主要工业软件概览（2）
2022-03-22 来源： 智造苑
「 8. 数字化工厂规划与仿真 」
传统的工厂规划流程一般是基于产品进行工艺规划，然后进行节拍分析及优化，最后进行 物流、辅助区域及厂房总体规划，这些规划相互关联，逻辑复杂，传统方式往往依赖经验计算，很难得到最优的结果。随着虚拟建模和仿真技术的大力发展，工厂规划可基于产品的三维数字模型进行工艺流程开发，然后根据产品工艺进行产线规划设计，最后通过产线仿真验证工厂的规划是否可行和满足设计需求。数字化工厂规划与仿真的内容主要包含：数字化工艺规划、产线规划设计、产线仿真验证，其中：数字化工艺规划在于针对产品数模进行加工工艺和装配工艺规划、节拍分析和加工过程仿真，并形成工艺流程图；产线规划设计是基于工艺流程图和标准工时，对设备、产线、物流区域等布局进行初步的三维设计及方案评估与优化，再完成三维厂房的建模及仿真；产线仿真验证是对产线规划的方案进行评估，验证产能是否符合设计需求，包括模拟实际的生产状况，分析瓶颈，验证产线的产能，以及物流路径与运作的仿真。同时，通过仿真进一步优化物流装备、物流路径以及库位，提高精益能力。最后，通过虚拟调试对整个产线系统进行测试，利用工厂、车间、制造机器的模型，模拟运行整个或部分生产流程，在产线正式投产前对重要功能和性能进行测试，以消除设计缺陷。国际上部分主流PLM厂商提供了数字化工厂规划和仿真的解决方案，例如西门子的Tecnomatix的Line Planning&Designer提供数字化工厂设计的方案，Tecnomatix的Plant Simulation提供工厂仿真解决方案，达索系统的DELMIA提供了数字化工厂设计与仿真的解决方案，Autodesk有Revit用于数字化工厂设计，此外，AVEVA提供了面向石油化工行业的数字化工厂规划方案，海克斯康旗下Intergraph提供SmartPlant解决方案，国内有北京达美盛面向流程和电力工厂提供工厂数字化交付系统。
「 9. CAM 」
计算机辅助制造（computer aided manufacturing，CAM）是用来创建零件制造的数控设备代码的软件，其核心是基于零件的三维模型，利用可视化的方式，根据加工路径以及工装设备，模拟现实中机床加工零件的整个过程并自动生成机床可以识别的NC代码。此项技术的关键，是能够真实模拟现实的2.5轴、三轴、五轴等数控机床的运动，能够支 持并识别不同厂商不同型号的数控机床。CAM软件已广泛应用于汽车、飞机、国防、航空航天、计算机、通信电子、重型工业、机床仪器、医疗设备、能源电力、娱乐玩具、消费产品等行业的制造企业。通过CAM的应用，可以实现NC代码生成、刀具路径规划及仿真、数控机床加工仿真、基于NC程序的数控加工过程仿真、板材激光切割系统、5轴加工、生产工艺仿真、后置处理等。随着加工技术的不断进步，CAM技术正在不断发展，数控仿真技术可以对数控代码的加工轨迹进行模拟仿真、优化。同时，也支持对机床运动进行仿真，从而避免在数控加工过程中，由于碰撞、干涉而对机床造成损坏。图5为典型的产品设计与制造过程。
图5 典型的产品设计与制造过程
「 10. CRM 」
客户关系管理（customer relationship management，CRM）的概念由Gartner率先提出，是辨识、获取、保持和增加“能够带来利润的客户”的理论、实践和技术手段的总称。CRM通过采用信息技术，使企业市场营销、销售管理、客户服务和支持等经营流程信息化，实现客户资源有效利用的管理软件系统。其核心思想是“以客户为中心”，提高客户满意度、改善客户关系，从而提高企业的竞争力。常见的功能模块包含：客户管理、营销管理、销售管理、客户服务等。随着人工智能及大数据技术的发展，智能CRM越来越受到企业青睐。图6为CRM系统与其他信息系统之间的关系。
图6 CRM与其他系统之间的关系
「 11. EAM 」
企业资产管理（enterprise asset management，EAM）Gartner的定义是指在资产密集型企业中，围绕资产从设计采购、安装调试、运行管理到转让报废的全生命周期，运用现代信息技术（IT）提高资产的运行可靠性与使用价值，降低维护与维修成本，提升企业管理水平与人员素养，加强资产密集型企业核心竞争力的一套系统。EAM系统是以设备综合管理为主要内容，以提高设备可靠性、降低维修成本为目的的设备资产全生命周期管理系统，使企业设备的使用率最高，风险率最低，维修费用最低，从而达到资产的回报最大化。对于EAM而言，预防性维修（preventive maintenance，PM）是十分重要的理念和应用方向。伴随着全球工业领域的转型升级，新兴技术的不断发展，具有预测感知功能的设备管理系统更加受到企业青睐。工业互联网利用泛在感知技术对多源设备、异构系统、运营环境等要素信息进行精准实时高效采集，构建基于“数据+算力+算法”的新型能力图谱，实现人、机、物和知识的智能化连接，支撑工业数据的全面感知、动态传输、实时分析，从而形成科学决策、智能控制等关键能力。EAM系统通过与工业互联网深度融合可实时获取资产健康状态，确定最佳的预防性维修策略，让企业从一个无缝的平台完整地了解设备资产。
「 12. SCM 」
供应链管理（supply chain management，SCM）是基于协同供应链管理的思想，借助Internet、信息系统和 IT 技术的应用，使企业供应链的上下游各环节无缝链接，形成物流、信息流、单证流、商流和资金流五流合一的模式。SCM通过利用供应链上的共享信息，加速供应链上物流和资金的流动速度，加强供应链的可视化管理，从而为企业创造更多的价值。供应链管理软件是伴随供应链的发展应运而生的，由于供应链管理环节众多，目前的供应链软件包括供应链执行层面和供应链计划与规划层面两类。供应链执行指的是供应链实际的操作和运营管理，如库存管理、运输管理和配送管理，包括仓储管理系统（WMS）、运输管理系统（TMS）、配送管理系统（DMS）；供应链计划包括供应链网络优化、需求计划、配送计划、制造计划、高级计划与排程等。国际上对供应链软件大致分为四类：供应链网络设计（supply chain strategy design）、供应链计划（supply chain planning）、供应链执行（supply chain execution）、供应链数据整合（EDI& B2B gateway）。表2是SCM软件涵盖领域。
表 2 SCM软件涵盖领域
「 13. SRM 」
供应商关系管理（supplier relationship management，SRM）是建立在对企业的供方以及与供应相关信息完整有效的管理与运用的基础上，对供应商的现状、历史、提供的产品或服务、沟通、信息交流、合同、资金、合作关系、合作项目以及相关的业务决策等进行全面的管理与支持。供应商关系管理旨在改善企业与供应商之间关系的新型管理机制，目标是通过与供应商建立长期、紧密的业务关系，并通过对双方资源和竞争优势的整合，来建立“双赢”的企业管理模式。SRM系统是一种客户定制、实施性很强的软件，根据企业的具体情况，可能涉及供应双方多个部门，如IT部、管理部、招标部、采购部，财务部等。实施的周期通常在3～6个月甚至更长的时间。SRM的关键技术主要包括：数据仓库（dataware housing）、数据挖掘、联机分析处理以及电子数据交换等。图7是供应商关系管理系统典型功能架构。
图7 供应商关系管理系统典型功能架构
常用的工业软件还包括：
（1）集散控制系统（distributed control system，DCS），它是一个由过程控制级和过程监控级组成的，以通信网络为纽带的多级计算机系统，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。
（2）先进过程控制（advanced process control，APC）软件采用先进的控制理论和控制方法，以工艺过程分析和数学模型计算为核心，工厂控制网络和管理网络为信息载体，使生产过程控制由原来常规的PID控制过渡到多变量模型预测控制，最终实现增强装置运行的平稳性，并提高装置经济效益的目的。先进控制系统是企业实现管控一体化的基础，是实现信息化与自动化融合的重要手段。
（3）能源管理软件可以实现对企业能耗状态进行监测、分析和预测，达到深挖节能潜力，合理计划和利用能源，实时监测和推送能耗异常信息的精细化能源管控目标。
（4）质量管理信息系统（QMS）能够辅助企业建立有效运行的质量保证体系，通常包括制定质量方针、目标以及质量策划、质量控制、质量保证和质量改进等活动，实现质量管理的方针目标，有效地开展各项质量管理活动。QMS系统涵盖了产品全生命周期，加强了从设计研制、生产、检验、销售、使用全过程的质量管理，并予以制度化、标准化，从而提升质量的稳健性。市场上主流的QMS产品的功能模块主要包括：质量体系管理、产品设计质量管理、供应管控质量管理、生产过程质量管理、售后质量管理、质量追溯分析等模块，涵盖研发、采购、检验、样件、制造、备件和维修维护等环节的质量工作。
（5）先进计划排程（advanced planning and scheduling，APS）基于产品制造的制造BOM、工艺规划、实际工时和设备的实际产能等约束条件，根据企业的计划和排产优先级来进行自动计划和排程，能够显著提升企业的设备稼动率（OEE）和利用率，提高生产效率，可以替代ERP软件中的MRP（物料需求计划）模块。但是，APS对基础数据的准确性要求很高，实施有较大难度。
此外，还有各类自动化控制系统编程、仿真软件，工业机器人离线编程与仿真软件，组态软件和数据采集与监视控制（SCADA）软件、实验室信息管理系统（LIMS）、测试数据管理（TDM）、经销商管理（DMS）、DNC（分布式数控，将数控程序分发到机床）和机床数据采集（MDC）等。主数据管理系统（master data management，MDM）在大型企业也开始应用。OA、文档管理、知识管理、业务流程管理、项目管理（包括多项目管理）等软件，在制造业也得到广泛应用。
引自：《智能制造实践》（作者：黄培，许之颖，张荷芳）
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