数字化工厂概念探索

1、数字化工厂概念探索上海东方申信科技发展 徐慧近两年，企业开始着手打造“数字化车间”，尤其在航空业、汽车制造业，屡有相关新闻。不同行业、企业对“数字化车间”有不同的理解，实施重点也不相同。现与大家分享一篇论文的部分内容，共同探讨数字化工厂的概念。该论文数字化车间的构建策略来自机械设计与制造，2021年第九期，作者李世杰。下面为截取的论文的部分内容。数字化车间内涵数字化车间是指以制造资源(Resource)、生产操作(Operation)和产品(Product)为核心，将数字化的产品设计数据，在现有实际制造系统的数字化现实环境中，对生产过程进行计算机仿真优化的虚拟制造方式。数字化车间技术是在高性能

2、计算机及高速网络的支持下，采用计算机仿真与数字化现实技术以群组协同工作的方式，它概括了对真实制造世界的对象和活动的建模与仿真研究的各个方面。从产品概念的形成、设计到制造全过程的三维可视及交互的环境，在计算机上实现产品制造的本质过程(包括产品的设计、性能分析、工艺规划、加工制造、质量检验、生产过程管理与控制)，通过计算机数字化模型来模拟和预测产品功能、性能及可加工性等各方面可能存在的问题。在数字化车间的设计和规划阶段各种类型的人员所关心的层次有所不同，所以将数字化车间的模拟仿真力度进行层次的划分，使不同人员在不同阶段得到不同的仿真模拟力度。经过分析，把数字化车问软件分为以下四个层次：数字化车问层

3、、数字化生产线层、数字化加工单元层、数字化操作层。1、数字化车间层对车间的设备布局和辅助设备及管网系统进行布局分析，对设备的占地面积和空间进行核准，为车间设计人员提供辅助的分析工具。2、数字化生产线层这一层要关心的是所设计的生产线能否达到设计的物流节拍和生产率。制造的成本是否满足要求，帮助工业工程师分析生产线布局的合理性、物流瓶颈和设备的使用效率等问题，同时也可对制造的成本进行分析。3、数字化加工单元层这一层主要提供对设备之间和设备内部的运动干涉问题，并可协助设备工艺规划员生成设备加工指令，再现真实的制造过程。4、数字化加工操作层对具体的上步进行详细的分析，对加工的过程进行干涉等的分析，进一步

4、对可操作人员的人机工程方面进行分析。这四层的仿真力度逐渐细化，详细到设备的一个具体的动界耐昙作。可以说通过这四层的仿真模拟，达到对制造系统的设计规划优化、系统的性能分析和能力平衡以及工艺过程的优化和校验。数字化车间总体设计数字化车间系统的最终目标是在一个数字化环境中建立相对于物理系统的数字化车间，该系统能辅助设计人员快速可视化地规划车间布局、生产流程等，得到数字化车间模型后可以进行生产调度仿真、试验各种调度方案、验证布局的优劣，使车间在施工前得到充分地论证。工厂投产后，数字化车间可以和企业的ERP系统、数据库等结合，辅助管理人员管理生产，对技术人员进行指引，帮助销售人员进行演示、促进销售等。如

5、图2所示，展示了系统地总体框架。首先设计人员规划车间内各种设备、各种单位的布局。设计人员根据产品、产量等信息，设计生产工艺方案，确定生产节拍。数字化车间系统提供各类设备的模型，设计人员以全3D地可视化方式选择设备，进行布局规划。同时，系统提供构造数字化模型的工具，帮助用户导入模型。数字化车间建立后，在其上对生产进行预演仿真，验证布局是否能够提供安全的生产环境、车间内物流是否通畅生产技术和应急方案是否可行等。根据仿真的结果，通过专家系统和优化方法的辅助，修改设计、优选方案。最后优选出的方案用于指导工厂的建设施工。在车间正式施工前，在数字化车间系统上预演设备的运入和安装、生产线的组装整合、各种辅助

6、设备或区间的摆设等。这些可以保证工厂实施时能顺利进行、减少或避免施工的失误，加速车间的建设。车间投产后，数字化车间系统、ERP系统和真正的车间3个系统互相连接，辅助车间的管理运营。管理人员根据ERP系统和数据库的信息管理生产，调整生产计划、调度物流设备等；在这些决策作最后决定、发给真实车间执行前，管理人员先在数字化车间上预演，了解决策可能的执行状况。数字化车间和真实车间可以进行同步，让管理人员以可视化的方式监视生产运作，处理突发的事件，或者直接作为监控真实车间的界面，控制设备、下达命令。数字化车间系统构建策略数字化车间系统的规划是比较复杂的，不可能一次性完成这样的任务。可以分三个阶段实现该系统

7、：1、建立基本布局系统让设计人员通过可视化的方法对厂房设计，生产线布局和各种物流进行规划设计。在此阶段，需要建立其软件的基本框架。和各种车间对象的仿真模型。在此要对车间内各种对生产有直接或间接关系的设备物品进行抽象分类，并建立与之对应的对象类(class)。要建立软件的人机界面，使用户能方便的管理这些对象，对车间进行由总体到局部的布局。完成后允许用户设计和布置车间内部的布局，诸如生产线的走向，各个工位的位置，配置何种设备及如何摆放，车间内各种附件位置等。2、加入调度控制和仿真系统使系统能对布置好的车间进行运行仿真，以检验各种设计布局是否合理。此阶段要设计智能控制对象和统计分析系统。智能调度对象

8、总管车间内各种事务、按照生产计划，控制生产设备进行生产，控制生产线上的物流。可以在仿真系统中对各种生产管理调度计划进行试验，以检测避免死锁等问题。当一个具体的生产车间的布局已经完成，可以让数字化车间模拟运作，检验设计的可行性和合理性，统计分析系统记录仿真运行的各种数据、进行分析优化、对发现的设计问题进行及时的修正。由于是在电脑中仿真运行，除了设计工时外并不耗费任何成本，可以进行多种设计的试验比较，以找到最优的布局设计和调度规则。3、建立与车间的日常生产全面结合的接口进行可视化的监控和管理。在此阶段，要设计数字化车间系统与物理系统的互连接口，通过LAN、现场总线等其他技术把数字化车间的指令送到真

9、实的设备上，控制设备进行生产。同时物理系统的信息也通过接口反馈给数字化车间，让数字化车间同步表现真实车间的生产状态。监控人员可以以数字化车间为接口监控工厂生产，通过可视化方式监控生产过程甚至车间内所有发生的事件；同时把数字化系统作为控制中断，对生产进行计划外的干预，以应对特殊的情况。数字化工厂带来的新工业革命随着城市化进程的逐渐加快，人们对商品尤其是消费品的需求日新月异，市场越来越被细分。几年前，数字化工厂在人们的脑海中还仅仅是个梦想，而今天，它已经真切地实现了。它不仅能够使制造充满灵活性，而且提高了资金效率，减少新产品上市时间，因而使企业能够以有竞争力的价格提供优质的产品。制造灵活性数字化工

10、厂平台可以将工厂及其相关价值链上的厂商用统一的平台联系起来，比如，汽车工业就有很多相关产业汽车音响、汽车座椅、车灯等等的供应商。这样做的好处是，除了生产标准品外还可以根据客户订单生产客制化产品，而所用的生产时间与标准品不相上下。宝马的销售员根据客户要求向工厂下订单的同时，供应商也会得到一份相应的原料采购订单，自动化的物流系统可以将装配所需的原料自动送到装配员的手上。这种灵活性也体现在工厂的设计之初。整个工厂的设计中不再是研发、流程、机械、电气、自动化、行政各自为战，而是连成了一个可以无缝集成的模块化整体，各个模块处在相同的数据传输平台，不再有部门间的鸿沟。基于整个工厂的整体设计，各个模块的实施

11、不需要按照时间顺序进行，而是可以同时建造，极大缩短了建厂周期。提高资金效率资金是企业的血液，怎样能够使“血液”在企业中循环得更加顺畅呢？如果企业的电气主管可以预测设备在多长时间以后会出现故障，就可以减少停机时间；如果采购主管能够预测某种原料在未来几个月的采购量，就可以以更好的价格购买；如果研发主管可以预测新一代产品有哪些缺陷，就可以避免召回所引起的损失；如果客服部主管可以准确地知道用户是谁以及他的购买习惯，就可以提供更优质的服务?这一切，都可以通过数字化工厂实现。试想，如果工厂里的每一个设备能够准确地告诉你上次被维修的时间、目前运转的负荷程度、设备所处的环境等等，甚至每个工艺段可以实现自诊断、

12、自优化、自保护、自校正，那么工厂里复杂的设备管理就变成了简单的信息管理。过去的工厂是根据研发出来的产品设计方案来决定生产流程，并按序生产，一旦产品发生变化，工厂里的一切都需要改变。数字化工厂的模块化设计改善了这种情况，你只需要随时调出设计图，修改或虚拟某一个工艺段，就可以在不影响其他工艺段的情况下完成改变，甚至可以不花一分钱虚拟出整个生产流程，并看到其中可能存在的问题。缩短新产品上市时间1990年代给汽车制造商带来的另外的冲击是：全球化的市场，竞争的加剧，以及客户对物美价廉的车型更多的期待。面对这些变化，汽车制造商不得不考虑一些极为重要的问题：产品设计师要不要继续不顾市场反应，敢于拿研发经费打

13、水漂？工厂是否还能再承受长期停产的压力或者突然而来的订单变更？工厂还能再拿几百万经费只为开发一个样品吗？由此，“精益生产”成为每个制造商的口号。数字化工厂能够根据市场需求，实现产品设计、制造工艺设计、产品仿真、虚拟试生产等多个环节的数字化，即无需投资制作样品，也可模拟未来产品，并预见生产这件产品时可能遇到的问题，这可以在最大限度上节约研发的时间和费用。物流仿真软件Simio介绍因为工作的关系，对国内目前主流的物流仿真软件，分别都有不同程度的接触，如：em-plant、Quest、Flexsim、Witness及Demo3d等。最近在我们的仿真群111749993里，经常有网友提问对不同软件的对

14、比，遂想到了整理成一个系列，分别对不同的软件进行介绍，最后再进行一个比较。接上篇对Flexsim及AutoMod的介绍后，这一期整理了网上对Simio的介绍。希望对大家有所帮助。Simio软件是美国SimioLLC公司于2004年研发的新一代基于"智能对象"技术的全3D系统仿真模拟软件,已申请国际专利。公司执行总裁C. Dennis Pegden博士是美国公认的系统仿真领域学术权威，具有35年以上的仿真理论研究和应用开发经验,曾经开发过仿真历史上标志性的系统仿真语言SLAM，SIMAN，计划调度软件Tempo和带领开发过迄今为止全球使用者最为众多的系统仿真软件Arena产品

15、。公司位于风光秀丽的宾西法尼亚州匹兹堡的塞威克利。基于Simio内核的高级排程软件也已揭晓。Simio框架是图形化的对象建模框架，完全支持对象导向基本概念和原理，Simio不同于其他基于对象的模拟工具，Simio的对象是基于可视化过程的，而非基于代码的。Simio, 对用户"面向对象"的计算机编程能力要求也是很高的，但主要不是体现在编写"程序代码"上，而是体现在对象属性的定义、继承和使用,对象的创建上。simio的过程步骤其实就是可视化的代码,过程步骤刻画流程图也是结构化的,程序里的嵌套语句,循环语句等等都能在SIMIO中找到对等的表达方式。可视化的建模

16、,更加易于理解和掌握。SIMIO的Step+Element+Token+State的构架能够实现编程的结构和功能。注意，这些图形化的过程步骤比编写代码更强大，它能够横跨时间。Simio基于微软新一代互动平台.NET4开发，和微软新技术与时俱进，提高整合性。作为SIMIO的一个原则，Simio LLC都极力建议：“不”使用编程来使用SIMIO。Simio给高级用户开发了API接口，高级用户能够使用.NET支持50种语言进行深度开发，创建定制化的步骤，元素和选择规则。SIMIO对象独特的三个层次结构，内部设计使用了三层的对象结构（即：定义-实例化-实现），把"对象定义"，&qu

17、ot;对象实例"和"对象实现"分成三部分。"对象定义"确定对象的行为，被对象所有实例所共享。"对象实例"就是父对象定义下的一个对象实例。"对象实例"定义每个单独的对象属性值，并被所有"对象实现"过程所共享。这个极为高效的结构对于大规模的应用，比如具有数以千计的"对象实现"的智能主体模型是非常关键的。这个结构使得对象规模非常小，执行速度更快。Simio对象开发完全和"面向对象"的基本原则吻合，是纯粹的面向对象的开发产品。学好Simio必须深刻理解O

18、OP的理念。创建对象有三种方式：1、创建基本对象类，添加本地过程；2、现有对象的继承和重写行为；3、组合现有对象。Simio支持多种建模范例的无缝连接，其中包含过程导向和亊件导向。它同时支持离散和连续系统，以及基于"智能主体"的大规模应用。这些不同的建模范例可以在一个模型中自由地揉合。Simio底层是基于智能对象类的,智能主体Agent类为其子类,智能主体能在自由空间按照某些条件进行移动和运动，对周围的环境作出反应。作为其子类,Entity实体也能定义其智能的行为,而在其他主流的仿真软件内，实体是无法定义其行为的。不仅能够实现复杂逻辑（神似），更能做到形似，Simio采用先

19、进的实时3D技术，而不是采用后处理3D或者游戏引擎，使得模型逻辑和3D对象是一体的，大大增加了建模的效率。其精确刻画空间关系的能力使得Simio在设施布局规划方面具有独特优势。2D，3D一键切换，Simio还是世界上第一个和谷歌3D仓库内接的仿真软件。SIMIO提供了对动画的多角度跟踪模式,有"随对象移动镜头","从远处观望","紧随其后","在对象前方"。使得模型在动画演示时候更加生动和直观,身临其境。Simio开发采用了全面的自动化软件测试，基于其独特的构架，Simio支持敏捷开发，提供了对于机会的更快反应。它

20、使用先进的OPTQUEST优化器，和最新的KN（KIM 和NELSON博士）算法，对多方案进行比较和筛选，效率非常高， Simio的分析功能还采用了Nelson博士的学术成果Measure of Risk & Error (SMORE)，非常直观的比较方案的优劣。最新版本已支持64位系统。Simio采用了迄今为止最为稳健的伪随机数发生器算法Mersenne TWISTER算法，速度和精度提高一个数量级。Tags: 仿真软件仿真软件介绍Simio物流仿真软件Delmia Quest中使用BCL创建批量元素上海东方申信科技发展商炼英BCL是控制QUEST的命令语言，用于读取模型、修改参数、

21、运行仿真、查看仿真结果及提供显示控制等命令。与SCL比较，BCL主要用于修改模型的初始值，可以批量处理，在创建大量元素模型时，具有很大的优势。实例如下：创建100个buffer类命名为array_buf，在模型中每个间隔2米，各element按如下方式排列：123。25262728。50515253。75767778。100通过创建BCL命令键方式进行创建100个buffer一、建立bclmacro文件1在同一位置创建100个bufferCREATE BUFFER CLASS 'array_buf' NUMBER OF ELEMENTS 1002. 将各个buffer放置到相应

22、位置，可以通过LOCATE或者TRANSLATE TO 方式创建BCL代码。 如：语句模板：LOCATE ELEMENT <element_name> AT <x, y, z>Eg：LOCATE ELEMENT 'array_buf_2' AT 2,0,0语句模板：TRANSLATE ELEMENT <element_name> TO <x, y, z>Eg：TRANSLATE ELEMENT 'array_buf_2' TO 2,0,0二、定义命令键User1/Define1，创建BCL命令键，将bclmacro

23、文件添加到BCL命令键。三、执行BCL命令键。Tags: delmia questDelmia Quest教程bclquest培训仿真技术交流海事展会完美谢幕，申信科技初放亮彩两年一届亚洲最具权威的海事会展（中国国际海事会），已于2021年12月2号在上海浦东新国际博览中心顺利闭幕。本届海事会，有31个国家和地区超过1650家参展单位，规模为历届之最。申信科技作为第一次首次的参展单位，以高科技多媒体的形式，为海事会的专业观众完美呈现了数字工厂的先进理念，全方位地展示了公司成熟的船舶行业和LNG船绝缘箱生产线的数字工厂解决方案。申信科技数字工厂解决方案（船舶行业）是目前国内唯一覆盖造船全流程，且

24、已被用于指导实际生产的生产仿真系统，在展会现场，吸引了诸多国内外船厂专家驻足观看，得到行业的一致认可，并有一些船厂和重工企业对此产生浓厚兴趣，希望进一步了解和合作。申信科技在海事会上收获的不仅仅是商机和下次展会的经验积累，更重要的是越来越多的人通过展会认识了申信科技，熟悉了数字工厂解决方案，认可了“专注企业信息化，缔造卓越管理”的企业宗旨。以下为申信科技本次参展所制作视频，更为系统的展示了面向船舶建造全过程的数字工厂解决方案，感兴趣的朋友，可以和上海东方申信科技发展联系获得更进步的资料。对内容有任何建议和意见，也可以在下方给我们留言，感谢您的支持。申信科技船舶行业数

25、字工厂解决方案之造船全流程申信科技船舶行业数字工厂解决方案之LNG船绝缘箱生产线Tags: 中国国际海事会船舶建造仿真船舶数字化船舶行业生产管理数字工厂数字仿真技术船舶行业-船舶建造过程仿真决策支持平台视频加载中，请稍候.在国外造船企业如三星、大宇等，已经在对于首制高附加值船舶和海洋工程装备的设计和制造，在实际建造前都要利用虚拟仿真技术对设计结果、建造工艺和建造流程进行预先仿真，能及时发现并纠正设计中存在的问题，另一方面在实际生产过程中验证作业计划的合理性，实现能力负载均衡，优化提高效率。 在国内，作为数字工厂领域的倡导者和领跑者，现今上海东方申信科技发展已经攻破关键仿真技术，创建了面向船舶建

26、造全过程的数字工厂解决方案，更值得一提的是通过该解决方案的实际应用，拥有了成功的实施案例，进一步验证了解决方案的实用性、易用性。申信科技推出的船舶建造过程仿真决策支持平台解决方案，实现了船舶建造全过程的仿真管理，包括从钢板堆场开始，历经预处理、钢板切割、中小组立、分段制作、船台分段合拢、整船下水的全过程，可以实现对不同阶段仿真模型以及全局仿真模型分别管理和仿真。该仿真决策支持平台同工艺、BOM、计划及资源数据（设备、人员等）等系统进行集成，实现数据的无缝采集。并考虑了班组编排、人员安排、设备限制、调度逻辑、物流方式、场地限制、船台限制等多种与生产息息相关的关键因素，以实际生产计划及在制品情况作

27、为仿真模型的驱动源，进行仿真，对设备配置和利用率、塔吊、平板车及龙门吊等关键物流设备的利用率、关键场地的利用率、关键管控点物料量输出等进行了分析，对生产计划起到验证的作用，对调度和资源配置等决策起到辅助管理的作用。附件的视频，是平台运行方式的初步展示，给大家一个初步的了解，感兴趣的朋友，可以和上海东方申信科技发展联系获得更进步的资料。对内容有任何建议和意见，也可以在下方给我们留言，感谢您的支持。三维作业指导手册在数字工厂中的应用及其意义上海东方申信科技发展随着制造业竞争的加剧，传统的作业指导展示手段如厚重的打印文稿加静态图片展示等已经远远无法满足制作业者的需要。因此

28、敏锐把握市场动向，果断启用最新的三维作业指导互动展示系统并迅速转化为生产力，方可以领先一步，击溃竞争对手。所谓作业指导书，是作业指导者对作业者进行标准作业的正确指导的基准。作业指导书基于零件能力表、作业组合单而制成。是随着作业的顺序，对符合每个生产线的生产数量的每个人的作业内容及安全、品质的要点进行明示。传统意义上的三维作业指导书，是将作业指导书中的机器配置图记在A3大小的规定用纸上，并且记录了作业顺序、标准持有量、周期时间、实际时间、安全、品质检查等各个项目，挂在现场机器加工生产线和组装生产线上。而我们所进行制作的三维作业指导书，顾名思义便是从三维的概念上实现作业指导书的作用。它是完全颠覆了

29、传统意义上的纸质平面概念。它将更形象更逼真的阐明了作业指导书的实际意义。 三维虚拟互动展示系统是集广告、动画、多媒体、网络科技于一身的最新型的三维作业指导展现形式，是当今制造行业一个综合实力的象征和标志，其主要的核心包括：自动化的方式满足文档、装配、制造、培训、服务和营销内容的需要；简单而且有动画效果的三维作业指导可以更加清晰有效和广泛的传达制造和装配指南，减少错误，降低制造成本；提供准确的现场服务、维护和维修信息，将所需的语言翻译工作削减到最低限度；出版有效的培训资料，针对客户、员工及全球合作伙伴，经济高效的管理在线产品培训材料使用；利用集成的文档制作系统，营销人员可以修改更换图像来满足营销

30、需求，如控制分辨率等。关于三维作业指导书的制作，可以从调研、建模、完善成型几个步骤进行制作。首先是调研阶段，这个阶段主要是要尽可能多的取得设备的尺寸、型号，产品BOM表，工艺参数，质量验收指标，厂房布局图，等等相关资料。调研阶段完成后，对相关资料进行整理分类后，便进入建模阶段。这个阶段是整个制作流程中耗时最长的阶段。建模使用到的工具有很多种，大同小异。通过建模，可以真实的呈现出作业指导书中所要展现的工器具设备等物件。建模完成后，便是三维作业指导书的核心部分，完善成型。在这个阶段，将根据作业顺序、注意事项、规范标准等进行三维作业指导书的最终规范化制作。制作出来的三维作业指导书将包含操作流程，工艺

31、参数，质量要求，零件BOM表等模块，这些将由视频方式与文字方式共同体现，并且可与现场MES终端机很好的集成。作业者可以通过三维作业指导书，从立体的视角上对将要作业的对象有更深入更形象的认识，有助于提高作业的正确度及安全性，达到快速培训的效果。这也是我们制作三维作业指导书的意义所在。Tags: 三维作业指导数字化制造仿真技术交流关于虚拟漫游厂区的建模技术探讨参考：百度文库现状：目前，虚拟现实已经成为计算机领域研究的热点问题之一。虚拟现实技术已经在航空、航天器综合仿真训练、军事、医疗等诸多领域得到应用。虚拟现实技术的特点在于计算机产生一种人为虚拟的环境，这种虚拟的环境是通过计算机图形构成的三维空间

32、。虚拟环境的建模是整个虚拟现实系统建立的基础，而模型的建立和简化又处于主导的地位，所以要做到模型的质量最佳、数据量最小，是目前虚拟现实研究领域中的一个难题。建模软件的选取：虚拟现实系统强调沉浸感、逼真性。在建模的过程中将真实感、实时性作为首要原则，这也是面向虚拟现实建模的最主要饿特点。Multigen Creator建模技术：Multigen Creator是在图形工作站上比较知名的实时三维模型建模工具软件系统，是一个可以交互式的三维的、实时的建模软件，可创建、编辑和浏览视觉仿真的三维场景。Multigen的图形数据格式是OpenFlight，它是一种层次结构的可视化数据库。MultigenC

33、reator提供了一种/所见即所得 工作环境，包含了一整套建造层次结构数据库的强大工具集。3DMAX建模技术：3Dmax建模软件的使用非常广泛，它集建模、动画、渲染为一体，功能非常强大，又因其方便易学，成为流行的三维建模软件。虚拟厂区场景建模：虚拟环境的构建是虚拟现实系统的基础，也是虚拟现实系统的一项关键步骤。首先对要建造的场景进行实地考察，整体规划，确定一条主线。一个大型场景一般由多个区域和贯穿整个场景的交通干线组成。虚拟场景在描述一个基于真实数据的大型虚拟环境的同时，往往又会涉及到虚拟场景中各实体的具体结构个详细状态，三维场景依靠场景数据库管理和操作三维模型，整个场景的三维建模过程也就是三

34、维场景数据库的建立个管理过程。前期处理：为了使MultigenCreator和3DMAX这两个建模软件的动作能够很好的对接，建模工作能够顺利开展，必须要做一些前期的准备工作。资料的预处理是建模的前期关键步骤之一，为实体模型的构建准备了精确的数据资料和图形纹理资料。地形数据：数字化地图数据主要是指地貌特征数据，包括道路、水纹、植被等地面向量数据。虚拟场景的地图数据主要来自厂区平面总图、建筑图纸、建筑物底图等。提取建筑物底图，使用AutoCAD将单个建筑物的轮廓线从整个片区图中提取，作为模型的地图资料。场景实体模型数据：主要指场景建模中三维模型的外观尺寸、结构组成、链接关系等数据信息。实体模型为了

35、做到仿真效果的真实性，对于场景中的这些模型尺寸数据需要相对精确。纹理处理：用Photoshop将数码照片处理成建立模型所需要的纹理。保存格式按照平台的需要来自行定义。而且图片的像素大小为2的整次幂，此外还会涉及到透明纹理的贴图还需要在Photoshop中为纹理加入Alpha通道。虚拟场景构建：虚拟场景模型是整个实时漫游系统的基础，而实体模型的构建又是整个场景模型构建的基础。模型的好坏，直接关系影响运行的效果和场景的逼真度。对于一个大规模的复杂场景来说，模型的建立是极其重要的。建模原则为：所建模型必须源于真实物体又有别于实体，力求简练而相像，即要做到合理，又要做到能在计算机上实现可操作。将场景模

36、型构建主要工作分为几部分：划分场景：基于厂区范围大、模型数量多的特点，在场景的构建过程中，通常需要对真实场景进行划分，分成相对独立的几个单元。实体模型构建：场景单元是整个场景的核心内容，模型质量要求较高，需要有一定的逼真度。在建模中使用creator与3Dmax中的几种工具，减少模型的面片和数据量，在保证模型一定精细度的情况下尽量使用纹理映射提高模型的逼真度。环境景观的构建：环境景观主要包括: 草地、树木、护栏、树篱等。有了环境景观的修饰, 可极大地增强场景真实感和逼真度。但花草树木等随处可见、位置分散、数目较多, 且大多具有不规则的形状。因此使用透明贴图, 然后直接作为贴图赋予十字交叉平面。

37、这样的处理效果既保持了真实性又节省了数据量。虚拟场景的合成：场景实体模型的构建是按照场景层次结构的划分来进行的, 各层次实体构建完成后进行组合集成,最终形成虚拟场景的整体模型。在场景库中, 往往有大量物体模型是相同相似的。只是大小位置等不同, 为了减少内存, 可以建立一个子模型库, 将建立基本构件存放于此, 这些子模型如同像堆积木的块状物一样, 以便以后组成大的物体和大的单元场景。模型的优化:在开始制作厂区项目之前, 参与制作人员必须设定一个统一的单位尺寸, 以避免将来进行场景合成时出现麻烦, 一般情况下, 大型室外场景推荐使用米作为单位.复杂物体最好使用贴图的形式表现。场景中的栏杆、建筑细节

38、等一般结构复杂、面数较多, 此类物体推荐使用镂空贴图的方法来制作。另外场景中的细边较多的物体也要用镂空贴图来实现。否则在漫游时, 有细边的模型在漫游中会闪烁, 影响画面效果。使用LOD技术:应用LOD技术能够显著降低物体模型的多边形数量。LOD技术就是为物体建立多个不同精细度的模型, 随着模型越来越靠近观察者, 系统会自动选择更精细的模型显示物体。模型中最精细的模型称为H ighest LOD, 该模型在物体最靠近观察者时进行显示, 但观察者远离物体时, 系统就会选择不太精细的模型进行显示, 从而提高模型在运行中的效率。三维建模技术是虚拟现实技术中的关键技术。所以在建模时要注意：( 1)构建模

39、型时, 要明确建模的目的和要求。模型的构建要遵循两条最基本的原则: 一是模型要相对精简。二是模型要有简要性。在描述原型的基本特征时, 要对原型作某种简化, 突出其主要部分, 略去次要部分, 集中反映原型最本质的特征。( 2) 对于一个大规模的复杂场景来说, 模型的建立与优化工作是极其重要的。在模型建立期间, 参与模型构建人员要分工协作, 在统一比例尺度后, 同时对场景各个单元分别建模。这样大大缩短造型的时间, 提高了工作效率。( 3)模型优化的重要性。为了增强场景的真实感和逼真度, 往往会给模型加入细节导致面片数过多, 这样在实时漫游载入场景文件时要花费很多时间。即使是在高性能的PC机上, 浏

40、览场景也是一件繁重而费时的事。当鼠标移动之后, 场景变换要滞后几秒钟甚至几分钟。为了解决上述问题, 就要优化场景文件, 提高渲染速度。( 4) 避免不兼容的问题。Tags: 视景仿真虚拟现实虚拟现实仿真技术交流分享到：QQ空间新浪微博腾讯微博人人网通过数字工厂技术验证人员负荷上海东方申信科技发展 谢铁龙 2021-7-13在劳动密集型的企业中，人工因素对生产的影响是十分重大的。生产部门对生产过程中的人力资源的分配不仅影响企业的生产能力，同时也影响产品的生产成本。合理的人员负荷是在最少的人力成本下使得企业的产能最大的发挥。相对于人员负荷相对固定的自动化程度较高的生产企业而言，在劳动密集型生产企业

41、中，人员配置的合理与否对生产的影响更加明显。例如在船舶的生产过程中，需要使用到大量的人员进行相应的工艺，如定位，焊接，打磨等。但在实际生产过程中由于在现场会同时并行存在多种工艺，生产因素相互交杂。这就使得生产管理部门很难兼顾到人员排列的合理性，往往是根据眼前的情况临时安排人员。这就造成了人员安排的局限性和不合理性。数字化仿真工厂通过综合各个生产作业区和各种生产条件的人员需求信息，从整体的生产过程考虑人员负荷。在仿真模型中输入真实的人员信息，并将人员信息与生产工艺相关联，发挥人员需求对生产的影响，进而反映生产过程中人员的需求情况。在数字化仿真模型中，模型读入工艺的人员需求信息，将工艺的开工条件同

42、工艺人员需求相关联。在模型运行过程中，生产工艺在开工之前需进行工艺人员需求的判断，如果工艺人员需求不满足工艺开工条件则工艺延迟开工直到工艺人员需求被满足为止。在这种关联模式下，生产工艺的开工不仅需要物料和设备齐整，而且还需要有足够的人员来执行生产工艺。在人员数量有限的情况下，通过这种关联模式可以充分发挥人员对生产能力的影响，体现人员配置在生产过程中的重要性。但仅将人员信息同生产工艺的开工条件想关联还不能完全的体现出人员信息对生产的影响。因此，在模型中不仅需要将工艺开工条件同人员信息相关联，而且需要将工艺工期与人员信息相关联。在关联人员信息的仿真模型中生产工艺的工期不再是一个简单的时间参数，而是

43、通过解读工作量与工艺人员信息的关系，根据与实际生产相符合的工作配置方案计算得出工艺的工期。这种工艺工期的计算方式使得工艺的执行过程更加的接近于实际生产，并且充分的发挥了人员信息对工艺工期的影响，不同的工艺人员信息对工艺工期产生不同的影响，不同的工艺工期又将对生产过程产生不同影响。在人员信息明确的情况下，将工艺工期同人员信息相关联可以充分发挥人员对生产工艺周期的影响，进而影响到产品的生产周期和企业的生产能力。数字化仿真模型通过将人员信息同生产工艺想关联的方式，将人员信息作为影响生产的因素之一细化到仿真模型中，使人员信息同其他影响因素一起对实际生产过程产生影响。通过仿真模型的运行，从全局生产的角度

44、验证人员负荷方案在复杂的生产过程中的合理性，并且输出相应的仿真人员信息，为生产部门对人员负荷方案进行优化提供数据上的支持。三维作业指导手册在数字工厂中的应用及其意义上海东方申信科技发展随着制造业竞争的加剧，传统的作业指导展示手段如厚重的打印文稿加静态图片展示等已经远远无法满足制作业者的需要。因此敏锐把握市场动向，果断启用最新的三维作业指导互动展示系统并迅速转化为生产力，方可以领先一步，击溃竞争对手。所谓作业指导书，是作业指导者对作业者进行标准作业的正确指导的基准。作业指导书基于零件能力表、作业组合单而制成。是随着作业的顺序，对符合每个生产线的生产数量的每个人的作业内容及安全、品质的要点进行明示

45、。传统意义上的三维作业指导书，是将作业指导书中的机器配置图记在A3大小的规定用纸上，并且记录了作业顺序、标准持有量、周期时间、实际时间、安全、品质检查等各个项目，挂在现场机器加工生产线和组装生产线上。而我们所进行制作的三维作业指导书，顾名思义便是从三维的概念上实现作业指导书的作用。它是完全颠覆了传统意义上的纸质平面概念。它将更形象更逼真的阐明了作业指导书的实际意义。 三维虚拟互动展示系统是集广告、动画、多媒体、网络科技于一身的最新型的三维作业指导展现形式，是当今制造行业一个综合实力的象征和标志，其主要的核心包括：自动化的方式满足文档、装配、制造、培训、服务和营销内容的需要；简单而且有动画效果的

46、三维作业指导可以更加清晰有效和广泛的传达制造和装配指南，减少错误，降低制造成本；提供准确的现场服务、维护和维修信息，将所需的语言翻译工作削减到最低限度；出版有效的培训资料，针对客户、员工及全球合作伙伴，经济高效的管理在线产品培训材料使用；利用集成的文档制作系统，营销人员可以修改更换图像来满足营销需求，如控制分辨率等。关于三维作业指导书的制作，可以从调研、建模、完善成型几个步骤进行制作。首先是调研阶段，这个阶段主要是要尽可能多的取得设备的尺寸、型号，产品BOM表，工艺参数，质量验收指标，厂房布局图，等等相关资料。调研阶段完成后，对相关资料进行整理分类后，便进入建模阶段。这个阶段是整个制作流程中耗

47、时最长的阶段。建模使用到的工具有很多种，大同小异。通过建模，可以真实的呈现出作业指导书中所要展现的工器具设备等物件。建模完成后，便是三维作业指导书的核心部分，完善成型。在这个阶段，将根据作业顺序、注意事项、规范标准等进行三维作业指导书的最终规范化制作。制作出来的三维作业指导书将包含操作流程，工艺参数，质量要求，零件BOM表等模块，这些将由视频方式与文字方式共同体现，并且可与现场MES终端机很好的集成。作业者可以通过三维作业指导书，从立体的视角上对将要作业的对象有更深入更形象的认识，有助于提高作业的正确度及安全性，达到快速培训的效果。这也是我们制作三维作业指导书的意义所在。Tags: 三维作业指

48、导数字化制造仿真技术交流船舶仿真在船台搭载中对搭载计划的验证及优化应用上海东方申信科技发展 2021-5-21 谢铁龙在船舶建造仿真在船台总组搭载中的应用一文中，我们对船台搭载在场地、设备、工艺及人员等静态因素进行了仿真，今天我们队影响搭载能力影响最大的搭载计划进行仿真，来看看建造仿真对在船台搭载仿真应用中的意义。搭载计划是总组搭载部门进行生产准备和安排生产的依据，搭载计划的合理性与否直接决定了计划最终是否可以按时完成，以及总组搭载场地、设备和人员等资源的使用情况。总组搭载是多船并行作业的生产过程，在多个搭载计划重叠交叉以及各种生产资源相互制约的情况下，搭载部门很难对搭载计划进行评估和优化。通

49、过仿真软件，建立总组搭载仿真模型，在仿真环境下验证计划，为作业部门评估计划合理性及进一步进行计划优化提供了有力的工具。一、 搭载计划的验证。在以往生产过程中，搭载部门对搭载计划的制定主要是基于生产经验，通过人工操作的方式，结合以往的经验和交船节点来制定。搭载计划的制定在很大程度上取决于人的主观经验，无法对制定的计划进行科学的验证。这也决定了搭载计划的不确定性。建立仿真模型，将搭载计划拆解为模型可识别的计划文件，在模型逻辑和信息文件的支持下，根据计划时间节点进行相应的总组搭载生产，由计划推动总组搭载的生产，综合场地、设备、工艺和人员对总组搭载生产的影响，验证搭载计划的执行情况。通过跟踪记录总段的

50、搭载时间点，巨型总段的移位时间点和合拢时间点，以及整船的下水时间点来评估搭载计划，验证搭载部门制定的搭载计划的可行性。二、 基于仿真模型生成搭载计划。模型通过判别船舶生产的优先顺序和总组搭载场地的使用情况，使用拉动式的生产方式进行总组搭载工艺。在仿真过程中模型不参照任何的时间节点，完全通过模型内部完整的逻辑判断和正确的信息文件来执行相应的动作。在仿真过程中，模型跟踪记录总段搭载的时间点，得到仿真搭载计划；跟踪记录分段进场的时间，得到分段需求顺序表；通过跟踪巨型总段移位和整船的下水，得到移位和下水计划。三、 搭载计划的优化。总组搭载仿真模型在以搭载计划为驱动进行运行的过程中，通过记录总组搭载生产

51、过程中各种资源的使用状况，得到场地周转表，设备使用表，人员负荷表等生产资源使用信息。同时通过记录总组搭载工艺的信息得到生产节拍数据。通过对比搭载计划与生产资源使用信息，我们可以得到计划疏密程度表。通过对比生产节拍数据和搭载计划，我们可以得到计划的时间顺序差异表。在分析这两张表格的基础上，可以对搭载计划作出优化，并通过模型验证优化后的搭载计划。总组搭载仿真模型不只是简单的在时间轴度上对搭载计划进行验证，而是结合了各种影响约束，在各种约束条件下，多轴度的对搭载计划进行验证、仿真和优化。通过这种方式得出的搭载计划评估具有科学性和可行性。Tags: 船台搭载仿真船舶建造仿真船舶数字化船舶行业数字化工厂

52、数字化制造船舶建造仿真在船台总组搭载中的应用总组搭载是整船建造工艺中的最后一道环节，船舶建造中的搭载、移位和下水三大节点都是在这个环节中完成。对总组搭载的生产过程进行优化，可以有效的缩短船台周期，提升船台利用率，提高船厂的生产能力。但总组搭载生产影响因素多，周期长，搭载部门对新搭载方案无法进行准确的评估，进而对其进行有效的优化。船舶建造仿真通过在计算机上仿真出真实的总组搭载生产过程，能够在较短的时间内对新的搭载方案作出准确的评估，为搭载部门的优化决策提供相应的支持。总组搭载是一个复杂的生产过程，在生产过程中有许多的因素对其影响，其中场地、设备、工艺和人员四个方面对总组搭载生产的影响较大。因此，

53、在总组船台的数字工厂中也应着重从这四个方面来评估搭载方案。一、 场地。场地是总组搭载过程中影响最为广泛的一个生产要素，合理的场地安排可以使总组搭载生产过程中所有的资源得到有效的利用，实现场地使用的流水化和均衡化，提高船台的利用率。在实际生产过程中，场地的使用是十分灵活的，在设备允许的情况下，是可以对场地进行任意的排布。在数字化仿真工厂中，我们通过将场地网格化的方式来实现场地的灵活应用，使用场地网格化的方法可以准确的测算出船台上每一块单元场地的利用情况和周转情况，为搭载部门提供精准的场地使用数据，对总组搭载场地的使用作出科学的评价，为新的场地优化方案提供依据。二、 设备。在总组搭载的过程中的设备

54、主要是指各种起重设备和运输设备，起重设备包含塔吊、龙门吊等，运输设备则主要是指运送分段的液压平板车。这些设备都是大型的关键设备，在实际生产过程中很难去临时添加设备，而且在总组和搭载过程中的某些工艺需要通过这些关键设备方能进行。因此，如何去有效合理的使用这些设备是总组搭载生产过程中需要去面对的一个重要的问题。在总组搭载仿真工厂中，我们通过记录总组搭载过程中每一台设备的使用情况，包括设备利用率，行走距离和吊运过的分段或总段信息，来获取在总组搭载过程中设备的使用信息。通过对这些信息的处理和比对，可以对场地上设备的使用情况做出准确的评估，为设备使用优化提供相应支持，同时也可以对新的设备使用规则进行科学

55、性和可行性的评估。三、 工艺。在船舶生产过程中工艺的优化一直是提高生产效率的一个重要手段。总组搭载数字化仿真工厂中主要是侧重评估工艺之间的衔接和依赖对总组搭载生产过程产生影响，总组搭载仿真模型通过将现有的工艺信息和工艺依赖信息输入到模型中，经过模型运行输出现有的工艺信息在总组搭载过程中的执行数据，通过分析数据得到现有工艺对总组搭载产生的影响，为总组搭载工艺提出优化方向。四、 人员。船厂是一个劳动密集型的生产企业，自动化程度较低，制造生产在很大程度上需要依赖于人工。而总组搭载又是其中自动化程度最低，需要人工数量最多的生产环节。因此，人员因素在很大的程度上影响总组搭载的生产。总组搭载数字化的仿真工

56、厂通过引入人员参数来制约仿真模型总组搭载的生产，计算出在现有人员条件下总组搭载的最大产能，也可得出新方案所需要的人员数量。通过对模型输出数据的分析，还可以得出总组搭载每天所需的工人数，从而为搭载部门进行生产安排提供相应的支持。总组搭载数字化仿真工厂不是简单的对某一种影响因素进行单独的分析，而是在混合众多影响总组搭载因素之后，通过模型的运行得出在各种影响因素相互交叉影响的情况下，其中某一种影响因素的相关数据。在这种环境下得出的数据与实际数据相同，通过分析模型的输出数据可以准确的评估总组搭载方案的优劣，为总组搭载方案的优化提供相应支持，并提供验证机制。本篇文章只是讲述了上述4种因素，下篇文章我们会

57、结合总组搭载计划，并综合考虑以上4种因素，来进行统一优化，有具体实例来进行分析。本文由上海东方申信科技发展原创，转载请注明出处。Tags: 船舶行业船舶数字化船舶建造仿真造船仿真总组搭载船台搭载仿真船舶建造仿真平台的一些补充前几天写了一篇博客，初步介绍了我们的船舶行业-船舶建造仿真决策支持平台，此内容和视频，在龙船论坛发表后，引起了广泛关注，短短2天已经1000多人的浏览，50多人的回复讨论。其中有些问题，我们进行了详细回复。下边摘抄部分回复，算作对船舶建造仿真决策支持平台 的一些补充吧。首先我们的软件是生产过程仿真，不是设计软件，更偏重于生产管理。1.软件目的：整合船厂资源，发现生产瓶颈，对

58、船厂的关键资源（例如龙门吊、胎架、船台、人员符合等等）进行分析和优化，验证全年生产滚动计划，预测计划的可行性，并提出优化建议。同时针对新建厂区，提前进行设备布局优化、物流优化等等，避免盲目的投资浪费。可用在单船建造方面，但更侧重整体的计划验证和优化，用在单船上有点大才效用了；不做调度安排，因为模型是在所有事情没有发生的之前的一种评估，规避风险，调度安排需要采集和多实时数据，目前国内船厂的硬件基本都不符合。2.目前应用于全年生产计划中，单船的生产可优化的资源有限，因为船厂造成多半是多条共建，相关资源共享，分析单船数据不会准确，意义不大。当然如果某个时间段只建造一艘船另当别论。我们只做擅长的，只模

59、拟生产过程仿真，部件安装（甚至到零件安装）、设备安装尤其是高精度设备安装情况、动力系统定位、倾斜试验模拟等等细节属于装配仿真内容，我们其他专业人士搞，不在模型中具体体现，但数据会导入，显示在另外的软件上，否则影响模型运行效率。3.系统的边界条件：并不是所有细节都输入，会有边界条件。人员的负荷分析很多，例如：劳务队人数的合理控制（降低人工成本，合理配置正式员工与劳务工的合理比例）；生产班次的正确性（一班制、两班制还是三班制，根据生产需求，寻求合理的生产班次）；人员利用率（我们分析了设备利用率，人员的利用率可能更为重要）； 关键管理人员的影响及合理的配比（例如某分段何时到达某工序，增加有益的的关键人员到位与否进行干扰，将会是模型的仿真结果更为接近实际；另