数字孪生技术如何助力智慧工厂创新模式如何进一步演进？

2025China.cn 2019年02月25日

　　数字经济已成为全球经济发展的新引擎。据IDC预测，到2022年, 全球GDP的60%以上将是数字化，每个行业的增长都是由数字化增强的产品、运营和关系驱动。得益于数字化技术的爆发式增长，利用数据馈送来映射物理实体的数字孪生(Digital Twin)技术，正在对工业众多领域产生颠覆性影响。全球知名分析机构Gartner将数字孪生技术列入2019年的十大战略性技术趋势，德国信息技术与新媒体协会BITKOM也预测数字孪生在制造业市场巨大，到2025年将超过780亿欧元。

　　智能制造数字孪生模型，图片来源于德勤

　　受此趋势影响，以构建“智慧工厂”为目标的新一代智能制造技术作为新一轮工业革命的核心，引发了电子生产制造业在发展理念、制造模式等方面重大而深刻的变革，正在重塑其发展路径、技术体系以及产业生态。

　　智慧工厂 “数字孪生体”的信息化建设

　　据了解，最早在市场上提出“数字孪生”模型概念的是西门子，其认为基于模型的虚拟企业和基于自动化技术的现实企业的“数字孪生”，包括“产品数字孪生”、“生产工艺流程数字孪生”和“设备数字孪生”，三个层面又高度集成为一个统一的数据模型，并通过数字化助力企业整合横向和纵向价值链，提供工业生态系统重塑和实现智慧工厂自下而上的切实之路。在3月慕尼黑上海电子生产设备展同期举办的国际智能制造生态链峰会上，西门子也将出席演讲，为与会观众分享最新的智造理念。

　　而智慧工厂其本质业内已达成共识是一种全新的制造模式。工业4.0时代，数据作为生产资源，智慧工厂解决了自动化和流程规范问题，自然会产生大量的数据，其重点在于收集、管理、利用这些“工业大数据”。通过物联网技术，围绕“人、机、料、法、环、测、时、空”八大要素，使数字化的工厂在虚拟空间中完全在线运行，充分体现设备自身计算能力、记忆能力和交流能力，这是CPS(Cyber-Physical Systems)技术与M2M(Machine to Machine)技术的本质区别，同样也构建了智慧工厂的数字孪生体，使传统工厂实现“在信息的空间开创管理的未来”，产生新的管理模式、商业模式。目前已有不少公司正努力使之加速到来。

　　作为智能制造行业的技术领袖，ASM先进装配系统有限公司(慕尼黑上海电子生产设备展E2.2548)为满足电子生产行业客户的特殊需求和工艺，目标是助力其实现#1 SMT智慧工厂，这已经超越了工业4.0的愿景——它需要工艺专业知识和遍布全球的客户和技术合作伙伴的密切协同，还需要在具体的研发上扩大投资，将新技术整合到解决方案，解决现有的工艺漏洞。

　　ASM #1 SMT智慧工厂构想

　　据了解，ASM的#1 SMT智慧工厂主要组成要素包括：全面的网络化和高度自动化，信息化生产，实时监控、自我控制的机器和流程，以及全新的人机交互概念。这充分反映了未来的工厂需要具备随需而变、灵活重组的能力，支持面向订单的流程重构。除在研发层面考虑模块化、生产基础设施层面具备成组化等要素外，在信息化支撑技术上，也必须采用统一数据平台、货架式应用模块、可视化流程配置。满足这样要求的三个技术平台是统一的物联网平台、互联网平台以及服务管理平台。

　　满足不同生产场景需求，个性化定制是关键

　　随着智能技术向工厂类制造行业的注入，越来越多的工厂开始加入智能化发展的行列。所以，智慧工厂面对的数以万计的大小型工厂，具有不同的智能应用需求。如何解决这个数量庞大而异的需求，关键直指定制化模式。

　　具体到电子制造行业，如何根据不同生产场景，为企业定制化智慧工厂系统是每一个系统提供商需要考虑的问题：如何能使产能大幅提升;优化企业库存、减少资金占用;系统间无缝集成，相互协同，杜绝信息孤岛的产生，各个业务部门间统一调度管理;生产少人化、无人化，较少人力成本，提升产品一次合格率和工作效率;实时获得生产线各项数据，给管理层提供决策依据。

　　以全球知名的自动化控制及电子设备制造厂商OMRON欧姆龙(慕尼黑上海电子生产设备展E2.2654)为例说明，其提出全新的智能制造理念，从intelligent(智能化)，integrated(控制升级)，interactive(人类与机械新协调)三个层次讲述了如何将智能制造落到各行业的精髓。欧姆龙以i-Automation智能制造理念为核心，通过对高速、高精度的追求实现控制精益化，将机器人、装置与人结合实现人机协调的生产现场，并将最新的信息技术融入其中，不断地进行制造现场的革新，近年来又完成了新的进化。通过欧姆龙最齐全的自动化产品线与行业尖端技术的结合，能够为客户提供全方位的行业解决方案，助力打造智慧工厂。

　　欧姆龙i-Automation革新生产现场理念

　　不难看出，产品能够定制化，满足顾客个性化的需求，这就是当前企业的最大述求。多年来，全球气动和电驱动巨头FESTO费斯托(慕尼黑上海电子生产设备展E1.1508)不断创新，各种仿生学项目已成为自动化和机器人领域节能应用的基础。在费斯托对智能工厂的描绘中，人并非被机器取代而排除在外;相反人机交互将达到新的高度。利用仿生技术平台，费斯托检验了控制和调节自我管理系统的创新，其成果就是为传统工业客户提供基于生物模型的全新智能化自动化解决方案。

　　株式会社FUJI(慕尼黑上海电子生产设备展E2.2356)的新一代模组贴片NXT III不仅可以对应全球最小的元器件(025mm*0125mm)，在不影响贴装速度的条件下实现±25μm的高精度贴装，同时针对车载和模块产品的半导体混载贴装要求，推出了实现±5μm的高精度混载贴装模组NXT-H，该设备不仅可以对应料带，料盘等传统的SMT物料包装方式，还可以对应4英寸，6英寸，8英寸，12英寸的裸晶圆的直接贴放，实现了半导体制造和SMT制造的完美结合。

　　Fuji公司模组型高速多功能贴片机 NXT III

　　聚焦我国智慧工厂现状，productronica China搭建绝佳舞台

　　纵观过去几十年的发展，西方发达国家智能制造可能是一个“串联式”的升级过程，用充分的时间发展数字化制造之后，再发展数字化网络化制造，进而迈向更高级的智能制造阶段。而在中国，由于现阶段劳动力成本的增速明显快于工业生产效率增速，制造业对于智能升级有着极为强烈的需求。据权威机构的测算数据显示，我国的制造业劳动成本在2019年将为越南的177%、印度的218%，这使得我国生产制造业不能再以传统工厂模式维持下去，智慧工厂是必践之行。

　　目前，我国智慧工厂建设正处于高速发展的新阶段，智能制造产业需求升级包括智能测控仪器仪表、数控机床、工业机器人、自动化成套生产线等多个方面。国内众多智慧工厂方案供应商正于广大企业携手合作，布局新一代智能制造和智慧工厂。南江机器人(慕尼黑上海电子生产设备展E1.1232)作为专注于为制造型企业提供智能柔性物流整体解决方案，基于领先的智能移动搬运机器人，通过自主研发的机器人管理软件NjRobot IDS(智能调度系统)将机器人和企业信息平台(MES、WMS、ERP)、生产线串联，以移动机器人为载体构建生产环境的智能物流体系。在未来，南江机器人将满足更多的企业完成智慧工厂的物流控制和管理需求，打造中国“智能仓”，在推动产业转型升级中发挥更大的作用。

　　南江新型潜入举升式智能移动机器人iAGV Pro-F300DL

　　慕尼黑上海电子生产设备展(productronica China)作为电子制造行业重要的前瞻性展会，每年3月于上海汇聚了国内外电子制造设备及机器人大厂，通过生动、真实、完整地演示电子制造智慧工厂解决方案，不断向专业观众分享构建“智慧工厂”新的思路和理念，以科技自动化为核心，助力电子制造业的转型升级。本届展会将于2019年3月20-22日在上海新国际博览中心拉开序幕，联合同期举行的慕尼黑上海电子展(electronica China)，展馆将增至11个，规模达到90,000平方米。

　　此外，本届展会特别新增国际智能制造生态链峰会，将邀请来自上下游产业链不同领域的专家，分享他们对智能制造，特别是电子制造业的看法和经验。

　　展会观众预登记现已正式上线!点击：http://t.cn/EZ2aP6y 或扫描下方二维码完成预登记，智慧工厂第一现场精彩期待您的审阅。