數(shù)字化工廠簡(jiǎn)介

    工業(yè)4.0”的概念最早在2013年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上出現(xiàn)，“工業(yè)4.0”是指利用物聯(lián)信息系統(tǒng)將生產(chǎn)中的供應(yīng)，制造，銷(xiāo)售信息數(shù)據(jù)化、智慧化，其核心目的是為了提高工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，利用信息化技術(shù)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)變革。隨后，“中國(guó)制造2025”也相繼問(wèn)世。

    數(shù)字化工廠作為“工業(yè)4.0”的重要組成部分，眾多企業(yè)正在建立自己的“數(shù)字工廠”。主流市場(chǎng)觀點(diǎn)認(rèn)為，數(shù)字化工廠主要涉及產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)規(guī)劃與生產(chǎn)執(zhí)行三大環(huán)節(jié)，數(shù)字化建模、虛擬仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)/加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（VR/AR）等技術(shù)包含在其中。

“我們?yōu)槭裁匆鰯?shù)字化工廠？目的是兩個(gè)：第一是降低成本，第二是提高產(chǎn)品質(zhì)量。”

三維激光掃描在數(shù)字化工廠中的應(yīng)用

三維建模與可視化管理

三維模型是數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)。現(xiàn)代化工廠建筑通常較為復(fù)雜，廠房?jī)?nèi)部安裝有大量設(shè)備，如何快速準(zhǔn)確獲取工廠車(chē)間及其機(jī)床設(shè)備模型，一直是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工廠的難點(diǎn)。三維掃描成為解決這一難點(diǎn)的最佳途徑。目前，市場(chǎng)上大量的三維軟件支持三維點(diǎn)云模型的導(dǎo)入。借助點(diǎn)云數(shù)據(jù)可快速、準(zhǔn)確繪制出工廠及管線(xiàn)設(shè)備模型，實(shí)現(xiàn)虛擬仿真及工廠可視化管理。

在三維掃描出現(xiàn)前，技術(shù)人員通過(guò)傳統(tǒng)的測(cè)量方式（全站儀）來(lái)記錄工廠的尺寸數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的測(cè)繪方式相對(duì)繁瑣，三維掃描技術(shù)將工廠“搬入”電腦，通過(guò)三維掃描得到的三維數(shù)字模型與工廠建筑的實(shí)際尺寸一致，將該模型導(dǎo)入三維軟件，可以快速、準(zhǔn)確得到工廠各方位的CAD平面圖紙。

工廠規(guī)劃、改造與維護(hù)

市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，使得傳統(tǒng)的工廠空間與市場(chǎng)產(chǎn)品的需求量及規(guī)模不匹配。為解決這一矛盾，提高產(chǎn)能，改善生產(chǎn)效率成為關(guān)鍵問(wèn)題。這使得工廠需要進(jìn)行重新規(guī)劃，對(duì)現(xiàn)有裝備、管線(xiàn)進(jìn)行改造與維護(hù)。通過(guò)三維掃描立體呈現(xiàn)工廠實(shí)況，有助于工程師準(zhǔn)確掌握工廠信息，做出最精確的規(guī)劃或改造方案。

現(xiàn)代化工廠生產(chǎn)時(shí)，大量設(shè)備協(xié)同工作，對(duì)各設(shè)備相對(duì)空間位置有著嚴(yán)格的要求。在生產(chǎn)線(xiàn)經(jīng)過(guò)調(diào)試達(dá)到生產(chǎn)要求時(shí)，可對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行三維掃描，準(zhǔn)確記錄各設(shè)備相對(duì)空間位置信息，為長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)后校準(zhǔn)提供對(duì)比數(shù)據(jù)。同時(shí)，可在三維模型中進(jìn)行虛擬數(shù)字裝配，將新增設(shè)備模型放入生產(chǎn)線(xiàn)模型中，進(jìn)行空間位置分析，模擬安裝。

新增管線(xiàn)、設(shè)備位置干擾性分析

新增管線(xiàn)、設(shè)備位置干擾性分析隨著生產(chǎn)需求的變化，工廠將在現(xiàn)有條件下進(jìn)行管道數(shù)量增加、管道路線(xiàn)改變及新增設(shè)備等工作。三維掃描為這些工作的可行性分析提供可靠數(shù)據(jù)。在三維模型的基礎(chǔ)上，可進(jìn)行干擾性分析，以確定新增管道或設(shè)備是否符合場(chǎng)地的需要，并設(shè)計(jì)合適進(jìn)場(chǎng)路線(xiàn)，這一方式節(jié)約了大量的人力、物力及時(shí)間成本。

類(lèi)似工業(yè)產(chǎn)品的加工尺寸對(duì)比檢測(cè)，廠房在三維掃描技術(shù)的支持下也可進(jìn)行形變分析。利用三維掃描技術(shù)完成現(xiàn)場(chǎng)的現(xiàn)狀掃描，得到三維點(diǎn)云模型。不同時(shí)段的點(diǎn)云模型數(shù)據(jù)或點(diǎn)云模型數(shù)據(jù)與理論CAD模型皆可進(jìn)行對(duì)比，可直觀、精確的完成廠房沉降或形變分析。