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图2-1 智能工厂的架构
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2.1.2 智能工厂的雏形——安贝格数字化工厂
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西门子基于工业4.0概念创建安贝格数字化工厂的目的是实践工业4.0概念并诠释未来制造业的发展，在产品的设计研发、生产制造、管理调度、物流配送等过程中，安贝格工厂都实现了数字化操作。安贝格数字化工厂突出数字化、信息化等特征，为制造产业的可持续发展提供了借鉴与启迪。安贝格数字化工厂已经完全实现了生产过程的自动化，在生产过程的制造研发方面与国际化的质量标准相对接。安贝格数字化工厂的理念是将企业现实和虚拟世界结合在一起，从全局角度看待整个产品的开发与生产过程，推动每个过程步骤都实现高能效生产，覆盖从产品设计到生产规划、生产工程、生产实施以及后续服务的整个过程，安贝格数字化工厂通过数字化工厂的实践来对未来工业4.0概念做出最佳实践，处于制造业革命的应用前沿（见图2-2）。
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图2-2 安贝格数字化工厂
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1.建立数字化企业平台
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如图2-3所示，在统一的数字化平台上进行企业资源、企业供应链、企业系统的融合管理，建立一个跨职能的层级数字化平台，实现资源、供应链、设计系统、生产系统统一的柔性协调和智能化管控，企业所有层级进行全数字化管控，通过数字化数据的层级流转实现对市场需求的高定制化要求，并实时监控企业的资源消耗、人力分配、设备应用、物流流转等生产关键要素，分析这些关键要素对产品成本和质量的影响，以达到智能控制企业研发生产状态、有效预估企业运营风险的目的。
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2.建立智能化物理网络
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基于赛博物理网络基础（见图2-4）集成西门子的IT平台、工控软件、制造设备的各种软硬件技术，建立西门子的工业网络系统。在创建生产现场物理网络的同时，把生产线的制造设备联接到物理网络中，采集设备运行情况，记录生产物料流转等生产过程数据。
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图2-3 数字化企业平台
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图2-4 智能化物理网络
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在西门子数字化工厂中，所研发、生产的每一件新产品都会拥有自己的数据信息。这些数据信息在研发、生产、物流的各个环节中不断丰富，实时保存在数字化企业平台中。基于这些数据实现数字化工厂的柔性运行，生产中的各个产品全生命周期管理系统、车间级制造执行系统、底层设备控制系统、物流管理等全部实现了无缝信息互联，并实现智能生产。
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西门子数字化工厂在同一数据平台上对企业的各个职能和专业领域进行数字化规划，数字化工厂应用领域包括数字化产品研发、数字化制造、数字化生产、数字化企业管理、数字化维护、数字化供应链管理。通过对企业各个领域的数字化集成实现企业精益文化的建立，实现企业的精益运营，如图2-5所示。
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图2-5 西门子数字化工厂的数据平台
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智能制造之路：数字化工厂 2.2 智能工厂解决方案要素
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2.2.1 产品数字化建模与开发系统
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产品的研发、设计、制造、质检等组成了产品生产过程，而过程是一系列相关活动组成的有机序列，通过过程才能形成产品并产生效益。为提高制造的成功率和可靠性，在数字化制造中应格外重视工艺过程，即产品加工过程、装配过程及生产系统规划、重组和仿真等技术的研究，以实现生产资源和加工过程的优化及从传统制造向可预测制造转变的目的。出于工艺过程的复杂性，很难用一个模型来描述，所以在工艺过程建模中往往采用多视图和复合过程模型描述。所谓多视图，即从产品信息、开发活动、企业资源和组织结构等多方面分别进行描述，然后通过集成化方法产生模型间的映射机制；复合过程模型是指对过程、产品数据及资源数据的复合描述，也包括复合各种模型的特点，如功能模型中的结构分析，动态模型中的状态转移及对象模型中的封装、继承等特点。按照加工过程的特点，加工过程中的建模和仿真指的是对刀具轨迹进行运动模拟，并判断在刀具与原材料的相对运动过程中是否存在干涉。同时在智能工厂装配环节，通过虚拟装配环境可以有效地提高装配车间现场的现代化管理水平。在车间现场，所提供的三维可视化装配工艺文档（包括装配工艺过程动画、三维模型、装配工装和工具、辅助材料清单等）使装配人员可以更清晰、更快速地理解装配意图，从而减少或部分替代实物试装，提高生产效率，降低生产成本。