工厂数字化规划精选(九篇)

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第1篇：工厂数字化规划范文

关键词：数字化工厂；关键技术；制造数字化

数字化工厂是以制造产品和提供服务的企业为核心，由核心企业以及一切相关联的成员构成，使所有运营信息数字化的动态“组织”。通过数字化工厂信息系统有效地组织控制人流、物流、资金流和信息流，实现组织内部所有成员之间的高度协作和资源共享，为客户提供满意的产品和服务。而数字化工厂工作流管理系统作为数字化工厂信息系统的基础，是协调数字化工厂成员内部、成员相互间的各项活动的具体执行者。数字化工厂是指以产品全生命周期的相关数据为基础，在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。是现代数字制造技术与计算机仿真技术相结合的产物，同时具有其鲜明的特征。它的出现给基础制造业注入了新的活力，主要作为沟通产品设计和产品制造之间的桥梁。

一、数字化工厂概述

数字化工厂（DF）以产品全生命周期的相关数据为基础，在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。在设计部分，CAD和PDM系统的应用已相当普及；在生产部分，ERP等相关的信息系统也获得了相当的普及，但在解决“如何制造工艺设计”这一关键环节上，大部分国内企业还没有实现有效的计算机辅助治理机制，“数字化工厂”技术与系统作为新型的制造系统，紧承着虚拟样机（VP）和虚拟制造（VM）的数字化辅助工程，提供了一个制造工艺信息平台，能够对整个制造过程进行设计规划，模拟仿真和治理，并将制造信息及时地与相关部分、供应商共享，从而实现虚拟制造和并行工程，保障生产的顺利进行。“数字化工厂”规划系统通过同一的数据平台，通过具体的规划设计和验证预见所有的制造任务，在进步质量的同时减少设计时间，加速产品开发周期，消除浪费，减少为了完成某项任务所需的资源数目等，实现主机厂内部、生产线供给商、工装夹具供给商等的并行工程。数字化工厂（DF）是企业数字化辅助工程新的发展阶段，包括产品开发数字化、生产准备数字化、制造数字化、管理数字化、营销数字化。除了要对产品开发过程进行建模与仿真外，还要根据产品的变化对生产系统的重组和运行进行仿真，使生产系统在投入运行前就了解系统的使用性能，分析其可靠性、经济性、质量、工期等，为生产过程优化和网络制造提供支持。

二、数字化工厂的关键技术

通常研究的制造系统是非线性离散化系统，需要建立产品模型、资源模型制造设备、材料、能源、工夹具、生产人员和制造环境等、工艺模型工艺规则、制造路线等以及生产管理模型系统的限制和约束关系。数字化工厂是建立在模型基础上的优化仿真系统，所数字化建模技术是数字化工厂的基础。随着虚拟设计技术的发展，在计算机中进行产品零件的三维造型、装配分析和数控加模拟技术以及以上程分析技术不断发展和完善，这种技术进一步向制造过程领域发展。数字化建模的基础上，对制造系统进行运动学、动力学、加工能力等各方面进行动态仿真优化。随着三维造型技术发展，三维实体造型技术已得到普遍的应用。具有沉浸性的虚拟现实技术，使用户能身临其境地感受产品的设计过程和制造过程，使仿真的旁观者成为虚拟环境的组成部分。数字化工，软件模块之间以及和其他软件模块之间的信息交换和集成。虚拟环境的下具集、各种数据转换工具、设备控制程序的生成器、各种报表的输出工具等。

三、数字化工厂的解决方案

（一）产品研发的数字化和虚拟化

数字化工厂通过使用CAX等软件，建立产品的逻辑、几何、功能、性能和关联等模型，实现基于模型的产品定义与关联设计，在虚拟的数字世界中完成多学科优化、协同设计、优化分析、制造试验仿真及模拟产品的制造和运营过程（包括虚拟工厂、生产线布局、物流等）。同时，通过PLM与ERP/MES等集成，实现三维模型、数字化工艺指令等信息向生产现场的推送，并与质量、采购、物流等部门进行共享。各部门依据这些共享信息即可开展相应的零部件生产、原材料采购、产品验收和产品确认等工作。

（二）生产过程的精益化和标准化

数字化工厂是按照精益思想建设的，通过对生产过程进行优化整合，并制定相应的标准化操作规程，确保车间生产节奏更加紧凑和有序。它使用ERP统一管理和下达生产指令，使用MES和数据采集与监控系统实现对生产计划调度、物料追踪、数据采集、生产设备状态监控、工位操作、包装发货等生产运营全过程的管理，并将检测结果与PLM中设计模型进行快速对比，形成从虚拟产品设计到实际生产制造的闭环产品质量控制，实现从原料进厂到产品出厂的生产过程自动化、装备制造信息化和智能化、生产过程的高度透明化。

（三）车间生产的自动化和集成化

数字化工厂车间生产自动化是在统一通信、统一编程以及统一IT架构的基础上，通过高运行可靠性和可用性的数据链路（物联网及工业网等），把生产制造过程中众多独立的产品、工具与关联的服务进行集成，支持自动化控制、制造执行和企业资源管理等系统的完美整合。并将网络与通信、传感器与感知、自动检测、人机交互与专家系统等智能化技术加入车间制造单元与生产线中，实现系统自优化、自重构、自诊断，形成高度的柔性生产方式，达到信息技术和制造技术深度融合的目的，使得高度智能的快速生产成为可能。

四、结束语

绿色和人文是数字化工厂的重要特征，所以数字化工厂的建设不仅要求体现数字化、自动化和智能化元素，还要符合绿色人文的需求。它一方面用自动化设备来减轻人员的体力消耗和精神压力，以及用持续的职业发展规划来延长员工的工作寿命和工作质量。

参考文献：

第2篇：工厂数字化规划范文

清晨，你照例打开客户端了解时事，看到移民危机，瞬间进入了一个移民男孩儿的故事，你就站在他家的一片废墟之前，看着他无奈的离开，你听见窗外爆炸的声音、呼喊的声音和这男孩儿离开时候的脚步声.....

这种感觉可能是人们对于虚拟现实技术的普遍认识，就是能够将人们带入到一种近乎现实的虚拟环境当中。殊不知，虚拟现实技术也在另一个领域产生了巨大的影响，并引发了行业变革。

当前，随着计算机、传感、网络通信等技术的快速发展，虚拟现实逐渐向工业领域渗透应用，为制造业的研发、生产、管理和服务等各环节带来了深刻变革，进一步推动了智能工厂的发展。日前，西门子在英国一处工厂里安装了Virtalis虚拟现实（VR）软件和系统，用于实现装配工艺的模拟和优化、提高概念设计的效率、精简设计单位和更加有效地进行工厂规划，通过VR技术对产品进行制造前的虚拟评估，解决其在制造过程早期阶段出现的问题。

虚拟制造技术是以虚拟现实和仿真技术为基础，对产品的设计、生产过程统一建模，在计算机上实现产品设计、加工、装配、检验等全部流程的模拟和仿真。通过虚拟制造技术，企业能够在设计阶段就对产品制造的全过程进行虚拟集成，预测、检测、评价产品性能和制造可行性，达到产品的开发周期和成本最小化、产品设计质量的最优化以及生产效率的最大化。奔驰、宝马、大众等公司利用虚拟制造技术建立“数字汽车”模型，设计发动机、车体、电气线路等，并进行碰撞分析和运动分析、模拟数控加工和质量检验等，可将新车型的研发生产周期从一年以上缩短至2个月左右，开发成本最多可降到原先的1/10。

基于虚拟现实打造的数字化模拟工厂能够对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期，推动生产组织方式变革。虚拟现实是数字化模拟工厂的核心技术，数字化模拟工厂是以产品全生命周期的相关数据为基础，利用虚拟仿真技术对制造环节从工厂规划、建设到运行等不同环节进行模拟、分析、评估、验证和优化，指导工厂的规划和现场改善。数字化模拟工厂的典型应用包括：加工仿真，如加工路径规划和验证、工艺规划分析等；装配仿真，如装配设计、装配过程运动学分析等；物流仿真，如物流效率分析、物流设施容量、生产区物流路径规划等；工厂布局仿真，如新建厂房规划、生产线规划等。

第3篇：工厂数字化规划范文

关键词：BENTLEY冶金EPC 应用

中图分类号：TN711.5文献标识码：A 文章编号：

应用背景

AE﹡(﹡化名AE为冶金行业EPC)是一个专业覆盖面非常广泛的应用领域，除了工厂管道以外，更有大量的厂房、设备、场地、道路、铁路、桥梁、自备电站、污水处理以及工程地理信息等众多的专业子项。这一特点，也对冶金行业应用软件的选择提出了更高的要求。 软件除了能解决本专业的应用问题外，更需要与其他专业能够实现数据的互用，具有良好的数据兼容能力，能够实现协同设计。而广泛的专业软件覆盖及数据在专业内部及专业之间的互通互用，使得Bentley在全球冶金行业成为用户数量最多的软件供应商。众多的全球著名EPC公司及业主选择Bentley的软件解决方案作为他们的核心软件环境。

ASE所面临的挑战和需求为：同一平台协作工程 跨专业协作设计实时管控和设计应用软件平台统一（尤其是3D设计）最终实现工厂设计数字化。而对平台及软件的需求为：易用性实施快捷。重点是与现有正在开发的ERP的集成及功能融合。另外要求要与项目立项及策划管理设计过程管理项目变更管理项目进度控制管理 ISO质量管理采购管理 施工组织管理及开车管理人工时管理项目文档合同管理项目查询与分析等的融合。

项目应用解决方案

1工程项目数字化全生命周期平台集成方案

Bentley数字化工厂解决方案在ASE应用整体架构规划图

Bentley数字化工厂在ASE应用架构数据流向规划图

2AE三维工厂设计集成系统实施目标和规划

作为大型工程技术公司，AE公司拥有铁烧、焦化、炼钢、轧钢、工业炉、总图 、机制、冶设、土建 、电力、仪表、信息中心、给排水、通风、燃气、地质、测绘等齐全的多专业勘察设计主线以及优秀的设计人员和设计软件工具。此项目的规划及策划实施，目的在 于利用三维操作的平台，进一步提高公司自身的设计水平和竞争能力，实现多专业协同设计缩短设计和施工周期，提早投产，创造效益。

因此，我们将构建一个以Bentley三维工厂设计解决方案为基本环境，尽可能 兼容AE公司现有的软件的集成软件系统，实现三维数字工厂和协同设计技术在冶金设计行业的应用。

三维协同设计，是真正能够体现计算机及网络技术在工程勘察设计行业内数据 价值的系统。这一技术的采用，不仅能够提高设计的整体效益，更能提高设计质量， 减少设计过程中所产生的错、漏、碰、缺。

3AE三维工厂设计集成系统实施目标和规划

基于上述目标及规划，AE在本项目中如“Bentley数字化工厂解决方案在ASE应用整体架构规划图”中所示,其覆盖的范围为:

 三维协同辅助设计

 工程设计数据全生命周期管理系统中所有涉及到工程内容部分

 企业资源管理系统中的图档及其产生过程，人员与图档的相对关系，以及企 业固定资产的管理

具体来说就是：

 以MicroStation为平台的多专业三维协同设计系统（覆盖工程的各个专业）

 以ProjectWise为平台的工程内容管理环境，管理和控制着各种形式（包括 其他产品产生）的工程文档、工程内容（对象级管理）

 以BentleyFacility为平台的固定资产管理系统

 以BentleyProjectWiseLifeCycleServer 为平台的工程数据全生命周期管理系统

Bentley还投入大量的人力物力和技术实现了和其它软件厂商之间的数据互用， 能够兼容公司正在运行的现有系统，或与这些系统通过数据交换接口进行对接，充 分保护原有系统投资的延续。例如：机械设计软件Solidworks、项目管理的P3/P3ec 等。

4多专业协同设计

如何提高多专业的协同操作效率就成为AE关注的关键问题。协同操作的内容包括设计平台的协同、设计标准规范的协同以及模型空间 定位的协同等几大方面。AE公司完全应用了Bentley 基于MicroStation的三维工程解决方案。规划使其完全实现专业间的协同操作。

AE采用的Bentley产品结构规划图如 下：

真正运用了Bentley工程系列软件涵盖专业广泛，针对性强，统一的操作平台使得各专业均 在相同的界面上工作的诸多优势，使其达到实现减少了图纸格式转换带来的麻烦，提高数据传递的速度和准 确性。

另外参考工具为多专业协同操作带来了极大方便，一改以往项目设计专业有时间先 后不同的弊端，使各专业可以同时开展设计工作，并在设计过程当中及时了解其他 专业的设计情况，对设计过程中发生的错误及时修改，提高了设计的准确性，并消 除了施工阶段的返工现象。

结束语

该规划方案重点贯穿于AE项目生命周期中所有的信息进行集中、有效的管理，让散布在 不同区域的项目团队，能够在一个集中统一的环境下工作，随时获取所需的项目信息，进而能够进一步明确项目成员的责任，提升项目团队的工作效率及生产力。同时借助于数字化工厂设计平台，搭载这个管理平台，不仅可以将项目中所创造和累积的知识加以分类、储存以供项目 团队分享，而且可以作为以后企业进行知识管理的基础。改变了传统的分散的交流 模式，实现信息的集中存储与访问，从而缩短项目的周期时间，增强了信息的准确 性和及时性，提高了各参与方协同工作的效率。

第4篇：工厂数字化规划范文

【关键词】职业教育 数控加工 实训教学场所

一、传统数控加工实训教学场所设计的不足

（一）学生观看不到演示操作的具体过程

数控加工类实训具有较高的技能水平要求，对学生人身安全、设备安全等各方面要求比较多，故大多数教师采用教师理论讲解—学生观看操作—学生动手实践—教师指导讲解之类的项目化教学方法。由于学校教学无法达到工厂中师徒一对一的模式，教师演示的时候，学生围在设备周边，不利于安全的保障，且站在后面的大多数学生也无法观看到演示操作的具体过程，教学效果不尽如人意。

（二）不利于收集教学资源

数控加工类的实训课由于技能过程的重复性对时间、资金等方面要求较高，不可能对同一个训练项目重复多次训练。传统的实训教学又不能对以往的教学过程进行录制与保存，所谓的纠错只能在项目教学的实施过程中当场完成。多年教学之后，能让后期学生借鉴的教学实际影像内容很不完善。

二、初级改革方案设计

2010年，我校建设新实训基地，针对之前数控加工类实训的传统教学场所存在的不足，我校提出了建设多媒体辅助教学岛的方案。

（一）基础设施

方案中的基础设施有3个摄像头、2台投影仪、1台电视机。在实训场所选择一台数控加工设备确定为教学机，在设备自身密闭加工区域的内侧安装2个摄像头，再在数控操作面板前安装1个摄像头。这3个摄像头分别监控加工区域内部和数控操作面板的加工及操作过程。教学岛前方由2台投影仪与1台电视机通过视频分配器由教师控制，分别显示3个摄像头采集的视频信息，同时利用电视机与投影仪不同的表现效果选择展示的主次。3路视频信息可以通过配备监控设备或计算机进行控制和保存。

（二）实训班级分配

由于班容量相对数控加工实训设备较多，可以考虑将班级分成数控车工与数控铣工或加工中心两大组，分别进行数控加工的技能实训，以保证每台机床上不多于3名学生。这样不仅能保证学生的实践操作时间，还能更有效地安排每个学生的工作任务，同时还能保证学生更安全地进行实训。

三、简易升级方案

（一）摄像头配备云台

如果资金许可，可考虑为加工区域内的摄像头配备云台，这样可随时调整观察的角度和方位，以便于观察。

（二）教学岛计算机与数控加工设备联网

联网后，教师可在教学过程中将设计的数控程序直接上传到数控加工设备的数控系统中，从而验证程序的正确与否。设计的过程可以由教师进行，也可以由学生代表根据教师备课的安排来进行。

四、综合型改革方案设计

随着职业教育的大力发展，很多公司都针对职业院校的数控加工实训开发了大量的软件，其中有一类基于网络的“数字化实训工厂”方案。该方案将实训场所的所有数控设备通过有线或无线网络技术连接在一起，并规划有场地的监控、设备状态的监控、数据传输、教学资料整理等多个模块。

我校在规划新实训基地建设时，确定了数字化实训工厂的建设，同时将数控加工实训场地的教学岛概念与其进行整合，提出了综合性方案。

（一）整合监控资源

利用数字化实训工厂的监控系统，再加装所需数控加工设备内部的摄像头。教学过程中的观察点较多，甚至可以达到多台数控设备作为教学机使用。监控系统本身就带有录像保存功能，每节课上完都可以将教学过程的资料备份。数字化实训工厂方案中可视化项目的触摸屏，大大提升了教学过程的便利性。

（二）整合网络资源

利用数字化实训工厂的网络系统和体验中心的计算机资料，所有的计算机与数控设备都可以进行通讯、传输。学生编程的上机操作可以在体验中心内的计算机上完成，并传输到指定的数控加工设备中，大大提高了教学的效率。

单机实训过程中，计算机可另配并单独与数控加工设备连接，也可以选择像技能大赛那样的单机运行模式，学生在设备边完成实训课项目的完整操作内容。

（三）整合配件管理

数控加工实训中学生不仅要学会操作机床进行加工，还要学会例如刀具选用、量具选用、夹具选用与制作等一系列配件的选择与管理。利用数字化实训工厂的库房管理模块，可以在实训安排的前期环节上，针对这些方面的内容让学生亲身体验，以丰富他们的经验。

（四）整合多元化评价体系

利用网络资源和教学资源管理、学生成长过程管理，每个实训项目完成后师生之间、生生之间，包括学生自己都可以对项目的最终结果进行评判，在不断地积累经验中提高自身的技能水平。个别实训项目中空闲的学生还可以对以前班级实训同学的作品进行研究，以增加自己的工作经验。

五、使用过程中的注意点

数控加工实训教学场所重新设计改造后，实训教学的过程也在逐步发生变化。教师在教学过程中不断总结提高，实训的教学效果进一步得到保证。实际教学过程中使用整个系统时有三个方面需要注意：

第一，安装在加工区域内部的摄像头要注意保护和保持清洁。由于加工环境下使用切削液等因素，加工区域内应选用防水防爆型的摄像头，不用的时候尽量将其转向加工位置的后方。日常机床保养时要清洁摄像头及镜头，不得使用擦机床的布去擦拭镜头前的防爆玻璃，以免弄脏镜头。

第二，教学过程设计时，每个学生要有具体的任务，多人一组时分工要明确。

第三，加强实训基地的6S管理，保证学生的人身安全和设备安全。设施设备要安排专人专管。

六、反思

教学资源处于数字化实训工厂的平台当中，将其并入学校校园网也是一个可实施的工程。这样相关专业的学生在学校的任何一个校园网终端都可以对实训项目进行预习、复习等学习任务。

由于班级分散进行实训，为不加重学生学业负担和家长的支出，学生应该在完成实训项目并取得职业技能鉴定后交换一次实训的设备，了解另一类设备的操作基础。

数控加工实训教学场所的硬件建设是一个相对容易实施的项目，如何用好这些资源，开发出更能挖掘硬件和软件利用率的设计方案，是现代职业教育要研究的内容。各校对数控加工实训的教学投入较大，作为职业教育的实施部门，各校的相关系部都应该群策群力，努力研究如何使这些投入获得更大的效益。

【参考文献】

[1]罗平尔.数控车工实训教学改革的探索与实践[J].常熟理工学院学报（教育科学），2011（12）

第5篇：工厂数字化规划范文

关键词：数字化工厂；企业信息；系统集成

随着制造业信息化进程的加快，制造业的智力投入和服务意识将日益增强.面临激烈的市场竞争，除了千方百计降低成本、提高效率和质量外，提高企业的资源利用率和对市场的快速响应能力也是制造业追求的重要目标.因此，在未来十年内，数字化技术将成为制造业持续发展的基本策略.尤其在虚拟现实技术、可重构生产技术、多学科综合优化技术及全生命周期管理方面将获得实质性的进展。

一、数字化工厂内涵

数字化工厂（DF）集成了产品、过程和工厂模型数据库，通过先进的可视化、仿真和文档管理，以提高产品的质量和生产过程所涉及的质量和动态性能：提高盈利能力、提高规划质量、缩短产品投产时间、交流透明化、规划过程标准化、胜任的知识管理。数字化技术是指利用计算机软硬件及网络、通信技术，对描述的对象进行数字定义、建模、存贮、处理、传递、分析、综合优化，从而达到精确描述和科学决策的过程和方法。数字化技术具有描述精度高、可编程、传递迅速、便于存贮、转换和集成等特点，因此数字化技术为各个领域的科技进步和创新提供了崭新的工具。目前制造业的几个重要发展方向，如精密化、自动化、集成化、虚拟化、网络化、全球化，无一不与数字化技术的发展密切相关。

二、企业信息系统描述

就企业信息化而言，先后出现了MRP、MRPII、ERP、PDM等系统，它们的功能既有不同之处，又有许多相似的地方。而当前企业广泛采用了PDM和ERP系统相集成的方式。PMD是一门管理所有与产品相关的信息（包括电子文档、数字化文件、数据库记录等）和所有与产品相关的过程的技术，它提品全生命周期的信息管理，并可在企业范围内为产品设计与制造建立一个并行化（Concurrent）的协作环境。PDM以产品数据为核心，实现静态的产品数据和动态的工作流程的安全、正确及高效的管理，其所有的信息组织和资源管理都是围绕产品设计展开的。ERP能够对企业活动中与制造有关的所有资源和过程进行统一管理，其应用目标是对生产成本、产品质量、生产计划、财务分析进行控制及对客户服务进行管理。ERP是为组织、协调、计划与控制企业的生产经营活动所采用的生产管理技术，它主要强调对企业的人、财、物、产、供、销和质量等资源的管理，关心这些资源的调度、使用和增值，主要服务于工程设计人员和工程管理人员。ERP主要应用于生产制造与经营管理。然而，对于制造企业而言，这样的信息平台是不完善的。首先，企业需要PDM的产品数据进行快速的产品设计、制造、装配、质量控制和检测。其次，企业缺乏一个介于CAPP工艺规划和产品数据管理之间，具有规划生产制造的功能，并能够起到平衡生产的作用的系统。

三、企业信息系统集成

（一）内部信息集成

系统底层的体系结构、软件、硬件以及异构网络的特殊需求首先必须得到集成。这个集成包括信息技术硬件所组成的新型操作平台，如各类大型机、小型机、工作站、微机、通信网络等信息技术设备，还包括置入信息技术或者说经过信息技术改造的机床、车床、自动化工具、流水线设备等新型设施和设备。为了完成应用集成和业务流程集成，需要解决数据和数据库的集成问题。数据集成的目的是实现不同系统的数据交流与共享，是进行其他更进一步集成的基础。数据集成的特点是简单、低成本，易于实施，但需要对系统内部业务的深入了解。数据集成是对数据进行标识并编成目录，确定元数据模型。只有在建立统一的模型后，数据才能在数据库系统中分布和共享。数据集成采用的主要数据处理技术有数据复制、数据聚合和接口集成等。应用系统集成是实现不同系统之间的互操作，使得不同应用系统之间能够实现数据和方法的共享。它为进一步的过程集成打下了基础。对业务过程进行集成的时候，企业必须在各种业务系统中定义、授权和管理各种业务信息的交换，以便改进操作、减少成本、提高响应速度。业务流程的集成使得在不同应用系统中的流程能够无缝连接，实现流程的协调运作和流程信息的充分共享。

（二）外部信息集成

通过门户网站和互联网实现公众、社会团体、社会和客户的互动，实现企业内外部信息资源的有效交流和集成；通过与合作伙伴信息系统的对接，建立动态的企业联盟，发展基于竞争合作机制的虚拟企业，重塑企业的战略模式和竞争优势。Internet的发展增加了企业之间的合作与交流，虚拟企业、扩展的供应链管理和协同商务等都是企业之间集成的典型。通过合作，几个企业和公司组成一个相对稳定的合作网络，这种合作网络可以提供单个公司所不能提供的产品和服务，获得单个公司无法完成的定单。为了增加合作的效率，必须实现网络中有合作关系的公司之间活动和过程的集成。另外，企业间的集成并不是使企业内所有的系统都实现集成，而只是集成一些与企业之间的业务过程有关的系统，因此，企业间的集成是一种有选择的集成。企业间集成的一个关键问题是使企业间不同系统实现数据格式的匹配。目前，XML技术作为企业间集成时数据交换的标准已得到广泛的应用。

四、结束语

在制造企业的信息化建设和改造过程中，许多制造企业实施 CIMS、MRPII、ERP 等系统. 而国际国内的 ERP系统供应商在提供ERP 产品时，都要根据用户的具体要求，在系统的实施过程中，根据实际情况对功能模块做二次开发。以生产车间为中心的工具管理系统，既可以单独实现制造企业的工具管理功能，也可以与 MRPII、ERP 集成，作为 MRPII、ERP 系统的一个功能模块和有机组成部分。对制造企业的工具管理系统进行研究和设计，对于制造企业的制造系统的高效运作有著重要的意义。

参考文献：

第6篇：工厂数字化规划范文

笔者所在杭州市公共实训基地整体规划和实施了数字化实训工厂，在其应用中探索出一些应用模式。

CAXA数字化实训工厂是在实训基地建立真实企业的生产环境，学员按照真实企业的生产过程组织实训项目，学员按照企业的生产岗位分工协作，学员生产的成果按照企业的模式来检验，使学员通过项目式的实训项目掌握进入企业就业所需的先进制造技术、制造业自动化技术和制造业信息化技术。同时实现实训教学过程的可视化、信息化，成本的可控性和图表化。

整个CAXA数字化实训工厂包括了理实一体化讨论区、可视化管理、PLM体验中心、车间管理、库房管理和实训资源管理、绩效管理、设备管理部分，这模块是一个完整的有机整体和实训基地学员实训的每个过程紧密连接，利用基于网络的CAD/CAPP/CAM/PDM集成技术即PLM技术，实现产品全生命周期的数字化设计与制造。

具体的应用如下：

一、学员进入基地：进入PLM体验中心和实训车间参观，调用实训资源管理平台中的资源如开学第一课视频、多轴数控加工视频等树立企业和岗位的概念，并了解课程与岗位的对接。

二、实操实训：

在PLM环境下进行产品设计和制造，实现产品无纸设计和全数字化制造。在无纸化的设计、生产过程中，产品按照流程实现设计、工艺及制造，所有数据之间相互关联。同时在对外培训过程中，实现了理实一体化，融洽的匹配了学员理论和实操的整个过程。

1、零件加工前的分析讲解及加工完成后老师的总结评判：通过一体化讨论区老师调用教案、课件及视频讲解等资料现场讲解，实训零件的加工示范学员可在一体化讨论区清晰直观的看到，实训理实一体化的教学，杜绝围观。

2、零件加工前需要准备的刀具和材料：老师可以通过库房管理刷卡领用，完成后刷卡归还。根据实训规划，库房准备工具及物料，库房管理员负责制单及发放物资，由带班老师刷卡领取，实训管理员负责审核单据；

3、库房物料编码管理：对入库的物料进行统一编码，自动为单据设置想要格式的单据编号，编码自动生成，不需要人工手动再设置；对到库房办理相关业务人员统一使用ID卡。

4、库房物料消耗跟踪管理：通过读卡器识别并记录到库房办理相关业务人员的ID卡，库房管理系统可以对该人员进行统计和跟踪查询。

通过扫描枪扫描条形码，能够直接把某物料部分信息直接写到作业页面内，并通过系统软件显示该物料价格、库存情况等信息。提升工作人员效率和准确率，提升数据电子化的使用率和利用率。

可以对库存、台账、出库单、入库单，出库明细、入库明细、单据明细、物资借出等信息进行查询和追踪。

5、零件加工所需的代码文件，实训前由老师审核并通过车间管理的机床联网DNC下发到学员实训的机床，保障实训安全。

6、对于多人共用一台机床进行实训，一人加工操作，其它的学员可以通过可视化管理了解零件时间加工的过程，在实训过程中碰到的问题可以通过一体化查询终端自主学习，带实训的老师可通过可视化设备时时了解学员实训的现场及碰到的问题，及时答疑。

> 实训内容的可视化，每2台机床配置1台触摸屏电脑，通过触摸屏电脑查看实训内容和工艺要求，同时跟资源库相连，初学数控的学员可以通过触摸屏电脑查看机床的操作要点及操作过程的注意点，同时能够在操作过程中有问题，通过资源库查询解答。

> 实训场地视频监控 ，在实训车间设置全方位视频监控，对实训车间的整体情况的视频可以连接到领导办公室、教师办公室和实训老师电脑显示屏上。

> 通过引入现代化企业7S现场管理理念，提升学员的企业“见识”，为培养学员良好的职业素养奠定了基础。

7、老师授课的教案、课件、课程相关的素材通过资源管理平台老师可随时查阅、上传。管理各种教职工资料及教学中使用的课件、题库或科研成果，不断积累公共资源、分级授权访问。实现教学资源的共享。管理教案、课件、企业实例、题库，实训项目等资源。实现数字化教学资源规范化管理。同时可以将现场加工视频连接到实训中心机房，通过投影的方式，让学员在接受软件教学的同时，可以同步切换到现场生产加工环节，从而理解软件教学中关于工艺设置等方面的理论内容，理论教学与实践教学融入一体，丰富课堂教学手段。

三、综合实训：基于工作流程的项目式教学

学员阶段性的综合实训：实例项目通过PLM体验中心模拟企业产品的计划、设计、工艺、编程、仿真、零件加工最后装配，学员完成企业生产流程过程的体验，并对所学课程与企业岗位有一个清晰的了解和认知。

借鉴西方发达国家职业学校的培养模式，采用项目式分组规划，按一个班42人的规模来规划分7组，每组6人为一个项目小组，共同完成一个目标（组合件），作为共同的综合实训成绩，老师作为指导和最终的评分。总共有7个项目，每组完成一个项目。完成后轮换项目，这些项目以数车和数铣的加工零件。

通过CAXA数字化实训工厂的整体项目式教学，对整个教学有了极大的改善，具体表现在：

1.融入企业工作流程

实训项目按照企业项目管理模式组织，学员按照真实的角色进行协同工作，尽早适应企业角色、岗位。实训流程定义：实现企业面向产品的订单、产品设计、工艺设计、数控编程及仿真、生产派工、检验、进度跟踪、工时核算等整个产品制造过程的模拟与组织。

2.符合技术形成规律

按照单项技能、综合技能与生产型技能的递进关系，培养全方位技术型人才，符合本专业人才的技术形成规律。

3.创新实训模式，有利于高素质技能型人才的培养。

对浙江省制造业产生三个方面的引领作用：一是通过基地的先进平台进一步加深校企合作，从设备场地的共同使用，到教师及优秀学院直接参与企业的产品创新、生产制造过程，可以较好地解决企业面临的加工和工艺难题；二是引导企业对自身的企业开展虚拟制造和并行工程项目改造，保障高效、高质生产；三是极大地改变企业产品开发、生产管理等模式，提升企业在现代市场中的竞争力。

总结：杭州市公共实训基地功能定位：面向主导产业及企业、面向院校、面向社会提供服务平台、以全市技能劳动者特别是高技能人才重点，满足职业技能培训、技能鉴定和技能竞赛的需要，成为职业教育师资培训和职业院校、培训机构及企业事业单位技能人才培训基地；成为新技术、新工艺、新职业推广和中高级职业技能鉴定基地；成为国内一流的综合性、公益性和示范性的公共实训基地。通过引入CAXA数字化实训工厂，极大深化并拓展了先进机械制造实训中心的服务能力。

作者简介：

刘建军，男，讲师，单位：杭州市职业技能培训指导中心（杭州市公共实训指导中心）研究方向：实训实验室建设和管理、电工电子自动化。

第7篇：工厂数字化规划范文

总投资15亿欧元、厂区占地面积2.07平方公里、年产汽车20万台，这些数字概括了宝马沈阳铁西工厂的“体量”。有媒体将其与宝马设在德国莱比锡的工厂相提并论，并把沈阳铁西工厂称之为“黑土地上的‘莱比锡’”。沈阳本地媒体评论认为，这家工厂让沈阳进入了“宝马时代”。

宝马沈阳铁西工厂之所以会得到这样的赞誉，与其先进的工厂建设和技术标准不无关系。在这里出产的汽车，其每个螺丝的拧紧程度都会被电脑录入系统并一直保存到车辆报废为止，以确保每一项数据都是可追溯的。更加关键的是，无论是高速冲压机、焊接机器人，还是可编程控制器、网络传输，甚至于整套自动化管理体系和仓储标准，都与宝马全球的任何一家工厂一样。这就保证了宝马铁西工厂能够与国际最先进的技术标准保持完全同步。

可以说，铁西工厂是集现代工业技术于大成的代表作。而提到现代工业技术，我们就需要引出一个当前炙手可热的名词：工业以太网。

机器人背后的网络变革

对于外行人来说，参观工厂时最吸引眼球的莫过于那些定位精准、一丝不苟的机器人，亦或者是在轨道上孜孜不倦跑来跑去的自动仓储运输车，而很少有人关心其背后的内容。比如，上文提到的螺丝拧紧数据是如何被传送到存储设备中的？机器人和运输车又是通过谁接收命令的？

同以太网一样，工业生产同样需要网络来传输数据。机器的工作数据传送，控制系统的命令下发、测量仪器的通信等操作均依赖这个网络完成。工业系统长期的独立和专用特性，使得工业生产网络走出了一条与我们常见的以太网完全迥异的数字化体系，也使得其有了专有的名词：现场总线（Fieldbus）。而在此之前，机器之间的通信还是依靠模拟信号甚至开关电平信号进行的。

尽管现场总线将机器之间的通信提升到了数字时代，不过随着应用的深入，人们发现其存在着一些不足。首先，现场总线领域协议种类众多，达到了十几种而且互不兼容，这不仅增加了用户的施工难度，而且还提高了工程造价；其次，这些协议大多封闭，无法满足当前工业生产定制化需求；此外，工业总线数据包的传输延迟和速率问题没有较好的解决方法。

时空交错，在现场总线遭遇应用难题的同时，以太网技术却得到了极大发展。由于开放特性，使得其在应用中群策群力，解决了不少发展过程中的技术难题。这使得人们开始考虑将以太网中的TCP/IP协议引入工业网络。这就形成了工业以太网的概念。

工业领域分析调研机构ARC集团认为，从智能电网的实施，特别是变电站自动化，到智能化铁路、公路以及其他运输项目正越来越依赖工业以太网。在过程自动化领域中，工业以太网已成为控制层骨干网的首选，并逐渐向设备层迁移。工业以太网越来越多地作为常规工业网络，在很多工业领域替代了特定应用的现场总线。

“两化融合”从网络开始

广义上来说，工业以太网依然是现场总线的一种分支，其符合现场总线在制造与控制设备之间进行通信的定义。不过从技术实现上，二者又完全不同。工业以太网的出现，打破了工业生产系统与信息管理系统的屏障，扩充了网络规模，将原本的单机自动化扩展到了整个工厂自动化的级别，提高了传输速率、传输距离和开放性。同时，其还降低了工程部署的成本，并可以直接控制和访问生产级别的所有数据。目前我们所能见到的工业以太网标准，包括了Modbus TCP/IP、ProfiNet、Ethernet/IP等。

在这些不同的工业以太网标准之中，ProfiNet尤为受到汽车厂商所青睐。2004年11月在纽伦堡举办的SPS/IPC/Drives展览会上，奥迪、宝马、戴姆勒-克莱斯勒和大众四家德国主要汽车公司宣布同意支持工业以太网协议ProfiNet。这一协议不仅具备工业以太网的特性，同时可以整合原有得到广泛应用的ProfiBus现场总线网络和管理架构，形成完整的现场总线控制系统，保护了用户的原有投资。除汽车行业以外，烟草行业目前也已经成为ProfiNet的一个重要推广领域。

目前，宝马在全球的工厂建设中都采用了来自西门子的ProfiNet工业以太网网络，本文开头所提到的沈阳铁西工厂也不例外。

工业以太网的出现，使得工厂实现了从管理到现场“一线通”的愿望。用户只需要掌握一种技术，即可满足全自动化工厂、全数字化工厂的建设需求。同时，其也将自动化语言带入到了工业生产领域。目前，赫思曼等厂商已经开始将以太网中的SNMP协议带入到工业领域，利用可编程控制器配置交换机成为指日可待的事情。此外，工业以太网也让无线网络进入工厂成为可能。

从工厂走出去

信息化与工业领域的交融无时无刻不在进行之中。从车身设计到工厂规划，再到发动机设计以及生产，数字化工厂正在优化从设计到制造的每个环节。增加柔性、减少系统复杂性和节能需求、更少的调试时间、更短的生产爬坡时间、创新的自动化标准应用、更快的新产品上市需求，数字化工厂所能够带来的这些益处，无不令汽车企业心动。

以工业以太网为代表的“两化融合”技术，正在逐渐走出工厂，迈向更为广阔的应用空间。经受过工业生产高温、高腐蚀性、强震的“洗礼”，工业以太网交换机的可靠性已经得到了业界的认可。如今其已经开始被应用于车联网的信息通信与交互之中，特别是在城市交通交通信号控制系统、高清电子警察系统、高清卡口系统等智能交通系统等部分。

第8篇：工厂数字化规划范文

目前，华北油田单井及站场数字化覆盖率已达60%以上，并先后建设完成阿尔、宝力格、蒙古林3个高寒地区数字油田示范区和山西煤层气“物联网示范区”。

华北油田数据中心主任李凤民向记者解释道：“数据中心是智慧油田建设的‘参谋部’，同样也是智慧油田建设的信息技术支撑单位，负责所有与信息化有关的业务，包括网络、数据、软件等资源，云计算资源池、数据资源池、软件资源池和高速智能承载网就是智慧油田建设的四大基础工程。”

同时，为加快二次三维采集和大面积三维地震资料连片处理解释工作，华北油田开展工作站集群系统建设，对勘探开发研究院、物探研究院地震资料解释硬件系统进行改善和更新。自行研发应用了多核64位LINUX工作站集群技术，实现了核心带宽万兆数据传输，并将地质解释、储层预测、地震反演等多种软件集成在一个应用平台，提高了地质研究水平和工作效率，满足了大连片工区综合地质研究的需要。

另外，华北油田还致力于打造一体化的智慧油田存储、计算、信息共享中心，将油田勘探、开发、井筒工程和油气井生产等各业务的研究资源，有机统一在一个价值链中，实现数据知识共享化、生产业务流程化、科研工作协同化，实现资源统一管控和合理调配。

李凤民说：“如果把智慧油田比作一个人，那么数字化生产是骨架，高速承载网是神经，各类数据资源是血肉，云计算中心就是大脑。这些思维系统、传输系统、感知系统的连锁反应形成行动系统，为油田决策、资源优选、制订方案提供可靠依据。”

此外，在智慧油田建设中，SCADA系统的应用也至关重要。SCADA系统主要应用在石油管道运输的控制和监测上。SCADA系统的构成有检测装置、数据采集与就地控制装置（RTU）、中央主控站、通信系统及软件。其控制过程是由设在控制中心的主控计算机对远程终端装置RTU进行定时询问，把分散在各个站点的情况通过通信线路传送给中央主控计算机进行全线的统一管理和监视控制。而各个站点的监视控制一般由RTU或可编程序控制器来独立完成，泵站可以无人值守，从而形成可靠的计算机网络式分布控制系统。

管道自动监控系统所能达到的水平，基本为站内无人值守，全线经SCADA系统进行远距离集中监视与控制。管道全线通常按三级设计：第一级：控制中心集中监视与控制；第二级：站控；第三级：就地手动控制。在一般情况下，使用第一级控制（站内无人值守），这是SCADA系统设计的目的控制级。但是，当通信（如微波通信、光纤通信等）出现故障或者控制中心主计算机发生故障时，可使用第二级控制，这是一种后备手段，当发生紧急事故或设备检修时，可使用第三级控制。

在管道运输中，管道的自动监控系统尤为重要，它直接关系到管道的正常运行，为解决这些特殊工艺要求，并适应现代管理方式，管道自动监控系统通常采用先进的SCADA系统对全线进行监视、控制和管理，以达到安全输送、科学管理、降低消耗、提高经济效益之目的。

记者手记

在经济新常态形势之下，传统制造业大而全的生产模式辉煌不再。经济下行和企业转型已成为企业发展的双重压力，通过《中国制造2025》发展战略的引领以及智能制造规划的具体实施，精细化、个性化以及智能化的生产模式逐步成为企业转型升级的关键之钥。

如今，包括工程机械、石油化工、航空航天、汽车制造等领域在内的传统制造企业，以数字化、网络化以及智能化技术为基础的智能工厂建设已成燎原之势。

在智能工厂中，融合了CPS、MES、ERP、CRM、PLM等系统软件。各个系统软件之间的高效协同和互联互通是智能工厂运行的基础。其中，CPS对于智能工厂建设的作用尤为重要。

从概念上来讲，通过物理设备联网，CPS最终要实现的是虚拟网络世界与现实物理世界融合，并将网络空间的高级计算能力有效地运用于现实世界中，从而形成可自律操作的智能生产系统。

第9篇：工厂数字化规划范文

[关键词]中药制药工程；中药工业4.0；数字制药；智慧制药；先进制药技术

中国制造2025战略规划以来，中药制造业对采用先进制药技术有了强烈愿望，中药工程科技创新驱动力正在形成。为实现“制药强国”建设目标，我们应该以更高的站位和更宽的视野谋划中药制药工程科技创新发展战略，牵引中药产业技术创新升级，建立全面提高国家药品标准的支撑技术体系，占据国际天然药物制造业的科技制高点，进而使我国倡导并制定的中药工业技术标准成为全球规则。

具有现代工业形态的我国第一代中药制药技术创始于

20世纪70年代，以水煮醇沉等工艺的“机械化和半机械化”为技术特征，可称为“中药工业1.0”，20世纪90年代出现了第二代中药制药技术，以中药制药设备的“管道化自动化和半自动化”为技术特征，可谓“中药工业2.0”；21世纪初笔者率先提议运用高新技术改造中药传统制造方式，重视发展中药制药工程技术，应尽快实现中药工业数字化网络化自动化及智能化等技术突破，提高产品质量及资源利用度并降低物耗（即提质增效），引导中药制造业步上先进产业台阶这可视作提出“中药工业3.0”构想：面对“云计算”和大数据时代的到来，笔者提出创新发展以制药工艺“精密化、数字化及智能化”为主要技术特征的第三代中药制药技术，实现中药制药技术的升级换代，迎接第三次工业革命。2013年7月在天津举办的国家人社部高级研修项目“现代中药制药质量控制技术高级研修班”上，笔者分别介绍了新一代中药制药技术及中药数字制药；同年8月在中国工程院主办的第165场中国工程科技论坛上，笔者在专题报告“从数字制药到智慧制药；大数据时代的制药工程科技”中提议：大力发展数字制药技术，打造数字化中药先进制造平台，并推动中药工业从数字制药迈向智慧制药时代；在2015年4月召开的第201场中国工程科技论坛上，笔者阐述了“对制药工程科技创新与中国医药工业4.0的思考”。本文根据国际先进制药技术最新进展，对笔者以往论述进行整理和归纳，结合我国制药强国建设中现实情况，进一步思考中药制药技术创新升级策略，提出发展“中药工业4.0”的战略性构想和技术路线图。

1中药制药工程科技前瞻分析

中医药是实现“健康中国梦”的重要支撑力量，中成药是中华民族贡献给人类的拥有特定临床优势的药品，中药工业是在我国生物医药领域中具有重要战略地位的核心产业，确保中药产品安全、有效和质量可控是医药工业界肩负的重大使命。为切实提高中药产品质量，必须将制药工艺与制药工程技术创新研究延展前移到中药新药研发阶段；而对于已上市中成药品种，应当实施制药技术升级改造，这也是制定中药配方颗粒制备工艺标准及生产技术规程中必须重视的问题。如何使用化学组成差异度较大的药材原料制造质量一致性较好的中药产品是世界性难题，唯有通过中药制药工程科技创新才有可能破解。

1.1中药工业的历史遗题 受制于药品原研时代在医药知识、工艺技术、制药设备以及药品监管政策等诸多方面的历史局限，大部分中成药品种的制药技术较落后，存在粗放、缺控、零乱、低效、高耗等问题，导致相关药品标准难以提升，这是做大做强中药产品必须直面的关键性挑战。

1.2中药工业的新动能 数字化是当今世界的技术潮流，前所未有的巨量数据喷涌给人们带来大数据时代的空前机会。笔者认为，应尽快推动大数据技术在制药业的应用，当前须对药品生产全过程注入“数字技术NDA”，即实施制药车间数字化改造，收集、管理、分析及利用制药过程数据；倘若大量使用工业传感器和智能检测仪表甚至分析仪器等过程检测设备，将使制药过程数据呈指数级增长，积累形成制药工业大数据，这是极为重要的信息资产，具有不可估量的知识资源价值，从而引发颠覆性的制药技术理念和模式创新；应采用数字技术将制药工艺系统与生产管理系统相融合，由此提升制药过程管控技术水平，依据真实数据而不是经验及直觉做出控制和管理决策，这将为制药过程质量控制、制药工艺品质优化、降低生产成本及节能减排、药品质量风险管控、生产车间管理及企业经营决策等提供强有力的技术支撑，为中药工业跨越发展提供新动能。

1.3中药工业的重大挑战 中药制药车间的现实技术表现远达不到人们理想的要求，更不是理论上完善的技术设计，设计和建造优质中药产品生产线已成为中药制药工程界的紧要任务。中药制药过程的分段式工艺布局形成了“各自为政”的割裂式控制现状，积累的大量数据分散在各自的“信息孤岛”，无法有效用于制药过程控制与管理决策，导致实现中药生产全程质量控制目标的技术难度极大；另一方面，药品要求的均质性与药材以及制药工艺过程的异质性形成了中药制造的复杂性，如果不对制药过程进行全面而深刻的持续性跟踪考察与系统研究，就难以透彻地认知控制药品质量的各项要素；再者，不同种类的中药工业数据都是以彼此独立的方式收集，对众多来源的庞大数据集群进行整合及自动化分析存在难以想象的困难，考验着业界的智慧和能力，上述这些都是设计和建造数字化制药工厂所面对的艰巨挑战。

目前，中药制药工程界技术概念陈旧落后，没有围绕制药过程质量控制这一提高药品质量的关键核心技术开展系统深入的研究。在中药生产车间技术改造中，有人将制药工艺设备自动化说成是数字制药，甚至出现将近红外光谱检测等同于在线质量检测并等同于过程质量控制的怪象，严重误导中药企业，造成花大钱没有解决质量控制实际问题的不良后果。因此，如何引领我国中药工业迈向数字制药时代面临极严峻的技术挑战

1.4中药制药工程科技战略思考 面对新一轮工业革命的机遇与挑战，应当认清中药产业乃至全球医药产业大格局，着眼于未来国际制药业竞争，思考中药工业战略性定位，注重中药制药技术的后发优势，进行前瞻性技术布局，制定中药制药工程科技创新的大战略（grand strategy），即开展中药工业大设计（grand design）。布局未来需要我们显示战略勇气和智慧，也需具备全球眼光及产业战略思维。通过启动中药制药工程科技创新的引擎就能激发中药产业发展的新活力，建立撬动显著提升中药产品质量和生产效能的“新支点”。

当制药工业跨入大数据世界，依赖经验对制药过程进行操控和管理的传统方式将沦为落伍。谁拥有药物“智”造的核心技术，便拥有了改变医药产业格局的话语权，仍采用陈旧制药技术的企业将可能淘汰出局

时不待我，中药制造业应集结千帆竞发的聚合之势，加快推进中药工业数字化和信息化，谋势而动，顺势而为，乘势而上，借梯登高，迎接和把握国际制造业科技变革大趋势，借助数字化网络化智能化制药技术提高药品标准，实施中药工业技术标准国际化战略，造就一批中药企业成为附加值更高的价值链环节

中药制造业应当采用制药工业物联网及医药大数据等领先一步的前沿技术，建设智能制药的“未来工厂”，将中药产业从粗放型向智慧性升级

1.5中药制造业的“未来工厂”德国工业4.0所引发的工业革命悄然而至，其技术特征是将信息物理融合系统（GPS）广泛应用于制造业，构建智能工厂并实现智能制造，这标志着世界即将进入以智能制造为核心的智能经济时代制造中药的“未来工厂”应瞄准国际前沿技术水平，以制药工业物联网为核心，将所有结构性与非结构性数据整合进“大数据仓库，”构建功能强大的中药工业信息智能管理系统通过大数据分析从巨量数据中提炼出有价值信息，同时通过可视化技术将数据转变成明晰易懂的制药过程信息，并进一步转化为知识，应用于改善过程管控模式、提高药品质量、避免生产事故、减少质量风险、降低能耗和物耗、预测制药过程结果、增加生产效力等。

中药制造由多个单元工艺组合而成，导致其制药过程数据集合以分段式的复杂多维空间为基本特征。因此“未来工厂”应在信息技术的主导下多段融合，建立多维多段一体的全过程管控模式，重构制药过程控制与管理体系。运用数据挖掘工具发现制药过程动态规律、各类关联和最佳控制模式，构建预测模型以优化控制和管理决策，弥补操作和管理经验的不足，提高生产精益化程度，进而持续提升中药产品质量和生产效能，实现智能制药和绿色制造目标。

2中药制药工程领域若干概念、术语及定义

中药制药界许多概念、术语或技术名词在中药制药工程理论上尚无明确的定义，某些术语含义不确切，在有歧义时仍含混使用，导致不同的人使用同一个名词时，其词意差别很大，易引发技术困惑或误导，甚至影响某些先进技术方法的声誉，阻碍了先进制药技术在中药产业的应用与发展。因此，极有必要厘清这些概念、术语或技术名词的真实含义，对其涵义作准确的定义。

2.1中药制药过程管控 通常简称过程管控，包括过程控制与过程管理两大方面，制药过程控制主要包括：①提取浓缩、干燥、纯化、制剂等工艺的制药设备控制，②制药工艺品质控制，③制药过程质量控制，④中药产品质量检验，⑤质量风险控制。制药过程管理主要包括：①GMP管理，②以设备为中心的全员生产管理，③IS010012测量管理，④AQ/T9006企业安全生产管理，⑤IS014000环境保护管理等。

2.2在线检测 这是一个常被混淆的技术名词。在线检测系指在生产线上检测制药过程参数，而过程参数通常包括工艺参数、状态参数、质控参数、物料属性参数及环境参数等不同类别参数（如密度，pH，水温，乙醇浓度，蒸气压力，气温，流量等）。显然，在线检测不等同于在线检测药品质量或检测药用物料质量，更不意味着在线质量控制。

2.3质量在线检测 通常是指在生产线上检测药用物料质量。在不至于混淆的情况下，有时也将检测与药品质量相关的过程参数称之为质量在线检测。有必要指出，物料质量属性并不等同于质控参数，质控参数不一定是药用物料成分当检测的物料属性参数与药品质量无关时，则无法表征药用物料质量；即检测物料属性参数并不一定能检测出药用物料质量。因此，在使用近红外光谱等过程分析仪器检测药材或某工艺环节的药用物料质量前，必须全面深入研究哪些成分与药品质量相关，以及这些成分含量的范围。

2.4过程质量监测 一般是指不仅检测药用物料质量参数，而且在给定的范围内进行观察和判断质量状况，通常设置越限报警功能。因此，检测与监测的工业意义不同，监测质量比检测质量更为重要，难度也更大。

2.5过程质量监控 一般是指不仅检测药用物料质量参数，而且将这些质量参数调控在给定的范围内。显然，近红外光谱在线检测并不一定能在制药过程中准确检测出药用物质，也难以应用于监测过程质量；过程质量监控需要多种技术方法的融合才能实现，仅靠单一的近红外光谱检测技术无法控制中药产品质量，不少企业盲目投资建设近红外在线检测系统失败的主因就在于此。

2.6过程质量控制 一般是指在中药生产全程中通过调节各种关键的过程参数来控制药品质量，使制药工艺流程制造出来的中药产品符合特定的质量要求。

由上述定义可知，在线检测方法包括工业传感器、过程检测仪表及过程分析仪器等；不能将在线检测视作为在线质量检测，也不能将在线质量检测等同于过程质量监测，更不能视作为过程质量控制；过程质量监测不等同于过程质量监控，也不能视作为过程质量控制。

3中药数字制药技术概述

中药数字制药是采用统一的数字化技术，不仅对制药工艺参数、质控参数、状态参数、物料属性参数、环境参数等过程参数进行数字化检测、控制及储存，而且对药材原料及制药过程中药用物料进行数字化检测，监测各类过程参数与药用物质在制药过程中的变化轨迹，综合判断过程状态并控制工艺进程，从而控制中药产品质量；同时，对CMP，计量器材，安全生产，生产车间，环保，仓储及物流等实施数字化管理按照制造业国际上目前通行的观点，可称之为“中药工业3.0”。

中药数字制药的主要技术特征是：原料药材数字化、药用物质数字化、制药过程各类参数的数字化（包括工艺参数、状态参数及质控参数等）、单元工艺模型化及定量化、生产车间各类管理体系数字化、全过程测管控信息一体化、各类信息集成管理和综合应用。

中药数字制药技术包括：①提取、浓缩、干燥、纯化、制剂等工艺的制药设备自动控制技术；②制药工艺模型化及定量化/制药工艺品质优化技术；③复制药过程各类参数在线检测技术；④制药过程质量数字化控制技术；⑤制药过程分析建模/PAT技术；⑥制药过程测管控信息一体化技术；⑦质量风险数字化管理及控制技术；⑧药效物质数字化辨析技术；⑨数字GMP系统；⑩精益生产MIS系统；⑾药品质量检验LTMS系统；⑿数字化仓储系统等。经过十余年的努力，本团队已建立中成药二次开发核心技术体系（包括中药数字制药技术），促进了中药产业的数据制药时代到来。

笔者认为：在中药数字制药技术体系建设中，单元工艺建模是前提，数字化设备是基础，全过程测管控信息融合是关键，管控质量风险是底线，药用物质全程监测是核心，数据集成管理及应用是根本，数字CMP管理是保障。中药制药工程界应当在中药制药工艺模型化和定量化方面聚焦发力，根据单元工艺流程将制药过程质量控制序贯化、精准化和规范化并具备预测性，将精益生产理念渗透到中药制造过程的每一个工艺环节，打造“数字化透明”的中药制造平台，实现制药过程数字追溯，为持续性提升中药产品质量奠定技术基础。

4中药智能制造技术概述

21世纪的工业信息科学将像20世纪的硅信息科学一样具有变革性意义，将产生全新的产业技术并使药物制造方式发生根本性改变伴随着数字制药技术广泛应用而产生的以各种形式存储的海量数据可创造丰硕的知识财富和经济价值，这就需要制药工业的大数据分析师“点石成金”。超大规模的信息交互与多维融合必将引发制药过程控制模式和生产管理方式的深刻变革，在制药过程高度信息化前提下实现知识发现管理和应用，牵引“数字化透明”中药制造平台向智能化发展，从而升华形成中药智能制造技术，即中药工业4.0。

中药智慧制药的主要技术特征是，使用大量的工业传感器过程检测仪表以及过程分析仪器等组成一张庞大而灵敏的可反映制药过程全貌的感知网，并将信息技术与制药技术深度融合，进而实现人与人、人与机器机器与机器生产管理与过程控制等之间互通互联，通过制药设备、生产管理、质量检测等与过程控制系统网络化联接，形成集聚了原料/制药生产/药品流通/临床使用等中药产品全生命周期信息的智能网络，使制药过程的每一个工艺细节均被注入“智慧基因”通过赋予中药制造平台学习和思考能力，用充满智慧的数据整合、分析与挖掘，从多种来源的中药工业数据中寻找关联，发现制药过程规律，洞察引起药品质量波动的因素，不仅实现制药工艺精湛控制，而且达到管理精益化要求，实现优质保量低耗绿色高效能制药。

中药智能制造技术主要包括：①制药信息处理、信息解释、信息利用、知识发现与管理等关键技术；②测管控信息融合智能管理技术；③中药产品质量智能预测技术；④质量风险智能预警及预控技术；⑤制药过程智能预测控制技术；⑥制药过程轨迹智能追踪分析技术；⑦水、汽、电系统智能优化管理技术；⑧精益生产智能管理技术等。

5中药工业4.0技术路径

制药工业数据储备、数据分析、数据建模、数据挖掘及可视化能力将成为医药产业未来最重要的核心竞争力。工业信息感知技术的发展，使获取制药过程全貌的数据描述成为可能，通过分析各类数据集群间关联关系，不仅能认知制药工艺各环节输入/输出的药用物料变化规律，而且可以揭示在生产全过程中物质、能量、信息等变换规律，发掘出中药工业数据的内在价值，创新定义数据制药技术，开辟获取中药工艺知识的新路径，重新建构中药工业技术格局，这是建设中药工业4.0的战略价值所在。

目前，我国有些地方已出现智能制造园区及智能工厂建设热潮，许多地方政府在规划未来5年建设上千个智能工厂或车间，但至今未见制药企业参与，以工业互联网为代表的信息技术如何进入制药工业领域仍面临巨大困难。一方面工业互联网和大数据在制药业并无技术应用基础，缺乏制药信息工程技术人才，容易出现只做“表面文章”而没有促进企业提质增效现象；另一方面，很多制药企业生存艰难，无暇顾及新概念技术，缺乏应用新技术的积极性或足够资金。我国中药制造业仍处于工业2.0进程中，传统制药工艺与现代制药技术共生，落后与先进并存。

根据中药工业的上述现实情况，笔者认为在实现中药工业4.0战略目标的征程中应实行分步走策略，倡议在现阶段首先大力推进中药数字制药技术的广泛应用，促进中药工业化与信息化融合，以应用目标牵引，构建“信息主导、系统集成”的中药数字制造技术平台，为实施中药工业4.0技术升级工程建设夯实数字化基础，创造必要的技术条件。人才是第一资源，组建科技创新团队是我国中药工业跨越发展的关键，应当构建成长性环境以及多样性、包容性学术生态，使中药制药工程科技创新力量成为中药产业可持续发展的发动机和推动力。

在新兴信息技术进入中药工业领域时，工业互联网只是一种技术工具，主导我国中药产业创新升级的应是精湛的制药工艺和过程质量控制技术。唯有通过制药相关技术的融合创新，提升中药产业的整体质量及效益，以工业物联网为核心的智慧制药技术才能在中药工业“落地”。因此，在中药制造向中药智造转向发展中，不仅需要基于物联网思维的现代工业精神，而且需要追求精益生产目标的“工匠精神”，更需要注重工业转化，防止出现一哄而上、不重视实效的局面。