摘要：随着全球经济格局变化，我国制造业低成本优势遭到削弱。新一代信息技术的发展为制造业转型升级提供了良好机遇。2015年，我国发布了《中国制造2025》战略，其中“智能制造试点示范专项行动”中提出以智能工厂为载体，以关键环节智能化为核心，将新一代信息技术融入制造业，发展智能制造，提质增效，实现制造业转型。
关键词：信息技术；转型升级；智能制造
引言
随着网络技术和信息技术飞速发展，数字化车间技术已成为先进制造技术实际制造过程的实现基础，它拓展了传统的规划设计理念，将设计规划从经验、手工方式转化为计算机辅助数字仿真与优化，使规划设计更加精确可靠，节约了时间、成本，提升了质量。
1 数字化车间相关概述
数字化车间是基于“工业4.0”的发展而建立的重要环节，智能制造的生产组织模型的具象化为数字化车间，数字化车间是基于信息互通以及生产设备网络互联的基础上，整合利用制造信息系统信息，深度融合物理系统，优化生产要素，提升生产模式效率，实现自动化和定制化生产。数字化车间将车间内的资产虚拟化，以信息流来表示车间运行情况，虚拟和现实在车间内相互映射，替代传统手工录入方式，实现技术创新。
2 数字化车间总体架构设计
综合生产运营管理、工业网络监控、数据采集分析及自动化执行物理设施等设计因素，数字化车间的系统架构可分为信息系统（软件系统）和物理系统（硬件系统）两部分。其中，信息系统的数字化平台包括产品生命周期管理（Product Lifecycle Management，PLM）系统、企业资源计划（Enterprise Resource Planning，ERP）系统、制造执行系统（Manufacturing Execution System，MES）等，物理系统的智能生产线包括现场设备层、监控与数据采集（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）系统、工业控制网络等。
（1）PLM：主要用于产品研发、产品设计等，发布相关产品工艺数据于MES，方便MES按照标准工艺指导实际生产。
（2）ERP：主要负责统筹管理企业的人员、主数据、物资需求、财务等，同时将订单计划、主数据等信息传递给MES，总体规划企业的生产和运营。
（3）MES：针对数字化车间的生产管理和执行现场，以执行生产计划为主线，实现产品、工艺、设备、质量等各种数据的输入、传递和采集，并对生产中的原料、半成品、成品等物料进行库存管理，高效、快速地服务车间实际生产，最终解决生产过程集中管控、生产可追溯性、与其他系统集成等问题。
（4）SCADA：以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统，这些设备涉及生产类可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）、输送类PLC、个人计算机（Personal Computer，PC）类设备和群控系统等。数字化车间在生产运行过程中，通过与设备层通信，实现了现场生产工艺数据、智能装备等设备状态、产品质量数据、报警信息等关键信息的监控与数据采集，并实现了可视化管理。通过接收MES的操作指令和实际物流，指导自动化层的控制和驱动，确保其顺利生产。
（5）现场设备层：包括各智能装备、工装工具、工艺设备、检测设备、机器人/传感器、物料传送系统（也称为物料配送和缓存设备系统），接受SCADA系统的指令，实现车间现场各种硬件的互联互通和自动化控制，确保其准确执行。为了实现自主安全可控的数字化生产，需要解决各装备物理机械接口、工业网络接口、嵌入式软件数据接口、信息集成接口等的结构技术、工艺自适应技术、故障自诊断等关键技术，实现数字化、信息化、网络化技术与装备技术的深度融合，完成生产线工艺装备的互联互通，改变生产制造设备的离散状态和信息“孤岛”状态，提高其生产效率和质量可控性。
3 数字化车间建设思路
3.1加入调度控制和仿真系统
使系统能对布置好的车间进行运行仿真，以检验各种设计布局是否合理。此阶段要设计智能控制对象和统计分析系统。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆智能调度对象总管车间内各种事务、按照生产计划，控制生产设备进行生产，控制生产线上的物流。可以在仿真系统中对各种生产管理调度计划进行试验，以检测避免死锁等问题。当一个具体的生产车间的布局已经完成，可以让数字化车间模拟运作，检验设计的可行性和合理性，统计分析系统记录仿真运行的各种数据、进行分析优化、对发现的设计问题进行及时的修正。由于是在电脑中仿真运行，除了设计工时外并不耗费任何成本，可以进行多种设计的试验比较，以找到最优的布局设计和调度规则。
3.2建立与车间生产全面结合的接口，进行可视化监控管理
在此阶段，设计数字化车间系统与物理系统的互连接口，通过LAN（Local Area Network）、现场总线等技术把数字化车间的指令送到现场设备上，控制设备工作状态。同时物理系统的信息也通过接口反馈给数字化车间，让数字化车间同步表现真实车间的生产状态。监控人员可以以数字化车间为接口监控工厂生产，通过可视化方式监控生产过程甚至车间内所有发生的事件；同时把数字化系统作为控制终端，对生产进行计划外的干预，以应对特殊的情况。
4 汽车行业数字化车间技术解决方案
一套针对汽车行业的数字化制造解决方案必须体现汽车制造的特点，它着眼于改进整个汽车制造流程，涵盖从动力系统到车身、涂装到最终装配及车间平面布置、一直到供应商与系统管理的所有功能。汽车全套工艺的规划设计方案包含了针对汽车全套工艺的辅助规划设计功能：冲压、焊装、涂装、总装、发动机、及零部件供应商的工艺规划。
（1）冲压工艺解决方案：解决冲压生产线的运动机构分析和干涉检查问题；
（2）焊装工艺解决方案：解决白车身焊接工艺规划和焊装生产线规划问题；
（3）涂装工艺解决方案：处理整个喷涂工艺过程，从机器人运动路径的设计、覆盖参数和厚度的确定、到仿真并把优化的程序下到生产线；
（4）总装工艺解决方案：解决总装生产线的工艺规划、多车型混线生产中的制造管理、总装物流优化和按定单排产等制造工艺问题，完成人员模拟、生产线平衡和时间流程的规划，降低制造费用；
（5）机加工工艺解决方案：解决发动机机加工生产线的工艺规划、加工策略优选、刀具和工装卡具优选、NC仿真和生产线平衡等问题。
5 汽车行业数字化车间需要注意的问题点
根据笔者的汽车焊装数字化车间项目经验，进行数字化车间的建设需注意以下问题：
（1）数字化车间建设项目应明确规划目标，结合项目预算应至少满足车间后续5～10年的发展规划，同时应考虑后续拓展车型的预留升级改造空间；
（2）数字化车间已经有较为成熟的架构，在现有设备基础上进行数字化车间建设，可根据实际需求和资金预算分步或分模块开展建设，并通过前期项目的积累对后续模块逐步优化迭代；
（3）数字化车间的建设项目应能体现显性及隐性的收益，通过项目建设周期、投资回收的预期分析、数字化建设完成后实际需求人员的整合、数字化系统的可靠性等方面综合考虑对数字化模块优先建设级别。
结语
数字化车间的解决产品设计和产品制造之间的桥梁，实现产品生命周期中的设计、制造、装配、质量控制和检测等各个阶段的功能，主要解决产品设计到制造实现的转化过程，降低设计到生产制造之间的不确定性，通过数字化的模拟提前识别并解决设计制造装配中存在的问题以缩短开发周期，从而提高车间管理系统的可靠性和便捷性。
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论文作者:陈通禧
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/10/9
标签：车间论文; 系统论文; 工艺论文; 生产线论文; 设备论文; 智能论文; 技术论文; 《基层建设》2019年第20期论文;