天拓分享 | 数字化工厂规划利器-PlantSimulation
发布日期:
2021-09-28

运筹帷幄之中,决胜千里之外

在追赶“工业4.0”的路上,很多制造企业在新工厂的建设初期,已经开始构建未来数字化工厂的蓝图。在企业进行数字化工厂整体规划设计之初,最重要的就是对于工厂的布局、物流和厂房的设计,因为这些内容关系到工厂建成后的“硬指标”,如产能、投资规模和未来的发展可持续性,西门子以成都数字化工厂,即西门子工业自动化产品成都生产研发基地(以下简称“SEWC”)作为样板工程,意在展示数字化制造如何改写工业,同时通过数字化的仿真技术,在工厂建设初期将未来工厂的各项指标全部进行数学模拟和量化,保证工厂的后续建设质量。

仿真技术已成为运筹规划、预测决策、战略研究、系统分析、宏观及微观管理等领域的有效工具。正因为计算机仿真技术的可量化性、可实验性和快速性,使仿真技术比其他分析工具更有说服力,且直观性更强。今天我们就来聊一聊数字化工厂的规划利器。

1、仿真规划优势

利用PlantSimulation 的三维工厂设计和可视化技术,用户能够以批判的眼光审视工厂设计、布局和安装流程。这是通过使用“数字对象”实现的,数字对象可用来表示工厂内的所有资源, 从传送带、夹层和起重机到集装箱、 AGV和操作人员,都可以用它来表示。通过将三维布局技术与数字对象相结合,创建厂房布局的速度远远快于典型的二维方法。

借助 PlantSimulation进行工厂设计与优化,企业除了能够更快地制作工厂模型,并确保在投产前使这些模型以最高的效率运转。通过让工程师在虚拟工厂中看到设计成果,可使企业避免浪费宝贵的资源来解决现实工厂中的问题。

PlantSimulation将工厂规划与仿真工具结合起来,进而加深对于具体工厂配置下的实际工作流程和原料周转的了解。通过这种方法,可以用交互方式分析多个制造流程和布局方案,从而为作出有依据且更明智的决策提供信息基础。

改进物料搬运

PlantSimulation对工厂物流进行分析和优化,根据物料的流动距离、频率和成本提升工厂的生产效率。此工作通过参照厂房布局,对零部件运送路线信息、物料储存需求、物料搬运设备规格以及零部件包装信息等数据进行评估和分析来完成。

优化产量

利用产量仿真来优化决定生产系统产能的参数。PlantSimulation通过将厂房布局与事件驱动型仿真结合在 一起,促进了这种优化的实现。这样可以快速开发和分析多个生产方案,从而消除瓶颈、提高效率并增加产量。

2、数字化工厂规划的量化依据


在进行数字化工厂规划之初,我们不得不考虑以下几个问题:


1. 工厂的场地、设备、人员能不能应付规划的产能目标?

2. 生产车间、缓存区、库房各需要多大面积?

3. 车间需要多少设备?如果需要引进大型或高价设备,那么该引进何种设备?多大性能的设备? 设备能否最大化利用?

4. 车间需要多少工人?工人的班次如何安排?

5. 工厂物流配送系统如何建设和调度?

6. 多种设计方案如何选择?

以上问题,通过对工厂物流系统仿真可以完全实现数字化工厂的方案评估与设计优化。

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Plantsimulation主要功能

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量化输出数字化工厂规划模型

3、典型案例


从外观上看,宝马X6拥有标准化的SUV身材:高挑的车身、较大的离地间隙。X6的推出着力强调了轿车的舒适性和跑车的高性能,宝马在X6的身上植入了X5和6系跑车的各自优点。


>>(1)某大型汽车轴承加工企业

1、验证多种工厂布局规划策略,对每条产线的进行产能瓶颈分析。

2、物流配送路线及效率验证,对各产线物料配送时间进行优化调度。

3、自动化线体设备利用率分析。

4、工装配线人员效率分析,验证人员配置数量对产线产能的影响。


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某大型汽车轴承加工企业

收益


1、不同布局方案的产能数据横向对比,优中选优。

2、通过对设备利用率、阻塞率分析,优化设备配置,减少了不必要的设备投入。

3、全面优化装配人员的数量,制定最优班次组合。

4、优化物料配送策略,对自动化物流设备的投入发挥出最大效益。

 

>>(2)某重型设备加工企业

1、验证物流对产能的影响,各工序利用率及阻塞率分析。

2、仿真AGV物流配送策略实现,考虑避让、提前准备等。

3、对不同季节的产能变化制定不同的物流方案。

4、验证产线缓冲区备料数量对产能的影响。

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某重型设备加工企业

收益


通过方案仿真验证,减少大型设备1台,增加AGV1辆,提高了物料50%周转速度,降低直接成本300W,生产效率提升30%。




>>(3)某钢铁加工企业

1、对工厂无人天车的调度策略进行了测试和方案优化,优化了天车数量和调度控制系统,消除物流瓶颈,保证生产设备效率最大化;

2、模拟出工厂天车和周转仓库的库位变化,优化调整仓库库位配置,提升仓库利用率;

3、引入设备及天车故障率及故障调整策略,保证工厂整体健康运行;

4、多种物流策略智能组合,针对不同数量和类型的订单进行排产优化,最大化发挥无人天车的作用。

5、实时反映工厂整体健康指数,动态展示设备产能、故障、库位、天车、AGV等状态和效率变化,为工厂调度管理提供科学量化的决策依据。

6、打造数字孪生工厂,从智能决策到现场执行管理,数字化仿真和真实工厂不断进行迭代优化,建立起工厂智能运行长效机制。

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某钢铁加工企业

以上,介绍了在数字化新工厂规划过程中,如何通过数字化的仿真手段为企业提供科学的决策依据,帮助企业快速的实现数字化进程。


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