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介绍

一、产品简介

该三维数字化虚拟中心平台,主要由虚拟现实仿真平台、物流建模仿真平台等软件平台和中央管控中心的虚拟漫游大屏幕等软硬件综合系统组成。在已有的生产管理软件和相关硬件基础之上,搭建车间虚拟中心平台,实现工厂三维数据可视化监控,并根据实际情况调整生产计划,对产线设备状态进行管控跟踪。

二、总体技术架构

(1)统一用户入口界面设计

l 与甲方门户管理系统集成,对应建立每一应用模块的入口链接

l 形成统一的用户入口界面,实现用户的单点登录

l 设置权限管理,保留使用日志

(2)基于虚拟现实仿真平台(PE)进行车间三维布局建模与验证

l 静态布局验证及优化

l 动态层面验证产线单元规划方案的合理性

(3)基于物流建模仿真平台(PS或FS)构建物流仿真模型和方案验证

l 生产物流过程全面模拟

l 计划集成的仿真验证

(4)生产可视化管控中心与虚拟漫游

l 通过电视拼接大屏对车间生产的各个业务模块的关键业务设计及其实时统计分析数据进行分屏展示及跟踪监控。

l 主屏:实时三维数据可视化监控;

l 中屏:计划与生产跟踪(可根据实际情况进行调整)

l 小屏:产线设备状态;物流工具设备状态;三维工艺等;

三、产品能力模块

1、车间三维仿真方案

(1)三维虚拟产品

基于平台丰富的模型库,可快速搭建产品、设备、电路、管路等三维虚拟模型,并便捷创建和记录模型动画,嵌入文本文件,实现物理实体三维动态演示。服务产品设计、方案展示、产品宣传、3D电子交付手册等场景。

(2)工业培训指导

在虚拟环境中植入产品(装备)的运行原理、操作过程以及故障的诊断和排除过程,从而构造一个与实物相对应的基于知识库的虚拟系统。服务培训指导、训练考核、操作辅助等场景,实现可视化、场景化、可交互的工业培训指导。

(3)三维虚拟工厂

对物理车间进行三维建模,包括产线、立库、物流、电子看板、操作人员、中央控制室等,定义设备仿真交互属性,采用轻量化技术保证大规模场景的流畅显示,从而建立一个与实际环境1:1的虚拟工厂环境。

虚拟工厂模型,既是工厂规划的基础、又是生产过程虚拟监控的平台、还是对外展示的窗口。通过三维的虚拟工厂,对智能工厂的建设蓝图进行直观的表现和展示。

(4)离线虚拟仿真

在三维虚拟工厂环境中,动画模拟产品从订单接收到产品交付的全套生产流程,并支持:

1、人机交互和虚拟现实漫游

2、全方位展现数字化、智能化技术的应用效果

3、可进行关键工序的细节展示

(5)车间仿真规划

定义关键部件三维虚拟动画,实现车间布局或设备引入时的干涉检验。

基于已知的工艺、设备等基础数据和预先给定的生产规则,模拟生产与物流过程,对所获得的仿真数据进行计算分析,得到反映车间运作性能的统计指标,从而科学定量评估车间规划方案,并基于仿真试验和优化算法寻找更有的资源配置和生产策略等方案。

2、生产物流仿真方案

(1)规划建设方案定量仿真评估

l 产能仿真评估与分析

l 瓶颈识别与改善

l 生产线平衡分析

l 关键资源利用率分析

l 物流资源、物流频次的分析

l 仓库、缓冲区利用情况分析……

(2)方案对比或寻优

l 布局方案对比优化

l 资源配置方案对比优化

l 投料策略(生产批量、投料序列)分析

l 生产物流调度规则分析优化

(3)生产线验证与优化

分析1:

l A、B件产线平均利用率62.27%、88.39%,在生产计划时优先考虑A件

l 尽量安排A件在A1、A3线上加工,产线平衡率能达到71.7%

分析2:

l 二线组合模式2、6产能6.66%提升

l 二线组合模式2、3产能6.43%提升

l 排除三线、四线、五线组合方式

分析3:

l 最佳托盘数量为19个

l 线上托盘数超过24个会发生阻塞

生产线子模型:

机械手服务策略改进:

(4)立体仓库仿真验证与优化

分析1:

一楼库位平均利用率为74.81%,二楼库位平均利用率为78.37%,能够满足车间生产需求,并能应对外界环境原材料到达和成品运走的波动干扰。

分析2:

一楼堆垛机利用率为76%,二楼堆垛机利用率达到91%,两者能力均满足现有规划车间的出入库需求,二楼的原料入库和成品出库时应就堆垛机空闲时适时进行。

(5)物流配送仿真验证与优化

分析1:

一楼AGV平均利用率为69.6%,二楼平均利用率为76.9%,能够满足车间所有生产线的取料和收料需求。当前车间规划AGV数目可以满足日常生产需求且AGV数量不可再减少。

分析2:

使用频率最高的道路是AGV运输的必经之路或者靠近十字路口的道路,某些道路的利用频次要低一些,值得注意的是有一条道路从未有AGV经过,可以取消。

AGV物流子模型:

(6)生产计划仿真评估与优化

虚拟模型基于实时数据还原车间实时状态,基于历史数据提取车间关键特征值和运行规律,并对未来生产计划进行解析,提前预演未来可能发生的情况,实现生产计划的可行性评估和资源配置优化。

3、生产管控可视化方案

基于车间当前底层数据采集方式和MES、ERP 、PDM等业务应用系统集成模式,生产管控中心支持各类业务数据的集中展示;通过三维可视化对车间数据进行分层查询及显示。通过可视化生产管控中心,可集中显示系统效能数据、各类异常信息(订单延迟信息、设备故障及质量问题等),通过设备负荷率和在制品库存堆积等数据能够快速定位瓶颈,有利于车间人员进行高效而全局的决策方案制定,从而实现生产现场的综合管控。

(1)可视化方案总体结构

 可视化管控中心主要包括中控室的硬件设备及对应的软件系统支持,硬件包含电视拼接大屏、PC、音响等;软件部分包括MES、PDM、ERP、实时仿真引擎、现场看板管理系统等内容。

(2)数据查询与展示

在虚拟厂房三维环境中,以透明可视报告展示生产实况、设备状态、质量数据和生产实时绩效;通过二维平面及三维设备,实现同步监测与异常警示。

1)设备状态数据

实现机台设备的状态数据展示,包含机台利用率、设备信息等,使生产管控人员了解设备状态,便于对生产执行进行合理的调配,保证生产效率和质量。

2)订单数据

通过二维方式展示订单数据,了解和掌握工厂订单状态,车间管理层就可以把握车间的全局进度,对生产节点进行有效控制。

3)工艺数据

在虚拟车间汇总,通过报表等方式对已有的加工工艺数据进行展示。

4)产能数据

对机器、线体、车间不同层次的产能数据进行展示,为生产计划调度、管理等提供参考依据。

5)质量数据

通过展示检测设备所给出的质量数据,便于生产管控人员时刻掌握生产质量,及时检查加工工艺和辅助加工资源的可靠性。

6)故障报警

通过检测线体设备的故障信号, 在虚拟数字车间实现故障快速定位,系统报警提醒。

(3)虚拟融合和数据漫游

基于虚拟车间环境,实现虚拟车间漫游及数据查询,了解整体工厂的布局建设、产线的分布、加工流程展示,同时具有针对车间现场虚拟环境场景的可视化交互操作能力,查询工厂内部生产环节的状态数据,实时掌握工厂加工的动态过程。

(4)实时仿真交互

建立物理实体、信息系统与虚拟实体之间实时高效信息流,实现实时数据驱动的虚拟产品、设备、产线的运动,虚实同步。基于OPCUA等技术,实现设备和产线的虚拟同步,并实现一定的以虚控实。

(5)在线虚拟监控

基于三维虚拟工厂,通过与MES、设备监控系统集成,建立数据驱动仿真机制,实现实时生产数据驱动的三维虚拟可视化监控,即通过在三维虚拟工厂漫游,查看生产计划执行状态、设备状态、质量状态、生产历史、生产绩效等生产实况和生产实绩。

(6)远程巡检维护

虚拟工厂通过与工厂生产线IOT设备、MIS系统互联,可视化获取设备运转、检测数据,并反馈检测结果;实时记录过程数据,问责溯源,规范巡检流程。生产异常发生时,在虚拟工厂中实现快速定位和检查。

与WMS、MES、RFID等系统集成,对产品物料数量、位置在虚拟工厂中进行点检和齐套性核对。

(7)历史过程追溯

通过存储备份历史信号和数据,导入到虚拟装备、虚拟工厂中,实现历史过程的重现和追溯。