發布日期：2022-07-14 點擊率：91
在許多工廠和工業中，數字化工廠已經在產品開發過程中成為一個集成的部分，而且對于中小企業來說，其重要性也日漸增加。
一個集成的過程鏈——從產品創意到生產——，需要一個無縫的處理過程，從數字工廠到實際的工廠。這需要技術型的開發環境，能將工廠生產周期中的所有環節都能規劃和合并起來。
制造工廠對市場需求的響應速度的快慢，是成功與否的重要因素。需要能快速適應目前的生產設備和生產狀況的改變。新的工廠必須能快速設立，而且還需具有高水平的規劃，高可靠性和高質量。同時，在成本增長的壓力下，生產力也必須增加。
能解決這些問題的，且已經建立或已經得到驗證的方案，就是數字工廠，它能將產品開發和生產過程計劃聯系在一起。在未來，在數字工廠的范圍內，數字工程提供方法，支持所有生產過程中的工藝段，從工廠計劃到電氣和機械設計，一直到虛擬運行和對工廠維護和服務的支持。
所有的數據都輸入配置工具和軟件。產品創造的整個過程，都由數字化規劃成整體的生產過程。
轉換
當計劃、開發和建立一個工廠
，各個不同的部分都有不同的軟件工具。計劃階段由初始數據開始，如部件列表、采購條件等類似滾軸傳送機的資源。隨著在工廠開發過程的不斷深入，產生或指派的數據就越來越多。在機械設計階段，資源的基本數據被定義，如驅動或傳感器、流量圖表（電動、氣動或液壓），以及2D和3D模塊。然后電氣設計增加更多的數據，如電氣元件、I/O，以及一些必須的軟件模塊。所有這些不同的數據由不同的專業軟件工具產生。數據產生后被存儲在相對應的數據庫內。目前，在過程中存在的缺陷是，不同軟件工具和它們數據之間的不完全融合。用戶需要一個方案，能將所有的配置數據綜合起來，支持一次性數據輸入，并保證數據在所有軟件中的一致性。必須可能改變參數和數據的設置，無須專門的軟件工具。
適用模塊
配置軟件主要的功能是結構化模塊和它的數據模塊。在模塊設計的規劃階段，很有必要詳細地考評數字工廠和工藝環境的需求，特別是IT的支持。以下是一些比較重要的因素：一個數字化工廠通常需要基于用戶的工藝。每個工藝的每一分步，都要在組織單元中被規劃好；為實現優化，工藝隨時需要改變，或根據新的環境重新適應；對于過程優化來說，標準的資源的重要性不斷提高；這個同時簡化了配置工廠維護；資源通常根據它們在工廠中的特性定義。資源之間的的關系也需被仔細的定義。
能通過軟件實現的生產力水平的高低，是根據每個工藝被支持的程度來的確定，以及，現有的系統環境能規劃的程度確定。這意味著，基本的功能必須能保證運作，而且功能能在過程的中進行擴展；工廠的整體規劃可看成是各個不同的范疇通信的一個中央樞紐，涉及了不同人群眾，如客戶、工廠工程公司，操作員等。
以下的重要模塊標準建立在如下這些觀點的基礎上：集成至現有過程環境的開放性；囊括新的功能的延展性；支持標準資源和資源組；以資源間的技術的關系構成數據庫；集成工廠規劃，支持相關的但屬于不同范疇各部分之間的通信。
結構模塊
數字化工程的配置工具的結構必須能支持開放性和可擴展性。數據界面須能在XML的輸入/輸出界面中應用，能實現大量的數據同其他軟件工具間的交換和同步。對于并行的配置任務，相關的軟件工具間的雙向的數據交換是必須的。改變標記、數據信息、明確標簽（甚至對外部系統采集來的數據）是定義XML方案的中心元件。
擴展性是通過功能性界面來保證的。擴展套件能通過這些界面加載。這些套件提供更強大的功能和數據機構，能分析現有的配置數據。例如，用戶能為其自身的發電機增加PLC程序，或其他軟件工具。作為可選增加項，擴展性套件能從供應商處獲得。
數據模塊
創造一個數據模塊需要規劃分層式的工廠結構，數據庫的使用，以及根據不同的標準搜索到的所有的性能。以下描述僅僅說明了數據模塊的局部，其對促進生產力的增長起到相當重要的作用。
工廠元件，例如工作站、傳送帶和傳感器等，都在采用了電子資源方式進行了規劃。有了端口，用戶能描述工廠各個部分之間的關系。這可以包括所有特有部件的關系（例如，傳送帶由皮帶、傳感器和馬達組成），以及功能化結構關系，如在不同傳送機之間的原料流。
此外，某些資源，包括各種數據，共同描述了各種特性。例如，可以是傳送器參數部分的PLC程序，如傳送器速度和相關連續控制。此外，數據能提供界面定義，被指定成資源的端口。這個指定從文字上提供了資源的所謂的“插頭和插座”功能。基于這些功能，有可能通過一個信號端口產生各種必要的信號關系。
規劃型工廠的配置
如上所述，工廠規劃是技術導向型過程的重要因素之一。這就是說，自動化方案的圖形化的配置是數字化工程概念的重要組成部分。這一概念包括了將工廠設計計劃融入配置環境。資源的模版，包含各種數據，并能在數據庫中得以使用。這些都放置在規劃中，并相互連接。然后，原料流能被設置（不同資源之間的上游/下游關系），不同的功能組，如PLC區域，控制臺區域、緊急停車電路、操作模式組等。
數字化工程方式能形成基于規劃的所有資源的配置，而且還能描述各個資源間的關系。在囊括了工廠規劃后，用戶得到工廠技術的整體觀點，可用于清晰地描述工程和各個功能。
連接軟件工具的各個項目能通過專業的程序產生器自動建立，同時也能保證高質量（相對于手工編程方式）。
類真實模擬
在工程環境中，下一步就是虛擬試運行。這里，曾使用在基于規劃的工廠配置中的虛擬工廠模型，現在由真實的自動化技術轉換并控制。自動化技術中不僅包含了硬件，也包含了軟件。這個階段，虛擬的試運行成為一個
類真實的模擬，不需要建立真正的工廠。采用這種方法，用戶能在真正運行前檢測并消除任何工廠配置中的故障。
虛擬運行需要什么？
第一步，測試生成的軟件項目，在一個模擬的環境中，用工廠的虛擬的數據模型實現。其次，保證軟件在真實的PLC上能運行。此時，相互連接的現場設備仍然是虛擬的。然后，真正的操作員控制臺能被集成在整個環境中，以確保操作員提前控制工廠。也就是說，虛擬的元件由真正的工廠元件一步一步來替代。
虛擬運行確保早期設計階段高質量的配置方案。這也意味著在實際的工廠運行中需要的時間更少。
用戶支持工廠現場
另外，對于工程環境，還有一個重要的步驟，用戶需要支持工廠現場。工廠規劃將被包括在HMI系統中。通過連接工廠規劃和工廠的過程信號，用戶能對工廠的整體有個相當清晰的整體觀點。所有來自自動化系統的信息，如診斷信息，都直接在工廠規劃上清晰的顯示出來。
未來之路
數字化工程能使同一的方法、應用方式和過程，并采用統一的數據庫。即，這個新的工程方法，能減低成本，減少規劃時間，提高功能模塊的可靠性。從數據工廠到真正的工廠的轉化中，很重要的一個方面歸功于先進的各學科之間、各個部門之間的協同工作。
我們已經在集成工程的發展中，取得的初步的進步，但前方的路仍然很長。
