制造业数字化转型的实战路线图

时间:2019-09-10 来源:www.0419fc.com

2019-08-29 11: 58: 43每日果粉

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2015年,中国发布了制造动力战略第一个十年行动计划《中国制造2025》,这是中国部署和全面实施制造强国的战略文件。

按照《中国制造2025》的战略,中国正在加速推动新一代信息技术和制造技术的整合。核心是智能制造,专注于智能设备和智能产品的开发,促进生产过程的智能化,培育新的生产方法,全面提高企业的研发和生产。管理和服务的智能水平。

从商业和技术的角度来看,制造业数字化转型的内涵是实现整个制造业价值链的智能化,贯穿于研发,工艺规划,制造,采购,仓储,营销,服务等方面。方面,在产品的设计和制造。在使用的生命周期中,实现产品的不断创新,通过以云服务的形式提供软件,根据需要实现应用软件的变化,通过设计实现个性化设计,通过数字化设计和制造集成,通过智能传感设备的集成实现定制生产,产品性能的不断提高。即:

IT基础设施服务:构建基于智能传感器和边缘计算的智能传感系统,构建基于虚拟化和云计算技术的IT基础设施服务;

个性化设计:通过互联网获取个性化用户需求,通过灵活灵活的组织设计,制造资源和生产流程实现低成本的大规模定制;

智能生产:从单一机器到生产线,车间甚至整个工厂的智能决策和动态优化,显着提高整体工艺效率,提高质量和降低成本;

服务转型:提供产品运营实时监控,提供远程维护,故障预测,性能优化等服务,促进产品设计优化,实现企业服务转型;

数字化管理:通过设计,生产,售后资源共享,实现业务协同与工作协调的协同平台,实现制造业务的全过程监控与管理。

根据上述总体目标,我们将探索制造业的数字化转型路线图,以及设计和制造的核心流程。

1.如何构建用于制造数字化转型的IT基础架构?

制造业数字化转型的前提是建立一个传感系统,通过智能传感器,边缘计算等捕捉工厂的基础数据。

在工业互联网的基础上,实现车间设备,生产线,工厂和产业链的互联,实现互联工厂;

基于物联网技术,实现物理世界的数字识别,提高数控设备与数字技术的比例;实现设备,流程,流程和人员的数字化。

然后,制造业的数字化转型需要强大的IT基础架构支持,包括灵活的IaaS云计算平台和3D设计SaaS云计算平台。

如何构建灵活的IaaS云计算平台?

首先,服务器,网络和存储虚拟化技术用于构建底层计算资源池,网络资源池和存储资源池。然后,通过云资源管理平台以服务方式提供池化资源。

最佳实践是服务器虚拟化架构可以使用ESXi,Hypervisor或KVM。存储虚拟化架构可以使用集中存储或分布式存储。网络虚拟化架构可以采用SDN。云资源管理平台可以使用vCloud,Axure或Openstack。实现IT基础架构服务的自动化一站式交付。

另一种最佳实践方案是使用基于云计算平台的docker构建容器云,以快速向用户提供基础架构服务。

如何构建一个三维设计SaaS云计算平台?

三维设计SaaS平台支持个性化设计等业务场景。其核心目标是借助图形加速系统以设计的形式为设计人员提供3D设计软件。关键技术是分享高性能GPU,3D图形加速和远程虚拟桌面。

技术实现原理是三维图形加速软件重新封装OpenGL图形库,使本地用户能够调用远程GPU资源,多个用户同时共享GPU资源。通过远程虚拟桌面,设计人员可以共享三维设计软件的使用,以改善设计协作。能力,设计部门可以协作开发相同的产品并解决地理跨度问题。

技术实现过程是三维设计软件的应用主机接收客户端发送的请求,执行高性能数据计算,生成2D图形,三维图形加速软件所在的渲染主机使用本地图形处理卡对命令执行3D数据计算。并且渲染服务,完成3D渲染任务以及渲染主机获得的最终图形通过远程虚拟桌面传输到客户端。

最佳实践是服务器使用高性能图形工作站作为计算资源,DCV 3D图形加速软件提供专业的3D数据计算和渲染服务,3D设计软件如Inventor和Alias用于高性能数据计算,以及远程可以使用虚拟桌面。 Realvnc,客户端通过浏览器,DCV端站,RealVNC客户端访问SaaS平台,并获得DCV渲染的3D图形结果。

另一种情况是使用Autodesk的Fusion云计算平台构建3D设计云计算服务。

2.如何进行个性化设计和智能制造?

个性化设计和智能制造要求在概念阶段,充分考虑个人需求,以用户体验为中心,重塑公司设计,制造模式,精确行动,敏捷运营,生态协同和组织授权,工业自动化和信息高度集成,即,整合网络信息和物理系统,并基于资源,信息,商品和人员构建CPS(网络物理系统)。

业务模型基于设计信息,生产信息,用户使用和反馈信息的高度智能集成,并通过智能手段生成需求。设计人员根据基本设计数据进行智能用户参与设计,然后直接设计设计。转化为生产信息和执行,完成智能和灵活的生产。然后,为用户提供产品的沉浸式体验营销,最后通过智能互联智能产品提供产品作为面向服务的售后服务,完成产品的整个生命周期。

那么你如何设计自己的?

个性化设计的业务流程是设计师根据订单进行数据建模和设计,通过模拟或3D打印,获得真实触觉和感觉的反馈,验证设计,开发和提高产品创意,自由设计迭代。在此过程中,我们需要实施标准化,序列化和模块化的概念,以支持大批量客户定制或产品定制。

什么是技术实施流程?

首先,企业需要使用SaaS云计算平台进行研发设计服务,通过平台提供的CAD设计,CAE仿真和CAM流程设计,Inventor和Alias等完整设计流程的软件服务,并使用PDM和PLM来管理研发设计过程。基于前瞻性产品开发,产品概念设计和产品三维数字模型的建立;

然后,产品的完整三维数字模型贯穿产品的设计和制造环节,建立虚拟数字样机,并深入应用虚拟仿真和拓扑优化技术;从生命周期的维度集成每个链接的信息,例如用于过程设计的3D模型,利用制造过程,并且PLM,ERP,MES,WMS和其他系统无缝连接。

个别设计最佳实践的方案是将分析工具应用于基于组件加载的压力分析和拓扑优化,拓扑优化以识别和移除不影响零件刚性部分的材料,并满足功能和性能。在这些要求的基础上,在各种结构优化的解决方案中发现具有相同功能和性能要求但重量更轻的结构,从而实现轻量且创新的设计。然后,使用3D打印构建这些复杂结构,以实现整个创新过程。

3D打印的最佳实践是通过FDM,PolyJet,立体光刻,激光烧结,金属粉末层熔化等技术路径,使用工程塑料,高性能塑料,光敏树脂,金属(钛,钴)等材料。模型印刷。

那么,如何智能地制作?

该产品系统基于产品设计,结合工厂三维设计和物流仿真工具,系统地规划了整个生产线上工业机器人的工作路径和工作周期,推动了智能工业机器人的灵活制造。

业务流程是在产品设计转移到准备部门后,准备部门准备产品所需的材料,并将材料装入智能生产线。生产线上的智能机器人访问网络信息和数据,独立切换生产模式,取代生产。材料,智能生产线上的个性化流程转移,机器人智能装配根据产品设计和工艺要求,完成生产。

3.如何改造服务?

服务转型包括两部分。一种是通过物联网,大数据,云计算和人工智能等下一代技术将企业服务从设备生产和销售转移到设备维护和诊断服务,以实现业务流程和业务模式。转型,帮助用户“使用设备,管理设备”,提高设备利用效率,降低企业管理成本;二,开发智能营销,设计完整的消费体验流程,通过智能采集,挖掘和分析数据,构建认知数字系统。

依托物联网和云计算技术的发展,通过在产品上安装传感器,收集产品运行数据,实时监控产品性能和质量,工程师和技术人员将充分了解当前的产品运行状态,从而进行预防性维护,该服务被分层并作为附加服务提供给客户,转换为真正的产品即服务。

智能营销的最佳实践是基于数据的洞察和分析,以实现对核心客户群数量,消费频率和消费频率的准确统计,为消费者提供个性化和智能化的服务,并扩展到商店营销。应用,通过数据分析,人工智能等数字技术创建营销和推广系统。

4.如何进行数字化管理?

制造企业数字化管理的内涵是建立生产管理控制系统和运行管理系统,实现设计协调、计划协调、供应协调和工厂协调、智能调度和智能化。日程安排。

数字化管理的技术内涵是应用信息系统,根据业务需求和战略、生产过程链生命周期管理等内容,实现对设计、调度、生产、销售、服务等方面的管理。环境管理活动。

技术实现是在生产过程中整合各种制造资源,支持用户在线进行生产计划和任务管理,根据设计文件和设备信息进行生产调度;管理生产订单、采购订单。材料、材料和零部件进出仓库,以及质量报告。在生产过程中,可以在线查看设备状况和加工进度,在线质量管理确保最终产品满足要求;实现对生产到销售各个环节的管理,帮助企业获得规范的业务流程管理。从云端获取规范,并增强业务实践。能力。

最佳实践是建立生产控制系统和运营管理系统,包括ERP、制造企业生产流程执行系统(MES)、高级生产计划和调度系统(APS)、主数据管理(MDM)和人力资产管理系统。S.(HCM)、客户关系管理系统(CRM)、企业资产管理系统(EAM)、供应商关系管理系统(SRM)、业务流程管理系统(BPM)等满足制造过程资源管理和生产主要要求的系统如行政管理、资源数据收集与管理、生产执行过程管理、生产资源保障、生产过程中的设备、人员、材料管理等。

总体而言,制造业数字化转型是一个完美的闭环,包括智能感知、智能决策、智能生产、智能服务、智能分析(事后)、深度学习等过程。

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作者简介:郭昆山,中国第一代Java程序员,拥有20年的IT开发和管理经验,曾在软副总经理分部工作,曾组织,策划,设计,开发,推广中国三大登陆萨斯Oil Exploration Cloud管理着一个40人的业务部门,每年亏损400万美元,盈利600万美元。

关于EAWorld:微服务,DevOps,数据治理,移动架构原创技术共享。

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2015年,中国发布了制造动力战略第一个十年行动计划《中国制造2025》,这是中国部署和全面实施制造强国的战略文件。

按照《中国制造2025》的战略,中国正在加速推动新一代信息技术和制造技术的整合。核心是智能制造,专注于智能设备和智能产品的开发,促进生产过程的智能化,培育新的生产方法,全面提高企业的研发和生产。管理和服务的智能水平。

从商业和技术的角度来看,制造业数字化转型的内涵是实现整个制造业价值链的智能化,贯穿于研发,工艺规划,制造,采购,仓储,营销,服务等方面。方面,在产品的设计和制造。在使用的生命周期中,实现产品的不断创新,通过以云服务的形式提供软件,根据需要实现应用软件的变化,通过设计实现个性化设计,通过数字化设计和制造集成,通过智能传感设备的集成实现定制生产,产品性能的不断提高。即:

IT基础设施服务:构建基于智能传感器和边缘计算的智能传感系统,构建基于虚拟化和云计算技术的IT基础设施服务;

个性化设计:通过互联网获取个性化用户需求,通过灵活灵活的组织设计,制造资源和生产流程实现低成本的大规模定制;

智能生产:从单一机器到生产线,车间甚至整个工厂的智能决策和动态优化,显着提高整体工艺效率,提高质量和降低成本;

服务转型:提供产品运营实时监控,提供远程维护,故障预测,性能优化等服务,促进产品设计优化,实现企业服务转型;

数字化管理:通过设计,生产,售后资源共享,实现业务协同与工作协调的协同平台,实现制造业务的全过程监控与管理。

根据上述总体目标,我们将探索制造业的数字化转型路线图,以及设计和制造的核心流程。

1.如何构建用于制造数字化转型的IT基础架构?

制造业数字化转型的前提是建立一个传感系统,通过智能传感器,边缘计算等捕捉工厂的基础数据。

在工业互联网的基础上,实现车间设备,生产线,工厂和产业链的互联,实现互联工厂;

基于物联网技术,实现物理世界的数字识别,提高数控设备与数字技术的比例;实现设备,流程,流程和人员的数字化。

然后,制造业的数字化转型需要强大的IT基础架构支持,包括灵活的IaaS云计算平台和3D设计SaaS云计算平台。

如何构建灵活的IaaS云计算平台?

首先,服务器,网络和存储虚拟化技术用于构建底层计算资源池,网络资源池和存储资源池。然后,通过云资源管理平台以服务方式提供池化资源。

最佳实践是服务器虚拟化架构可以使用ESXi,Hypervisor或KVM。存储虚拟化架构可以使用集中存储或分布式存储。网络虚拟化架构可以采用SDN。云资源管理平台可以使用vCloud,Axure或Openstack。实现IT基础架构服务的自动化一站式交付。

另一种最佳实践方案是使用基于云计算平台的docker构建容器云,以快速向用户提供基础架构服务。

如何构建一个三维设计SaaS云计算平台?

三维设计SaaS平台支持个性化设计等业务场景。其核心目标是借助图形加速系统以设计的形式为设计人员提供3D设计软件。关键技术是分享高性能GPU,3D图形加速和远程虚拟桌面。

技术实现原理是三维图形加速软件重新封装OpenGL图形库,使本地用户能够调用远程GPU资源,多个用户同时共享GPU资源。通过远程虚拟桌面,设计人员可以共享三维设计软件的使用,以改善设计协作。能力,设计部门可以协作开发相同的产品并解决地理跨度问题。

技术实现过程是三维设计软件的应用主机接收客户端发送的请求,执行高性能数据计算,生成2D图形,三维图形加速软件所在的渲染主机使用本地图形处理卡对命令执行3D数据计算。并且渲染服务,完成3D渲染任务以及渲染主机获得的最终图形通过远程虚拟桌面传输到客户端。

最佳实践是服务器使用高性能图形工作站作为计算资源,DCV 3D图形加速软件提供专业的3D数据计算和渲染服务,3D设计软件如Inventor和Alias用于高性能数据计算,以及远程可以使用虚拟桌面。 Realvnc,客户端通过浏览器,DCV端站,RealVNC客户端访问SaaS平台,并获得DCV渲染的3D图形结果。

另一种情况是使用Autodesk的Fusion云计算平台构建3D设计云计算服务。

2.如何进行个性化设计和智能制造?

个性化设计和智能制造要求在概念阶段,充分考虑个人需求,以用户体验为中心,重塑公司设计,制造模式,精确行动,敏捷运营,生态协同和组织授权,工业自动化和信息高度集成,即,整合网络信息和物理系统,并基于资源,信息,商品和人员构建CPS(网络物理系统)。

业务模型基于设计信息,生产信息,用户使用和反馈信息的高度智能集成,并通过智能手段生成需求。设计人员根据基本设计数据进行智能用户参与设计,然后直接设计设计。转化为生产信息和执行,完成智能和灵活的生产。然后,为用户提供产品的沉浸式体验营销,最后通过智能互联智能产品提供产品作为面向服务的售后服务,完成产品的整个生命周期。

那么你如何设计自己的?

个性化设计的业务流程是设计师根据订单进行数据建模和设计,通过模拟或3D打印,获得真实触觉和感觉的反馈,验证设计,开发和提高产品创意,自由设计迭代。在此过程中,我们需要实施标准化,序列化和模块化的概念,以支持大批量客户定制或产品定制。

什么是技术实施流程?

首先,企业需要使用SaaS云计算平台进行研发设计服务,通过平台提供的CAD设计,CAE仿真和CAM流程设计,Inventor和Alias等完整设计流程的软件服务,并使用PDM和PLM来管理研发设计过程。基于前瞻性产品开发,产品概念设计和产品三维数字模型的建立;

然后,产品的完整三维数字模型贯穿产品的设计和制造环节,建立虚拟数字样机,并深入应用虚拟仿真和拓扑优化技术;从生命周期的维度集成每个链接的信息,例如用于过程设计的3D模型,利用制造过程,并且PLM,ERP,MES,WMS和其他系统无缝连接。

个别设计最佳实践的方案是将分析工具应用于基于组件加载的压力分析和拓扑优化,拓扑优化以识别和移除不影响零件刚性部分的材料,并满足功能和性能。在这些要求的基础上,在各种结构优化的解决方案中发现具有相同功能和性能要求但重量更轻的结构,从而实现轻量且创新的设计。然后,使用3D打印构建这些复杂结构,以实现整个创新过程。

3D打印的最佳实践是通过FDM,PolyJet,立体光刻,激光烧结,金属粉末层熔化等技术路径,使用工程塑料,高性能塑料,光敏树脂,金属(钛,钴)等材料。模型印刷。

那么,如何智能地制作?

该产品系统基于产品设计,结合工厂三维设计和物流仿真工具,系统地规划了整个生产线上工业机器人的工作路径和工作周期,推动了智能工业机器人的灵活制造。

业务流程是在产品设计转移到准备部门后,准备部门准备产品所需的材料,并将材料装入智能生产线。生产线上的智能机器人访问网络信息和数据,独立切换生产模式,取代生产。材料,智能生产线上的个性化流程转移,机器人智能装配根据产品设计和工艺要求,完成生产。

3.如何改造服务?

服务转型包括两部分。一种是通过物联网,大数据,云计算和人工智能等下一代技术将企业服务从设备生产和销售转移到设备维护和诊断服务,以实现业务流程和业务模式。转型,帮助用户“使用设备,管理设备”,提高设备利用效率,降低企业管理成本;二,开发智能营销,设计完整的消费体验流程,通过智能采集,挖掘和分析数据,构建认知数字系统。

依托物联网和云计算技术的发展,通过在产品上安装传感器,收集产品运行数据,实时监控产品性能和质量,工程师和技术人员将充分了解当前的产品运行状态,从而进行预防性维护,该服务被分层并作为附加服务提供给客户,转换为真正的产品即服务。

智能营销的最佳实践是基于数据的洞察和分析,以实现对核心客户群数量,消费频率和消费频率的准确统计,为消费者提供个性化和智能化的服务,并扩展到商店营销。应用,通过数据分析,人工智能等数字技术创建营销和推广系统。

4.如何进行数字化管理?

制造企业数字化管理的内涵是建立生产管理控制系统和运行管理系统,实现设计协调,规划协调,供应协调和工厂协调,智能调度和智能调度。

数字化管理的技术内涵是信息系统的应用,根据业务需求和策略,生产过程链生命周期管理等内容,实现管理的设计,调度,生产,销售,服务等管理活动。

技术实现是将各种制造资源整合到生产过程中,支持用户在线进行生产计划和任务管理,根据设计文件和设备信息进行生产调度;管理生产订单,采购材料,进出仓库的材料和零件,以及质量报告。在生产过程中,可以在线查看设备条件和加工进度,在线质量管理确保最终产品符合要求;实现对生产到销售的各个方面的管理,帮助企业从云中获取标准的业务流程管理规范,并增强业务实践。能力。

最佳实践是构建生产控制系统和运营管理系统,包括ERP,制造企业生产过程执行系统(MES),高级生产计划和调度系统(APS),主数据管理(MDM)和人力资产管理系统。 (HCM),客户关系管理系统(CRM),企业资产管理系统(EAM),供应商关系管理系统(SRM),业务流程管理系统(BPM)等系统,以满足制造过程中的资源管理和生产执行管理,资源数据收集和管理,生产执行过程管理,生产资源保证以及生产过程中设备,人员和材料管理等要求。

一般来说,制造业的数字化转型是一个完美的闭环,包括智能传感,智能决策,智能生产,智能服务,智能分析(事后),深度学习等过程。

作者简介:郭昆山,中国第一代Java程序员,拥有20年的IT开发和管理经验,曾在软副总经理分部工作,曾组织,策划,设计,开发,推广中国三大登陆萨斯Oil Exploration Cloud管理着一个40人的业务部门,每年亏损400万美元,盈利600万美元。

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