江峰
江达发索科技(上海)有限公司 广东省广州市 510630）
摘要：随着现代科技的发展，越来越多的企业在进行现代化转型，其中工厂的数字智能化升级是企业现代化转型的重点，但对于传统制造业工厂，往往因为各种历史原因，实现数字智能化存在诸多困难。本文将数字智能化升级分为四个级别进行探讨，为企业的现代化转型提供了参考思路。
关键字：数字智能化升级；数字化；智能化；信息化；现代化转型
一．引言
随着计算机信息技术的发展，为完成现代化转型，越来越多的企业开始进行数字智能化升级的尝试。制造业企业的工厂的数字智能化往往是重中之重，但传统制造业企业存在着工厂设施设备年代久远、管理方式落后等问题，升级还伴随着工厂的数字智能化改造，使企业不知从何处着手。本文着重从数字智能化升级的四个级别进行探讨，旨在为企业的现代化转型提供参考思路。
二．传统制造业工厂存在的问题
1.工艺设计中的数据交换问题。因工艺设计评估未使用专业CAM软件，或使用的软件与上下端软件数据存在不兼容问题，数据需要转换后才能使用，使得数据只能单向流动，转换时还会造成部分信息的丢失。
2.工艺设计缺少前期的验证手段。工艺前期规划时，无法直观的反应生产现场状况，其中可能存在的诸如安装操作空间不足、产能分配不均、产线空间浪费等问题。
3.现场展开的工艺资料不直观。在传统制造业的生产现场，指导操作人员的工艺资料主要还是只有文字表格、工程图、设备照片等平面信息，无法全面的反应设计意图。
4.对于企业现存的老旧设备，企业无法将其纳入数字智能化升级的管理体系中。
工厂数字智能化升级不仅可以解决上述问题，还可进一步实现工厂运行的高度自动化，减少企业生产的人力物力成本，大幅提供生产效率。
三．工厂数字智能化升级的概念
工厂数字智能化升级一般包含了数字化、信息化、智能化三个方面的升级改造。其中包含云计算、大数据、物联网、工业软件、智能设备、激光扫描、工业监控等多个方面的现代化技术。
数字化升级是指对企业的设计数据、设备、厂房、配套设施进行数字化管理。信息化升级是指打通这些数字化管理数据传递的信息流，使其在企业的各个部门中能够畅通无阻的进行流动。智能化升级是通过软件、设备设施的智能化，实时采集监控数据，掌握生产现场情报，实现自动化预警和处置异常情况的功能。
四．工厂数字智能化升级的四个级别
工厂的数字智能化包含多个方面的升级改造，需要制定一份长期的计划，传统制造业企业可以考虑按照以下四个级别来逐步推进工厂数字智能化的升级改造。
1.软件级别的数字化
数字智能化升级中，企业首先需要根据自身的生产状况，评估并导入的合适的CAM软件。导入的软件或可深度配合现有上下端软件，或在整个企业层面导入全新的设计系统，以保证包括CAM数据在内的各种数据可以自由的在整个企业内流动。如果企业预定导入全新的设计系统，首推全生产流程级别，打通企业所有部门间配合的整合平台服务，实现全企业的数据流的统一管理。
2.设备级别的数字化
设备级别的数字化，主要是将设备进行数字模型化，运用这些设备模型在CAM软件中进行工艺模拟、仿真和评估。设备的初步模型化，只需反应出设备的外观外形尺寸即可。而更进一步的模型化，则需要精确的反映出设备的各个输入输出接口、作业相关可动部件、内外传感部件等信息。设备的数字化主要有以下三个途径：
2.1新购设备或近期导入的设备可要求生产商直接移交获得设备模型，企业可根据获得的模型直接导入到自己的CAM软件系统中进行运用。
2.2对于无法从生产商获得模型的设备，可采用实物测绘的方式进行手动建模。该方法适用于任何设备，但通过该方法获得的设备数据精度较低，且耗时较长。
2.3通过激光扫描仪对设备进行扫描，得到点云数据后，再配合逆向建模软件的方式进行设备的数字化，可得到精度较高的设备模型。该方法主要是针对外形、功能复杂的设备，所得到的模型数据精度较高，在后续数字智能化运用中也能发挥更多元的作用。
3.工厂级别的数字化
工厂的数字化主要是厂房建筑和配套设施管路的数字化。鉴于目前厂房施工主要是依照2D的施工图纸来进行的，一般企业很难获得全面准确的3D化厂房模型，因此有必要自行对厂房进行实际测绘和建模。目前主流的方式也是靠激光扫描加逆向建模的方法来进行的，这种方法耗时短，精度高，且在该过程中，可将工厂的配套设施管路信息同时制作出来，为后续的数字智能化运用，提供良好的参考数据。
4.全面数字化的改造
当现有工厂的所有信息都完成了数字化建模后，就需要进一步实现全面的数字化改造了。这就涉及到数字智能化管理中心的建设和设备设施的智能化改造。
数字智能化管理中心的建设，可通过配备相关的服务器硬件设施，并和前述的软件平台进行深度整合，完成工厂数字智能化管理的基础建设。为了监控工厂中各个设备设施的运行状态，对于单个设备，企业需要导入智能化设备或进行现有设备智能化的改造，比如可针对设备温度、运行速度、溶液浓度、电流电压等参数，对设备的传感器进行智能化改造或追加，并通过联网将采集的参数输出到数字智能化控器中心以便于实时监控。对于整条产线或厂房的运行状况，可通过在厂房内配置智能化监控设施来实现环境的监控，还可配置智能监控相机，针对设备或加工后的产品进行监控，分析诸如设备运行状态、产品表面不良、自动尺寸检测等特定的项目，达到实时监控产线运行状态的目的。
五．数字智能化工厂改造的价值
数字智能化工厂的升级可按在上述的四个级别分开或同步进行，每个级别都会产生相应的价值，使企业在升级过程中就能逐步看到升级的效果。
软件级别的升级可以保证企业内部数据畅通无阻的流动。其次，平台服务的全面导入，可将工艺信息3D可视化并直接展开到各个作业现场，使得现场操作人员获得的信息与设计人员处于同一平台，避免因信息差带来的错误认知或操作。
设备级别的数字化完成后，工艺设计人员就可在设计前期，通过对各工艺环节的仿真模拟，预判在实际生产中可能出现的加工、安装、物流等问题，优化作业参数，保证工艺设计的可靠性和高效性。
厂房级别的数字化完成之后，可实现诸如单个设备的搬迁路径、安装空间模拟、工艺调整的前期仿真、多条产线的空间配置优化、配套管路设施的走线布局优化等功能，最终可大幅优化厂房的规划布局，更加高效的进行生产管理。
最终通过全面数字化的改造，可实时对整个厂房、产线进行多方位的监控，在减少现场作业人员的同时，可实时动态的了解产线、设备运行状况，产品品质状况等。在产线运行出现异常时，可快速找到问题节点，并通过预案，实现自动调节，使得整个厂房的生产实现高度的自动化。
六．结语
传统企业数字化的改造是一项长期工程，通过本文的分析，为传统制造型企业提供了一种分级别进行数字智能化升级的思路。企业每进行一部分的数字智能化升级，都能获得相应生产效率的提升，只要能制定合适的升级计划，并切实完成每个级别的数字智能化升级，企业现代化转型的最大难点将迎刃而解，使其在全球化的竞争中始终立于优势地位。
参考文献：
[1]孙浩.三维数字化工厂在石化企业的建设及应用[J].信息系统工程,2021(01):18-19.
[2]李修明,赵成龙,齐萌蒙.面向数字化工厂建设的数据应用研究[J].数字技术与应用,2021,39(05):70-72.
作者简介：
江峰（1985.10— ），男，白族，湖南省桑植县人，本科，江达发索科技(上海)有限公司，技术人员，研究方向：机械设计制造及其自动化。