工厂目录“数字化工厂”的概念1234汽车(供应商）解决方案国内外企业的成功案例效益分析“数字化工厂”产生的背景 制造业对一个国家的经济和政治地位至关重要,以及它在21世纪工业生产中的决定性的地位和作用，很多国家尤其是美国等西方发达国家都把制造业发展战略列为重中之重。 随着各种现代制造技术与软件系统产生、研究与实践的不断深入，“数字化工厂”(MPM)技术与系统也就应运而生了， “数字化工厂”技术与系统作为新型制造技术与系统，是制造业迎接21世纪挑战的有效手段，有助于解决目前存在的以下一些问题:

2、 1.MPM的概念(Manufacturing Process Management)1.MPM的概念(Manufacturing Process Management)制造系统投资较大，在系统正式建立与运行之前，难以对这些系统建立后所取得的效益及风险进行确实有效的评估； 不能在产品设计开发的各个阶段，把握产品制造过程各个阶段的实况，不能确实有效地协调设计与制造各阶段的关系，以寻求企业整体全局最优效益;难以在产品正式投产与上市之前，完成产品的设计与生产规划，模拟出产品的制造、使用等未来全过程，发现可能存在的问题(可制造性、成本、效益与风险等);难以准确评估工厂的制造潜能;“数字化工厂”的IT背

3、景结构CAD/PDM“what”ERP/MES“when + where”Bill of Materials(BOM)specific “what”ProductStructurefamily of “whats”做什么做什么怎么做怎么做在哪做，何时做在哪做，何时做产品数据管理产品数据管理企业资源管理企业资源管理UGPRO/ECATIA工艺规划生产线规划MPM模拟仿真模拟仿真 生产线规划生产线规划工艺设计工艺设计(eMS)资源资源零件零件操作操作(工艺工艺)CAD/PDM“what”ERP/MES“when + where”Bill of Materials(BOM)specific “wha

4、t”ProductStructurefamily of “whats”“数字化工厂”制造制造“服务器服务器”The eMPowerTM 数字化工厂应用软件数字化工厂应用软件为制造商及其供应商提供了一个制造工艺为制造商及其供应商提供了一个制造工艺平台，使企业能够对整个制造过程进行设平台，使企业能够对整个制造过程进行设计，模拟仿真和管理，并将制造信息及时计，模拟仿真和管理，并将制造信息及时地与相关部门，供应商共享，传递与发布地与相关部门，供应商共享，传递与发布。虚拟制造虚拟制造 并行工程并行工程统一的底层数据库规划包规划包规划模块 解决方案的结构体系解决方案的结构体系工程包工程包人机工程 生产线仿

5、真生产线仿真工位布局，工位布局，机器人仿真机器人仿真, 干涉检查干涉检查实施及协作实施及协作协同作业协同作业eM-Doc时间规划生产计划生产线规划规划管理工艺规划变更管理成本分析文件传输制造网络服务器结构体系结构体系工艺规划包工艺规划包规划设计包规划设计包工艺规划工艺规划生产线设计生产线设计混产规划混产规划资源平衡资源平衡工时管理工时管理变更管理变更管理 成本分析等成本分析等CADCAM / PDMMicrostation Autocad工厂/生产线(工位)资源工厂布局工厂布局 生产线布局生产线布局动态装配动态装配工位仿真 人机工程工程模拟工程模拟仿真包仿真包生产生产&物流物流仿真包仿真包 产

6、能分析仿真产能分析仿真计划调度规划仿真计划调度规划仿真协同作业包协同作业包质量检测包质量检测包制造过程管理的构架制造过程管理的构架MPM拥有专业的汽车制造过程解决方案白车身白车身喷漆喷漆总装总装冲压冲压覆盖了汽车生产的所有制造过程覆盖了汽车生产的所有制造过程冲冲 压压白白 车车 身身 总总 装装动动 力力 系系 统统喷喷 漆漆质质 量量：工艺规划手段陈旧落后工艺规划手段陈旧落后产品的制造规划基本上以人工手段为主，所有的策划过程如工艺规划、工时分析、工位布局、生产线行为分析、物流性能分析、焊接管理、工程图解、产品配置管理、产品变更管理、工程成本分析等都以传统的方式进行。各过程的人员，各自进行设计

7、，再经过协调综合形成最后方案，各个过程极易造成联系疏散孤立，特别是相关工艺信息的查询，传输上，基本上以纸样、磁盘为媒介，没有统一的数据平台。 不具备完善的项目风险控制机制不具备完善的项目风险控制机制项目的立项，实施过程中没有很好的仿真手段来对工程风险进行预测，在多项项目的立项，实施过程中没有很好的仿真手段来对工程风险进行预测，在多项目方案优选时不能对特定参数进行量化的精确对比。目方案优选时不能对特定参数进行量化的精确对比。项目协同能力差项目协同能力差同一工程项目所涉及的各个专业间的联系、协调、信息沟通，协作水平只有依同一工程项目所涉及的各个专业间的联系、协调、信息沟通，协作水平只有依靠协调人员

8、的经验来决定，而且很难对以往的工艺，工装设备重复利用并进行标靠协调人员的经验来决定，而且很难对以往的工艺，工装设备重复利用并进行标准化储备准化储备。没有成熟的工艺规划系统和工艺规划数据平台。没有成熟的工艺规划系统和工艺规划数据平台。利用利用“数字化工厂数字化工厂”软件建立一个完整的规划和制造工艺软件建立一个完整的规划和制造工艺信息平台，利用此信息平台规划和工艺人员可方便地进行信息平台，利用此信息平台规划和工艺人员可方便地进行信息查询，如针对某一焊点，在系统中可以快捷地查询到信息查询，如针对某一焊点，在系统中可以快捷地查询到与此焊点相关的零件，焊枪，操作工位，工装卡具，并可与此焊点相关的零件，焊

9、枪，操作工位，工装卡具，并可分析此焊接操作的时间及成本。分析此焊接操作的时间及成本。 应用工艺模型应用工艺模型 在哪个操作中进行点焊在哪个操作中进行点焊? ? 哪个零件被焊接哪个零件被焊接? ?Practical Administration - 3Practical Administration - 3l 应用此解决方案进行工艺设计。如根据输入的产品零件信息，装配信息和工厂资源信息编制制造工艺规划应用此解决方案进行工艺设计。如根据输入的产品零件信息，装配信息和工厂资源信息编制制造工艺规划和工艺流程设计并进行工艺检查。和工艺流程设计并进行工艺检查。T h e P ro c e s s M o

10、d e l P la tfo rm.零 件 (Part)资 源 (resources)操 作 (operations) l 实现产品变更管理，可对不同配置的车型或经过设计更改的车实现产品变更管理，可对不同配置的车型或经过设计更改的车型实现动态的和及时的工艺信息更改，从而在生产过程中对因产品型实现动态的和及时的工艺信息更改，从而在生产过程中对因产品更改引起的工艺更改进行精确的管理和控制。更改引起的工艺更改进行精确的管理和控制。进行焊接管理，如对焊枪，变压器，控制器，电缆，机器人，工装卡具等进行进行焊接管理，如对焊枪，变压器，控制器，电缆，机器人，工装卡具等进行优化选择，管理并实现标准化工作。优化

11、选择，管理并实现标准化工作。 l 利用利用“数字化工厂数字化工厂”软件可编制各种工艺文件，如焊接工程图解（焊接操作图册）软件可编制各种工艺文件，如焊接工程图解（焊接操作图册） ，白车身制造流程，工艺规划，成本核算，工时分析等文件，白车身制造流程，工艺规划，成本核算，工时分析等文件，2D生产线及工位布局图等。生产线及工位布局图等。l l 实现相关部门的制造信息共享，信息的及时发布与沟通，提高协同工作的效率与工作实现相关部门的制造信息共享，信息的及时发布与沟通，提高协同工作的效率与工作质量。质量。自动进行投资计算自动进行投资计算在规划设计时进行成本分析在规划设计时进行成本分析自动生成各种报表自动生

12、成各种报表-设计规划-成本分析-生产线产量-操作顺序-排产排产计划总成本,单项成本变量l l l 通过网络以电子文档的形式及时发布工艺信息和工作指导通过网络以电子文档的形式及时发布工艺信息和工作指导网络协同制造的文件报告网络协同制造的文件报告全面的制造过程管理全面的制造过程管理软件具有统一的数据库统一的数据库 工工 厂厂 生生 产产 线线 单单 元元 操作操作工作指导工作指导/工程实施工程实施制造过程设计制造过程设计项目评审及检验项目评审及检验立项立项MPM制造过程管理制造过程管理具有层次性的信息协作具有层次性的信息协作虚拟制造流程虚拟制造流程产品信息制造过程设计1998 Events Whi

13、ch Tecnomatix Intends to Participate#OfficeEventEvent TypeDate StartDate EndPlacePurpose of Participation (e.g. PR, Lead Generation etc.)Space booked1Europe SmauCADMarch 11, 1998March 14, 1998Milano, Italy202Europe ExpoCADMarch 10, 1998March 12, 1998Madrid, Spain203Europe MicadMarch 17, 1998March 20

14、, 1998Paris, France274Europe BIEMHMarch 18, 1998March 23, 1998Bilbao, Spain155Europe CeBITMarch 19, 1998March 25, 1998Hannover, Germany456Europe BiennaleApril 15, 1998Paris, France157Europe IndustrieApril 20, 1998April 25, 1998Hannover, Germany308Europe CIMNov. 30, 1998Birmingham, UK309Europe CAD Sh

15、owGeteborg, Scand.2010Europe ControlMay 12, 1998May 15, 1998Sinsheim, Germany11Europe MetavJan. 16, 1998Jan. 20, 1998Dusseldorf, Germany12Europe EuroMoldDec. ?, 98Frankfurt, Germany13Europe BimuOct. ?, 98Milano, Italy14Europe CitaSep. ?, 98Bilbao, Spain15JapanDesign Engineering & Manufacturing Solut

16、ions Expo/ConferenceExhibitionJune 17, 1998June 19, 1998Tokyo (Big Sight), Japan16JapanDigital Engineering Summit (TBD)SeminarFeb. or March1 dayJapan (TBD)together with DENEB, Adept, EAI, Tecop. (Main: case study, academic view)17JapanNihon Tecnomatix User Forum 1998SeminarJuly 2, 1998July 3, 1998Ho

17、tel Nikko Tokyo, Japan18JapanNihon Tecnomatix Korena User Forum 1998SeminarTBDTBDKorea (TBD)trying to plan19JapanInteligent Facory Automation System Show 98 KoreaExhibitionSep. 25, 1998Sep. 29, 1998Koex, Koreatrying to plan20USA2122232425成本分析 IDTask Name1Panel-Shop2Product management3Project managem

18、ent4User Interface5program generation6User practices repository7UPR Design8UPR Coding9UPR Unit test10UPR System test11User Practices Engine12UPE Design13UPE Coding14UPE Unit test15UPE System test16Structure Analyzer17SA Design18SA Codingcddde1,e2,e3e1,e2,e3e1,e2,e3ff12 981 992 993 994 995 996 997 99

19、8 999 9910 9911 9912 99r1st Quarter2nd Quarter3rd Quarter4th Quarter项目计划项目计划文件装配分析工艺过程仿真人机工程分析人机工程分析细节规划生产线仿真生产线仿真工厂装焊线解决方案装焊线解决方案 - 应用于白车身生产准备和应用于白车身生产准备和生产线规划生产线规划 提供了完整的白车身制造工程的规划,设计,管理及项目跟踪的团队协同制造环境. 主要解决白车身焊接生产线的工艺规划，焊接管理，焊接仿真和装焊线的布局，同时应用物流模块对整个生产线进行物流分析和优化。.项目开始项目开始概念确认概念确认 设计检验设计检验项目确认项目确认 白车

20、身制造过程描述白车身制造过程描述 工程工程工程概念概念规划概念规划费用评估费用评估加工加工焊接计划焊接计划工位布置工位布置装配流程装配流程设备采购设备采购生产流程控制生产流程控制控制细节设计控制细节设计加工设备设计加工设备设计工艺细节设计工艺细节设计工位细节设计工位细节设计采购计划和设备采购计划和设备工艺文件工艺文件设备测试及购买设备测试及购买设备规划设备规划管理经营管理经营革新管理革新管理计划管理计划管理 网络化的协同制造企业和最佳的项目管理流程网络化的协同制造企业和最佳的项目管理流程工程细节工程细节生产线建立及平衡生产线建立及平衡评估及计划优化评估及计划优化工艺过程工艺过程白车身装配工作流

21、程建立主要工位 (MWC)Work Performed with eM Planner BIWWork Performed with on various Sub-CellseM-PlannereM-WeldRobcad/UnixProcess Planning & Processdata management3D feasibility study, Geo gun searchRough design of Gun, ToolingWorkcell simulationCreate robot paths & OLP白车身解决方案的构成CAD Unix/PCDetailed design

22、and drawings of Gun, Tooling/PC28 总装解决方案总装解决方案 - 应用于总装的工艺规划应用于总装的工艺规划 提供了完整的总装制造工程的规划,设计,管理及项目跟踪的团队协同制造环境. 主要解决总装生产线的工艺规划，多车型混线生产管理，复杂的物流仿真优化，根据定单的排产计划和总装线的布局。.总装计划流程总装计划流程首次生产线平衡主要变量设计主要操作分配操作定义采购概念检验物流计划编制计划和资源分配生产线流程验证工位和操作设计工艺文件工作流程布置与计划之间进行通信把生成的工作流程发送到车间管理变更管理计划管理 网络化协同制造企业网络化协同制造企业的项目及更新管理的项目

23、及更新管理工程工程规划规划操作操作总装解决方案的功能：总装解决方案的功能：减少了用于验证装配可行性的模型数量，对复杂的装配干涉问题进行仿真，早期预测和消除工程风险在规划过程中考虑了多种方案的优选早期的人机制造环境的考虑解决多车型同线混装的工艺方案设计和排产计划的制定 效益：效益：减少了生产原型减少了工程冲突发生率装配工艺的早期验证简单安全的装配路径可根据定单安排生产优化总装生产线的物流系统缩短生产准备周期发动机解决方案发动机解决方案 - 应用于发动机的机加工工应用于发动机的机加工工艺规划和发动机总装装配工艺规划艺规划和发动机总装装配工艺规划 提供了完整的发动机机加工和装配工艺规划,仿真,管理及

24、项目跟踪的团队协同制造环境. 主要解决发动机机加工生产线和装配生产线的工艺规划，加工策略优选，刀具和工装卡具优选与NC刀路仿真和机加工线/装配先的线平衡，同时应用物流模块对整个生产线进行物流分析和优化。. 产品详细设计发动机制造工艺过程管理在生产中的实现产品功能定义概念设计CAE产品前期设计产品设计完成模具设计机加工工艺过程规划机加工工艺过程仿真验证工艺过程验证工艺过程仿真车间工艺资源设计加工设计装配工艺过程规划装配工艺过程仿真生产实施发动机解决方案的效益发动机解决方案的效益缩短项目时间缩短项目时间 （针对新产品）（针对新产品） 产品产品 协同工艺设计协同工艺设计 并行工并行工程程 降低投资成

25、本降低投资成本 缩短生产线的调试时间和提高产量缩短生产线的调试时间和提高产量加工特征自动识别，利用典型经验知识库，提高加工精度，减少新的刀具和卡具的设计制造，创建标准化的工作流程和进行信息共享通过制造工艺规划部门与产品设计部门的充分协作，可避免不必要的设计更改，有利于充分利用现有的和标准化的制造资源和工艺模板进行新产品的工艺规划和制造减少和优化机床的数量与布局换刀次数最小化减少机床工作台面的旋转减少刀具无效运动的时间和距离优化操作次序进行数控仿真，减小工程风险进行生产线平衡分析和优化进行生产线物流优化 冲压模块冲压模块- -冲压生产线仿真与模具运动校核冲压生产线仿真与模具运动校核 对喷漆进行仿

26、真，优化漆膜厚度和喷漆路径 优化选择喷漆工具 对自动化的喷漆线进行快速精确的工艺规划PaintingeM-Plant物流仿真模块原理物流仿真模块原理应用仿真工具,可以对复杂的生产制造系统进行模拟仿真优化并可以进行快速有效的分析验证真实的制造系统真实的制造系统模型模型 验证验证分析分析分析结果量化分析结果量化仿真模型仿真模型用于真实制造系统的结论用于真实制造系统的结论结果转换结果转换对复杂的制造体系进行快速建模（如车对复杂的制造体系进行快速建模（如车身线，总装线，发动机线等）身线，总装线，发动机线等）对生产线的制造能力进行评估对生产线的制造能力进行评估分析和优化生产线的缓冲区尺寸分析和优化生产线

27、的缓冲区尺寸找出瓶颈点并进行优化找出瓶颈点并进行优化制定最佳的物流控制策略制定最佳的物流控制策略定义精确的制造系统参数，如生产线实定义精确的制造系统参数，如生产线实际需要多少工人，设备，控制器等际需要多少工人，设备，控制器等AUDICOMAUABB SuppliersKolton BarHMSMSXJS McNamaraCOMAUGermanyFAW一汽集团一汽集团EDAGCOMAUITALY一汽大众一汽大众SAICSAIC上海汽车工业集团上海汽车工业集团SAICSAIC一汽大众一汽大众： OEM PPHPPHPPHCPHCPHCPHCPHUnder bodyClosures Side Par

28、tsFraming TDH每一个车型项目都由一个每一个车型项目都由一个 PPH和四个和四个 CPHs共同完成共同完成PPH 工艺设计部门工艺设计部门CPH 生产线制造安装商生产线制造安装商TDH 工具设计部门工具设计部门 获得的收益获得的收益：生产准备时间减少到生产准备时间减少到4-6周周产品投放市场的时间周期减少到产品投放市场的时间周期减少到16-18个月个月使使75%的车型通过公用制造平台进行柔性制造的车型通过公用制造平台进行柔性制造与与 Daimler (德国德国)进行技术信息，制造系统和工艺经验德共享进行技术信息，制造系统和工艺经验德共享用少于用少于25天的时间进行车型制造的生产线转换

29、天的时间进行车型制造的生产线转换增加增加50%的单车利润的单车利润每年减少每年减少 20%的规划投入的规划投入每年减少每年减少5% 装配成本装配成本 在日本尼桑的成功应用在日本尼桑的成功应用） 在在 德德 国国： 在在 德德 国国： 在在 德德 国国： Audi 在在 法法 国国： ： ： ： ：如何获取最佳效益? 提高制造工艺规划水平对当前的工艺经验进行捕捉并进行重复利用（在将来的项目中）在项目开展的早期对所存在的风险和错误进行检验，沟通和改进可以在5天时间内完成生产线的初步规划， 过去则需4-6周 减少项目投资成本应用此软件可快速，准确和高效地对项目进行投资评估对典型工艺和资源数据进行重复

30、利用应用标准化的工艺模板和工艺经验 减少无效的重复劳动 减少项目流程时间用先进的软件解决方案取代了人工的手工劳动在对工装卡具的数据验证后可立即进行这些制造资源的设计制造在项目早期阶段使各个部门的人员进行信息共享减少投资成本提高工艺质量:减少项目时间 价值评估价值评估 减少操作成本 减少投资成本 提高工艺质量 减少项目时间 减少生产准备时间 减少产品转换的制造时间 生产能力生产能力操作成本操作成本 生产能力由以下因素生产能力由以下因素制约制约:减少项目时间减少项目时间产品面市时间产品面市时间 (从设计冻结从设计冻结到投放市场到投放市场)生产准备时间生产准备时间 (ramp-up time)在同一

31、条生产线上进行在同一条生产线上进行不同车型的制造不同车型的制造卓越的物流供应管理卓越的物流供应管理瓶颈管理瓶颈管理 缓冲区容量设计管理缓冲区容量设计管理制造费用由以下因素制约制造费用由以下因素制约:每个项目中的人工时间每个项目中的人工时间质量成本质量成本投资成本投资成本空间利用率空间利用率生产制造的直接成本生产制造的直接成本厂房建设的生产线运转厂房建设的生产线运转的成本的成本产品制造速度产品制造速度库存管理水平库存管理水平生产能力生产能力 制造费用制造费用 = 利润利润产品投放市场的时间变化产品投放市场的时间变化资料源于资料源于 : : 华尔街周刊华尔街周刊 & & 美国密西根管理协会美国密西

32、根管理协会50504040303020201010产品投放市场的时间产品投放市场的时间 ( (月月) )GenerationGeneration48M 36M(很容易达到)2 2 36M 24M(进行工程改进)3 3 24M 12M(应用虚拟制造)24241 1 在生产规划和工程制造阶段的收益在生产规划和工程制造阶段的收益 在生产规划和工程制造阶段的收益在生产规划和工程制造阶段的收益期待的收益期待的收益: ( 可避免发生的成本费用可避免发生的成本费用 ) 减少减少15%的项目规划成本的项目规划成本 以以 $70M 的总装项目为例的总装项目为例, 可节省可节省 $10.5M的项目规划费用的项目规

33、划费用 15% 的总节省费用体现在第一个项目中为的总节省费用体现在第一个项目中为 = $1.57M 减少减少 5% 的项目投资成本的项目投资成本 供应商供应商40% = $22.4M 减少工程更改减少工程更改 通过网络对设计进行验证通过网络对设计进行验证 典型工艺的重复利用和标准化典型工艺的重复利用和标准化 - 5% -$1M 工装卡具工装卡具 30%$16.8M 对焊枪，卡具的重复利用对焊枪，卡具的重复利用 减少错误发生率减少错误发生率进行变更监控进行变更监控 提高工装设计的可靠性提高工装设计的可靠性 - 6% -$1M人工工时人工工时25%= $ 14M 电子工艺过程表电子工艺过程表 减少

34、装配强度减少装配强度 将错误率最小化将错误率最小化 - 5% -$0.6M场地成本场地成本5% = $2.8M 通过仿真提高空间利用率，通过仿真提高空间利用率，改善物流设计方案改善物流设计方案 使场地设计与工艺设计同步使场地设计与工艺设计同步进行进行 - 2% -$0.5M例：项目总投资为例：项目总投资为 -$56 M + 目标产量=1500 辆/天25% TP rate50% TP rate75% TP rate 瓶 颈 瓶 颈1. 德国宝马（BMW）汽车：减少工艺规划时间减少工艺规划时间 (22 %)减少项目规划时间减少项目规划时间 (50%)减少规划工作量减少规划工作量 (10 %)减少规划投资减少规划投资 (5%)减少多系列产品规划投资减少多系列产品规划投资 (5 %) l 80（planner）*$120,000(planner cost/year)*20%(increase productivity)=$1,900,000（一百九十万美圆）（一百九十万美圆） l 生产准备期间生产准备期间 $33,000,000$33,000,000（三千百万美圆）（三千百万美圆） Company6 June 2022Location谢谢 谢谢