数字孪生智能工厂（总体结构、技术架 构、 MES+ERP ）建设方案 CATALOGUE 目录 • 建设背景、目标、定位、预期成果及效益 分析 • 智能工厂总体结构规划 • 技术架构设计 • 数字孪生模型构建 • MES 与 ERP 整合 CATALOGUE 目录 • 智能工厂建设核心要素 • 数据管理与分析 • 智能控制与优化 • 系统安全与稳定 • 总结与展望 化、智能化，提高生产效率和管理水平。 02 降低生产成本 通过数字孪生智能工厂的建设，实现生产过程的优化和管理变 革，降低生产成本和提高产品质量。 建设方案的目标与定位 智能工厂总体结构规划 02 实际工厂设备、生产线等，包括各种机床、设备、传感器等，负责 产品的制造和加工过程。 物理层 负责数据的采集、传输、存储，包括各种数据采集设备、网络传输 协议、数据库等，实现工厂数据的数字化管理和远程监控等功能。 协议、数据库等，实现工厂数据的数字化管理和远程监控等功能。 数据层 包括 MES 、 ERP 等系统以及各类智能化应用，如智能调度、仓储管 理等，实现工厂生产过程的数字化管理和智能化控制等功能。 应用层 智能工厂总体结构 设备布局 根据工厂的实际需求和空间条件，对设备进行合理的布局，确 保生产过程的流畅性和效率。 生产线优化 通过对生产线的分析和优化，提高生产效率和产品质量，降低 生产成本。 智能化改造

智能化制造规划方案 目录 第一部分：业务现状与需求分析 第二部分：建设目标与预期成效 第三部分：一体化解决方案 1. ：一体化平台总体介 绍 2. ：协同研发平台解决 方案 3. ：结构化工艺规划设 计平台解决方案 4. ：制造执行平台解决 方案 5. ：生产线改造方案 第四部分：项目实施方案与过程控制 Page 2 6/27/2022 前期工作回顾 初次调研 5 强化以一体化 BOM 贯穿产品全生命周期 通过设计工具接口实现 BOM 创建和维护自动 化 打通设计 BOM 到制造 BOM 的传递链 路 BOM 与图纸统一审批统一发布统一变更 建立结构化检验工序卡 大量采用自底向上的设计模式，设计人员“各自为阵” Page 4 6/27/2022 的离散现象普遍存在，致使模块或专业之间衔接松散， 没有构建机电软一体化的设计 BOM ， BOM BOM 数据不完整。 目前由于设计图纸与 BOM 分开审批且部分情况下 分 开维护，难以保障 BOM 数据、图纸数据和三维 模型 的一致性。 没有专用的检验工序卡，检验信息表达不完整，没有 结构化，导致 MES 系统缺乏检验指标。 初样机阶段设计部门不提供 BOM ， ERP 中无法直接 获 取 BOM 信息，给下游业务部门增加许多重复工作。 设计 BOM 目前是在 PDM 归档时才手工搭建，存在

工业机器人基础知识 1 2 3 4 5 6 7 8 • 工业机器人意义与定义 • 工业机器人分类 • 工业机器人组成和性能参数 • 工业机器人的结构 • 工业机器人控制技术 • 工业机器人传感系统 • 工业机器人的应用 • 工业机器人发展方向 1 、工业机器人意义与定义  为什么要用机器人？  有些工作对人体有伤害，如 喷漆，重物搬运；  有些产品要求极高的质量， 可执行不同的任务。  什么是工业机器人？ 1 2 3 4 5 6 7 8 • 工业机器人意义与定义 • 工业机器人分类 • 工业机器人组成和性能参数 • 工业机器人的结构 • 工业机器人控制技术 • 工业机器人传感系统 • 工业机器人的应用 • 工业机器人发展方向 柱坐标系机器人 z R r 1 、手臂可伸缩（沿 r 方向）； 2 、滑动架（托板）可沿柱上下移动（ 3 、水平臂和滑动架组合件可作为基座上的一个 整体而旋转（绕 z 轴）。 一般旋转不允许旋转 360° ，因为有液压，电气 或气动联结机构或连线造成的约束。 2 、工业机器人的分类  根据机械结构（坐标形式）分类 2.1 串联机器人 • 柱坐标机器人 • 球坐标机器人 • 关节机器人 • 笛卡尔坐标机器人 2.2 并联机器人 1. 2. 3. 其臂可升出缩回（

的关键环节，它直接影响工作站的总体布局、机器人型号的选择、末端执 行器和变位机等的结构，以及其周边机器型号的选择等。 这十项设计原则体现了工作站用户多方面的需要，下面只对具有特 殊性的前四项原则展开讨论。 时间和精力占比 8.1.2 机器人工作站的一般设计原则 （ 1 ）工件的形状决定了机器人末端执 行器和夹具体的结构及工件的定位基准。 在成批生产中，对工件形状的一致 性应有严格的要求。在那些定位困难的 不准、精度偏低，就会造成工件在机器 人工作站中的定位困难，甚至造成引入 机器人工作站决策的彻底失败。 8.1.2 机器人工作站的一般设计原则 （ 4 ）工件的材料和强度对工作站中夹 具体的结构设计、选择动力形式、末端 执行器的结构以及其他辅助设备的选择 都有直接的影响。 设计时要以工件的受力和变形，产 品质量符合最终要求为原则确定其他因 素，必要时还应进行关键内容的试验， 通过试验数据确定关键参数。 形尺寸、手腕工 作空间、自身质量以及所消耗的功率也就越大。 在设计中，需要初步设计出机器人的末端执行器，比较精确地计算它的质 量，然后确定机器人的可搬质量。 在某些场合，末端执行器比较复杂，结构庞大，如一些装配工作站和搬运 工作站中的末端执行器。 质量参数是选择机器人最基本的参数，决不允许机器人超负荷运行。 8.1.2 机器人工作站的一般设计原则 2 ）确定机器人的工作空间 工作

因 素影响，智能焊接机器人的需求持续攀升。从下游应用领域看，汽车及汽车零部件行业仍是 传统焊接机器人的首要应用场景，而在钢结构、船舶、隧道桥梁及能源等领域，由于标准化 程度低且焊接工艺占生产流程比重高，行业对智能化焊接解决方案的必要性已形成广泛共 识。 钢结构及船舶行业的小批量、多样化、非标化生产特性，导致传统手工焊接效率低下且 质量稳定性不足，而传统示教型编程耗时冗长，其依赖人工操作的局限性日益凸显，已难以 相较于传统示教型设备，智能 焊接机器人是融合机器人技术、人工智能、机器视觉、传感器技术、自动化控制与软件工程 的高度集成化系统。当前，智能焊接机器人仍处于发展初期，市场参与主体持续增加，在钢 结构、船舶、隧道桥梁和能源等细分领域已形成批量化落地案例。高工机器人产业研究所 （GGII）判断，未来几年智能焊接技术将进入快速发展期，并催生一批具备竞争力的系统方 案商、机器人本体厂商及传感器供应商。 预测，中国智能焊接机器人销量将从 2024 年的 0.43 万台增长至 2030 年的 3.73 万台，2025- 2030 年复合年均增长率（CAGR）将突破 43%。 从产业现状看，中国智能焊接机器人已在钢结构、船舶、隧道桥梁、能源等领域实现规 模化应用，且在上述行业中渗透率持续上升，呈现出显著的积极发展态势。这将为智能焊接 机器人的大规模应用创造有利条件。然而智能焊接机器人要达到大规模商业化应用的程度，

年 9 月 15 日开工， 2016 年 2 月 26 日竣工，总工期 165 天。 8275 根基 础桩和 1300 根护坡桩，在保证施工质量、施工安全的前提下， 提前 40 天竣工 主体结构混凝土量达 75 万方，钢筋用量约 17.5 万吨，防水卷材约 29 万平米，预应力钢 筋约 640 0 吨 ， 一 一钢结构 (175 人 ) 其他 (69 人 ) 普工 (5685 人 ) 一 曾 I(5685) 焊工 (278 人 ) 管理人员 (141 人 ) 会 瓦 I(40 人 ) . 木 I(35 人 ) 装配工 (289 人 ) 一 钢结构 (175 人 其他 (59 人 ) 2000 “ 法”的管理 - 临时钢栈道施工 钢栈桥缩时拍 04 “ 法”的管理 - 劲性结构工艺做法模拟 04 “ 法”的管理 - 隔震支座工艺做法模拟 04 “ 法”的管理 - 移动质量监控摄像头 “ 法”的管理 钢结构工程概况 北京新机场钢结构工程 采用 MST 建模软件建立空间模型，对相邻节点进行座标 相 互校核； 采用 XSTEEL 和 AUTOCAD

成本竞争力 9 研究行业的成本结构就是创新机会 ( 行业洞 察 ) 研究竞争对手的成本结构是打赢价格战的机会 研究自己的成本结构是保持盈利能力的关键 运营成本 • 管理团队 • 场地， 水电 • 财务成本 生产成本 • 直接成本 ( 人机 料 ) • 设备折旧 • 模具摊销 获客成本 • 销售 • 市场 • 渠道 建立成本结构思维是竞争力的来源 10 行业致胜因子定义 缩成本又不影响产品的质量， 这 样就能在同行中占据优势 基于指标体系的生产成本控制体系 关键节点管理 关键成本波动因子 关键品质控制点 关键进度交互体系 隐性成本结构 效率， 产能， 等各方面的效率 成 本支出 显性成本结构 人工 、物料 、机器等支出 不良 率 能耗 人 效 机 器 人 工 材 料 机 效 物 损 供应链 品质 供应链 价格 11 12 如何落地？ 持续引领市场 持续盈利能力 成本竞争力 效率提高 持续优化 开拓蓝海 13 拆成本 成本结构分析， 找出 关键控制点 数据监控 建立数据收集系统， 自动监控 定指标 根据关键点定义指标 日成本监控体系四步 法 关键成本波动因子监控 持续改善 14 1 、搞清楚工厂的成本结构——拆成本 2 、找出影响成本因素最大的关键节点——最大影响因子 所有数字化的前置条件都是把公司的最小单元经济模型找出来，

能耗成本分析 企业能敁分析 能耗对比分析 设备能耗分析 环境质量分析 园匙组织管理 园匙企业管理 园匙用能单元 能源介质管理 能源计量结构 能耗指标管理 能源设备管理 计量仦表管理 多样化的数据展现模式 （监控图、趋势图、 报警、报表、 统计图表等） 支持多种访问终端 （ PC 多种浏览器、手机、 Web Server 、 API 接口） 数据库接口（兲系数据库 、实时数据库 ） 能源实绩计算 能源平衡管理 能源对标管理 能耗异常管理 能源负荷预测 能源结构优化 DCS/PLC/RTU/ SCADA 系统 接口配置 碳排放管理 能源调度优化 能源实绩管理 能源监控报警 能源计划管理 能源统计分析 能源基础配置 EAM 工厂能源管 系统类型 典型系统 数据结构 数据特点 实时性 管理系统 设计资料 产品模型、图纸资料 半结构化 / 非结构化 类型各异、更新不频繁、企业核心数 据 批量导入 价值链管理 SCM 、 CRM 结构化 / 半结构化 没有严格时效性，定期同步 批量导入 资源管理 ERP/ OA 、 MES 、 PLM 、 WMS 、 EMS 结构化 / 半结构化 没有严格时效性，定期同步

轴承座 铝合金 轴承压盖 铝合金 灌装外壳 灌装机构 灌装外壳采用铸钢结构，耐 磨寿命长。外壳结构采用上 宽下窄设计，灌装时使水泥 仓压逐渐增大，增加出灰速 度。配套灌装电机 5.5KW ， 扭矩大，出灰速度快。多个 零部件采用铝合金材质，重 量轻寿命长。 灌装外壳采用铸钢结构，耐 磨寿命长。外壳结构采用上 宽下窄设计，灌装时使水泥 仓压逐渐增大，增加出灰速 度。配套灌装电机 5.5KW 会喷灰。这样提高计量精度 的同时又极大减少了粉尘污 染。插袋感应采用压力开关 控制，不存在机械插袋检测 结构的“碰手、袋子插不到位 “等弊病。 带有插袋检测功能。不插袋 时不开闸板不启动电机，不 会喷灰。这样提高计量精度 的同时又极大减少了粉尘污 染。插袋感应采用压力开关 控制，不存在机械插袋检测 结构的“碰手、袋子插不到位 “等弊病。 压 袋 气 缸 自动包装机的优点及特点 自动包装机的优点及特点 自动包装机的优点及特点 闸 板 闸板打开状态 一次关闸板状态 开关闸板机构设计采用侧开结构，可实现二次关闸板来提 高计量精度；气缸作为执行元件带动连杆在出灰嘴侧面打 开或关闭闸板，闸板采用采用轴承钢材质、经热处理、磨 削后使用，既耐磨又能提高闸板的寿命，是普通闸板寿命 的 10 倍以上，且不易卡闸板。 开关闸板机构设计采用侧开结构，可实现二次关闸板来提 高计量精度；气缸作为执行元件带动连杆在出灰嘴侧面打