实践生产仿真促进柔性制造解决方案

实践生产仿真，促进柔性制造—推进工业软件、工业大数据、人工智能、5G等新一代信息技术在工业领域应用，立足工互，服务全国目录目录2通过生产仿真，促进柔性制造3基于UWFS+,开放合作共赢创新数字化转型专业服务提供商青岛优云智联是云计算上市公司UCloud优刻得(688158)公司作为深耕创新数智化转型专业服务提供商，秉承助力传统产业升级更安全更高效的愿景，从事自主可控的工业软件开发和先进的数字化转型赋能目前产品包括MES/MOM、WMS、数字孪生(UWDP)、工厂仿真(UWFS)、智能运营管控平台等，并提供基于工厂仿真+数字孪生+工业Al的数字化转型赋能，致力于赋能“中国制造”走向“中国智造”。WMS工业互联网优云智联发展的独特优势优云智联依托优刻得先进技术支持，并作为工业互联网/智能制造国家优云智联工业软件产品化市场推广、成熟度培育应用场景及迭代开发优刻得云计算+大数据+优刻得云计算+大数据+AI等底层技术IT资源支持私有云基础平台研究核心引擎开发关键算法开发国企、军企合作资源输送研发人员02通过生产仿真，促进柔性制造工业生产数智化转型新发展中的挑战与需求U优云智联UCLOUD优刻得口如何提升生产规划中的数智化比如，工厂规划阶段、或产品组合和批量发生了变化，生产方案(工厂布局、资源配置、工艺路线等)如何进行选择、优化?口如何精准快速全面掌握生产全流程运行状况，发现异常与主动预警比如，订单延期风险、生产不均衡、物料无法按时齐套等异常，能否提早发现?口如何提升生产系统性能分析与追溯效率比如，工厂运行一段时间后，其性能状况如何定量评估，以及再现历史生产过程?口如何在生产全流程作业过程持续优化比如，APS排好的计划下达给MES后，可执行性不好，如何优化?口伴随物理工厂全生命周期运行，无论是中长期的工厂规划或重构，还是中短期的生产计划，甚至短期的调度执行等生产决策活动，通过基于工厂仿真进行评估、分析、预演、验证、优化，从而让决策更加科学，管控更加精准变得越来越重要。UWFS国内唯一的100%自主知识产权的生产系统建模与仿真软件·基于虚拟工厂模型，通过模拟、验证、优化手段，实现低成本、快速、科学的工厂设计·当产品、工艺或物流发生变化时，基于虚拟工厂先进行重构和优化，持续保障工厂效能uUCLOUD优刻得交互层C/S:工程师站PC操作员站PC控制中心B/S:移动端PC/Chrome/Firefox、IE产能洞察平衡率洞察产能洞察平衡率洞察追溯回放运行实况状态综览运行追溯规划预览规划回顾规划顾问生产预演运行管控关键洞察规划顾问生产预演运行管控关键洞察产品规划排产优化产能计划应用层排产优化产能计划物流规划物流策略资源计划资源规划物流策略资源计划生产环节运维环节规划环节生产环节运维环节可视化组态化建模基础服务组件库指令库数据处理优云智联工业仿真平台(可视化组态化建模基础服务组件库指令库数据处理优云智联工业仿真平台(UWFS)数据接口(如标准协议MODBUS/定制协议等)仿真运行核心层基础层开放层EXCEL/数据库二次开发框架服务接口：国外同类软件VS优云智联UWFS业界最强、最全面二维工厂建模对标先进软件，100%覆盖功能固化难扩充分析和优化可扩充算法串行仿真，慢多次仿真速度并行仿真，最高快同类软件50倍开发工作量较大生产计划仿真开发工作量小不支持信创支持方案的预期效果及回报◆更科学的生产建模、分析与评价节省生产分析人工成本约45%●基于精确的模型仿真，用数据进行分析及评价；●基于平台，提升标准化/系统化，利用工具让数据管理及分析更容易更实时；◆更快的产能建设与调整决策●基于仿真准确评估产线产能，更快找出瓶颈，推演产能快速调整帮助产能提升约20%建设与调整的决策；●基于仿真生产进行计划演算及排产优化，缩短排产时间◆更优的生产计划及资源调配生产成本优化约25%●基于仿真，根据订单/产品变化可以快速预演，快速调整组织生产，优化效率及成本；◆更省的总体拥有成本后续维护使用成本减少约60%●方便迭代，减少产线变更调整周期和成本；●开放性好，易于后续集成与升级成本低；UWFS产品制造全生命周期仿真应用痛痛点价值及应用场景工厂规划阶段工厂规划阶段·基于工程图纸的工厂设计模式，缺乏精益规划和定量评估，无法有效预估风险·工厂初始设计阶段，沟通评审效率低，方案规划周期长，反复调整成本高工厂规划与工艺验证仿真工厂规划与工艺验证仿真生产线产能评估与布局仿真优化分析AGV运输系统仿真运行衡改善生产执行阶段生产执行阶段·生产计划以及物流计划等难以提前验证，过程问题难以提前预警；·生产执行过程中，生产瓶颈难以定位，调度策略难以实现科学性；生产可执行性验证与优化生产可执行性验证与优化工人效率评估生产运营阶段生产运营阶段·产线设施布局优化、物流优化、投产顺序与投产间隔优化、投产批量优化、资源组合优化等缺乏指导方向，生产运营优化凭借经验，难以做到精准化；生产持续改进及优化仿真位置等)口物流优化(路径、配送策略产品实现点1:作为智能制造数字化系统集成底座设备主题工艺主题工艺BOM数据工艺质量要求数据供需匹配数据物料质期监控供应商绩效数据产供销协同数据采购计划数据达成率分析数据采购执行数据应收应付分析静态库存统计动态库存统计库存周转数据物资齐套数据产销协同数据产能数据计划达成数据生产能耗数据生产延期预警生产质量管控生产订单数据车间状态数据设备故障数据安全监控数据原材料质量数据人员结构数据人员效率数据人员明细数据人员能力数据颁据颁据产品实现点2:生产系统离线仿真分析基本对象物流设施应用工具矢量图统计工具●产能是否满足要求?●线平衡分析，如何安排均衡生产●关键资源配置情况?●生产批量、生产策略等?●工位暂存区容量设置多大?●线边的暂存区应该设置多大?●需要扩建多大面积的仓库?●仓库储存能力和备货能力?●仓库位置以及仓储内物料布局?●堆垛机效率?●托盘等容器数量配置?配送物流设计●物流流程的梳理?●合理的物流设施配置和布局●引进何种、多大性能设备?F产品实现点3:生产过程动态仿真分析■仿真初始阶段，UWFS可导入实时生产数据，实现工单进度和资源状态同步，实现仿真模型的滚动迭代；■在仿真前，同时输入可能的随机事件或外部干扰等，模拟各个环节的运行过程，产生动态的状态变化和输出结果；■对仿真结果进行分析和评估，同时进行敏感性分析和优化，将仿真结果以可视化的方式呈现，如图表、动画或报告等；连接线装卸器装配站婆拆装站对象组接口入▶接口出开始当前模型设置帮助工厂仿真Factorysimulation2.6.7-专业版□基本组件物流设施资源数据图表脚本方法接口应用工具可靠性矢量图统计工县接口可靠性回匹模型说明系统自动执行触发器F%利用率零件通过时向统计恩三恩三B010興興興LL具M封间(秒)M零件No上线时间下线时间P通仰OReady(1056,146).(45.52米6.29米),缩放比例：116%,分辨率：0.043米/像素产品实现点4:生产过程前向预测■模型选择与训练：构建合适的仿真模型，以及选择合适的预测算法；■模型验证与评估：使用历史数据将训练好的模型进行验证和评估。■前向预测：使用已验证的模型，基于离散事件仿真引擎，前向推演分析未来发生的系统事件和状态变迁，可推演百万条/千万条仿真记录；仿真过程记录表×物流对象：对象类型：全部-MU类型：事件类型：一全部-MU编号：一全部-过滤全部--全部--物流对象s1D2C90立件八(发/中凶152296机器人(机器人)152297立库入(缓冲区)152298机器人(机器人)152299立库入(缓冲区)152300机器人(机器人)152301立库入(缓冲区)152302机器人(机器人)152303立库入(缓冲区)152304机器人(机器人)152305机器人(机器人)152306立体仓库(货架)152307机器人(机器人)152308立体仓库(货架)152309机器人(机器人)152310立体仓库(货架)152311机器人(机器人)152312立体仓库(货架)152313机器人(机器人)152314立体仓库(货架)发/中机器人缓冲区机器人缓冲区机器人缓冲区机器人缓冲区机器人机器人机器人机器人机器人机器人MU类型；Pxan事件类型s两开进入进入进入进入进入进入进入进入进入进入发生时刻T15.33.4C.190MU数量；43223140541312117010000000000000000000仿真时长：48825.865秒(0天13时33分45秒865毫秒)帮助关闭产品实现点5:生产执行过程历史回放基于仿真工厂，导入历史数据，通过仿真复现生产历程，得到生产能力和效率的20多个KPI,通过试验设计和仿真优化，对比可替代方案，找到改善方向0246810121416182022设备利用率E照确定应用帮口生产率productivity:单位设备(如一台机床或一条自动生产线),在单位时间(如一小时、一昼夜)内出产的合格产品的数量口生产能力productioncapacity:制造系统在一定时间内，在合理的技术条件下，生产某类产品或零件部件的最大数量口在制品数量NumberofWIP:已投产未完工零件数量口通过时间cycletime:零件进出系统(设备、产线或车间)的时间差口零件加工/运输/等待时长占比：在通过时间中，加工/运输/等待时长的比例口等待队长：在缓冲区等待加工或搬运时，缓冲区最大或平均等待个数口订单按期完成率口直通率FirstPassYieldRate:产品从第一道工序开始一次性合格到最后一道工序的比例口设备利用率utilizationratio:实际工作时长占总时长比例口设备OEE:设备综合效率，0EE=可用率*表现指数‘质量指数口资源利用率：物流车辆、人、工装、工具利用率口能源效率：单位产品能耗口生产节拍takttime:生产线的节拍=每天可用时间/每日需求量口生产线平衡率linebalancerate:各工序作业时间和/(工序数*瓶颈工序时间)口单位时间内的物流运输距离/成本口平均故障间隔时间MTBF口平均故障维修时间MTTR口设备可用率availability:MTBF/(MTBF+MTTR)生产系统关键性能指标产品实现点6:生产系统模型滚动进化UCLOUD优刻得APS系统APS排产模型APS排产参数APS排产策略APS排产策略预排订肇月度计划周计划日工单仿真模型配置班组配置班组配置模型基础参数工艺路线工艺路线工具物流设施参数车间布局仿真逻辑WMS系统(数据中台)原材料情况物流任务状态将实际生产数据与模型进行对比和验证，确性和适应性。如果模型存在偏差或不准确对模型进行修正和调整，以提高其预测和仿真能力。合到模型中，的一致性，的运行情况。MES/工单进度工单进度设备状态(数据中台)指导科学安排作业资源参数与规则配置(模型动态进化)半成品情况仓储设备情况运输数据成品情况订单数据半成品情况仓储设备情况运输数据成品情况订单数据根据实际需求和反馈，改进和优化生产系统模型的结构。可以添加新的环节、参以更准确地描述生产过程中的关键因素和相互作用。敏感性分析通过敏感性分析，识别生产系统模型中的关键参数和决策因素。通过优化这些参改进模型的预测和决策能力，提高生产系统的效率和性能。持续学习和改进定期审查和评估随着时间的推移，持续学习和改进生产系统模型，关注新的技术、工根据最新的行业动态和经验，更新模型并采用更先进的建模技术和方定期审查和评估生产系统模型的性足业务需求。生产实时现状人员情况物料状态质量情况人员情况产量情况工具工装异常因素为APS模型提供资源参数与规则配置数据(离散仿真)为作业计划提供精细化的指标数据及主动预警生产任务甘特图设备生产节拍工位间在制品关键设备利用率物流效率数据识别瓶颈工序、设备，实际生产时需重点关注人员班组利用率工具工装利用率U优云智联■传统业务系统软件只具备业务流程处理能力，不具备优化分析和前向预测能力，缺少智能性■UWFS内核与UI分离，灵活开放API,可无缝嵌入到外部系统(APS、WMS、MES、数字孪生等),赋能生态伙伴产品平台，使其具备柔性化和智能化，更好的赋能企业数字化转型应用节拍统计数字孪生系统Mo10i设状态时长TPMTPMWMS评估车间作业各种场景下的工时与产能负荷的表现情况，为计划提供准确的数据依据。●通过排产算法的运算，构建多层计划方案，并进一步通过全流程仿真预演和参数调优，形成可执行性更强的计划方案。指导科学安排作业资源参数与规则配置仿真模型搭建工艺输入数据工艺路线物流工具模型基础参数物流设施参数现场采集车间布局仿真逻辑预排订单APS排产模型月度计划周计划当日工单生产策略生产设备配置仿真模型生产实时现状工单进度班组人员MES设备状态工具配置库存信息物流仓储物流仓储配置异常因素仿真模拟生产运作关键指标输出生产任务甘特图设备生产节拍工位间在制品关键设备物流效率数据人员班组利用率工具工装利用率为APS模型提供资源参数与规则配置数据为作业计划提供精细化的指标数据及主动预警oncsyUCLOUD优刻得仿真引擎作为数字孪生系统基础引擎，补齐数字孪生系统模拟推演功能，从而实现实时监控、历史回放、前向预测全方位数字孪生实时数据计划数据生产异常物流数据动态优化滚动进化动态调度预测计划胸(的数字孪生系统U优云智联■建立物理工厂的实时快照，并注入各类随机干扰，自动进行生产预演；■预测未来可能出现的异常(订单延期风险、生产不均衡、物料无法按时齐套等)并主动预警；■根据实时数据驱动的生产过程动态排产及动态调度应用；■基于实时数据驱动的模型动态进化机制；指导科学安排作业资源参数与规则配置(模型动态进化)设备状态产量情况设备状态产量情况人员情况工具工装物料状态异常因素关键指标输出MES系关键指标输出MES系统质量生产任务管理情况生产任务管理甘特图仿真模型配置管理管理工艺进度监控统计分析流程管理仿真模拟生产验证仿真模拟生产验证工单计划物流设施车间布局仿真逻辑为作业计划提供精细化的指标数据及主动预警工位间在制品关键设备利用率物流效率数据人员班组工具工装识别瓶颈工U优云智联U优云智联对于复杂立体仓库，UWFS可以对库区作业过程进行精确模拟仿真，并在物流任务驱动下评估物流方案效率并寻找最佳规则，优化库内作业顺序通过模拟不局、货物流动和作业路径，评估仓库的货物处理能力、人流流程的优化。根据仿真分析的结果，优化仓库布局，提高仓库的容量利用率和流系统的订单数据和作业计划，生拟不同的作评估其对作业效率和交付时间的影通过模拟物过程，评估物料流动的化物料流动路径和作业流程，提高物料的可追效率和准确性。结合仓储物流系统的库存数据和生产计划，生产过程仿真拟不同的库评估其对库存水平、库存周转率和结合仓储物流系统的运输数据和生产计划，生产过程仿真软件可以模拟不同的运输路径规划方案，并评估其对配送时间、运输成本和能源生产过程仿真软件结合仓储物流系统的仓储资源数据和生产计划，可以模拟不同的仓储资源用率和操作流系统的货物流动数据生产过程仿真软件可以模拟货物的流动、存储并评估货物通过共享数据和模拟分析，生产部门和物流部门可以更好地协调生产计划和运输生产和物流的一体化管理，提高整体供应链的效率和响应通过模拟分析，可以评估关键性能指标的变化趋势、瓶颈点和改善机会，并基于这些分析结果制定相应提升仓储物流系统的整U优云智联UCLOUD优刻得基于UWFS构建设备机理模型，以及应用自定义设备预测算法，实现设备的预测性维护以及设备预警UWFS模型+算法人工智能+机器学习数据平台层可靠度动态仿真可靠度预测演示·数据平台：集群数据存储架构设计，分布式实时流计算框架，分布式计算架构设计·人工智能和机器学习：基于人工智能和机器学习技术，对接故障诊断库、逐步完善故障诊断自动化预警。支持自定义设备故障预测算法；·可视化展现与自动化告警：结合人工智能、机器学习技术完成自动化告警的过程。发现故障后自动接入相应流程，通知相关责任人，并利用知识库自动化完成整个故障处04典型应用案例某船舶结构件制造工厂通过虚拟车间仿真通过虚拟车间仿真，对产能、资源利用、生产瓶颈、物流暂存、投料策略等进行定量分析优化，提升产能20%以上，获得精益布局方案通过仿真通过仿真，分析并优化产线产能、提高平衡率，评估并优化缓冲区设置，优化配送策略某航天装备制造工厂某航天装备制造工厂最快0.8最快0.8s完成1年生产订单的仿真运行，生成73476条仿真过程数据。通过试验设计和遗传算法等手段进行仿真优化，找到生产最佳组合某轨道交通装备制造工厂某轨道交通装备制造工厂进行车间效率诊断与改善进行车间效率诊断与改善，瓶颈识别，减人增效，生产计划预演分析，从而构建数字孪生工厂某新能源龙头企业(UWFS+数字孪生平台应用)通过构建产线三维仿真，实现产线产能分析，某新能源龙头企业(UWFS+数字孪生平台应用)通过构建产线三维仿真，实现产线产能分析，布局重构分析，瓶颈识别与改善，生产线平衡分析与优化，物流配送分析与优化对于由立体货架、库位、提升机、穿梭车、堆垛机等构成的复杂立体仓库，对出入库、移库等过程进行精确模拟仿真，评估效率并寻找最佳规则及任务调度U优云智联0.040.030.00分析优化产线仿真模拟输入投料计划班次与计划停机设备设计速度设备故障数据物流线逻辑与能力产品BOM数据推荐单条产线6600个托盘，单拉3300个托盘即可 设备故障建模，综合考虑各类设备异常产线能力与老化测试托盘数量关系图，托盘数量精益规划WIP=6WIP=6minWIP=8min一-一-WIP=7min