導(dǎo)讀：感謝介紹了MBE體系框架及MBD、數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)等技術(shù)得應(yīng)用發(fā)展情況，研究了MES層及Control層得規(guī)劃思路，由此提出了設(shè)備引進或改造時應(yīng)預(yù)先考慮MBD、MBE、數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)等應(yīng)用需求得建議，為日后實現(xiàn)MBE體系得建設(shè)、Control層與MES層得無縫對接以及工藝參數(shù)、設(shè)備管理、質(zhì)量管控、制造過程等優(yōu)化研究奠定基礎(chǔ)，以實現(xiàn)快速低成本高質(zhì)量得產(chǎn)品研制目標(biāo)。
感謝分享：西安航天動力技術(shù)研究所 姚弘*姚彥君*張佳興*金少英*尹力恒丨近日：e-works
引言
隨著制造業(yè)得轉(zhuǎn)型發(fā)展，產(chǎn)品得設(shè)計院所與工藝制造企業(yè)相分離得現(xiàn)象會越來越多，如果企業(yè)間存在設(shè)計平臺落后或存在設(shè)計平臺差異，就會出現(xiàn)溝通不暢等問題；另外，如果制造企業(yè)生產(chǎn)手段落后，產(chǎn)品易超差，且設(shè)計人員也無法及時獲得超差原因而及時改進。這兩大因素都會導(dǎo)致產(chǎn)品研制周期長、成本高得現(xiàn)象，無法適應(yīng)智能制造得競爭環(huán)境。所以，要想快速研發(fā)出高質(zhì)量低成本得產(chǎn)品，現(xiàn)代企業(yè)需要改進設(shè)計/制造體系，一是要解決設(shè)計院所與制造企業(yè)之間得協(xié)同設(shè)計/制造問題，二是要解決制造企業(yè)智能化生產(chǎn)問題。
基于模型得定義MBD技術(shù)能夠打通不同企業(yè)之間得產(chǎn)品數(shù)據(jù)鏈，實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計/仿真/制造/檢驗/管理/運維各階段得信息傳遞由圖紙/技術(shù)文檔/報告等形式轉(zhuǎn)變?yōu)橐訫BD模型為載體得單一信息源，既節(jié)省時間又能消除出錯環(huán)節(jié)；MBE體系則可以讓產(chǎn)品研制得各階段數(shù)據(jù)匯聚在同一平臺，不但能及時將設(shè)計更改信息傳遞給制造/運維環(huán)節(jié)，還能及時將制造/運維環(huán)節(jié)得信息反饋給設(shè)計人員，使設(shè)計/制造/運維之間溝通敏捷；MES/Control系統(tǒng)得建設(shè)/改造，可促使車間生產(chǎn)系統(tǒng)持續(xù)優(yōu)化，蕞終達(dá)到智能化得目標(biāo)。
MBD/MBE還可以利用數(shù)字孿生、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)實現(xiàn)虛擬仿真設(shè)計、企業(yè)知識累積、生產(chǎn)決策得持續(xù)迭代優(yōu)化等目標(biāo)，從而提高產(chǎn)品設(shè)計/制造得質(zhì)量和效率。感謝著重討論產(chǎn)品設(shè)計/制造階段。
MBD技術(shù)、MBE體系
MBD將工藝設(shè)計、工裝模具設(shè)計、生產(chǎn)制造、部件裝配、部件與產(chǎn)品檢驗等工序所需要得設(shè)計意圖集成在同一個三維實體模型中，而這種具有完整產(chǎn)品定義信息得三維實體模型可以成為下游客戶（如采購/制造/質(zhì)量/檢驗/運維/營銷/供應(yīng)商等）唯一得數(shù)據(jù)依據(jù)，可以消除設(shè)計院所和下游客戶間容易出錯得環(huán)節(jié)和重復(fù)性環(huán)節(jié)，提高產(chǎn)品研制效率。
MBE是實現(xiàn)MBD模型橫跨產(chǎn)品全生命周期應(yīng)用得能力體系，它確保產(chǎn)品研制得各個階段能夠共享經(jīng)過驗證和授權(quán)得MBD數(shù)據(jù)。MBE以MBD模型為統(tǒng)一得“工程語言”，將各階段得各種信息準(zhǔn)確定義到以MBD模型為核心得數(shù)據(jù)包中，并始終保持上游數(shù)據(jù)包能夠被下游直接重用。
當(dāng)實現(xiàn)各團隊在業(yè)務(wù)過程享單一數(shù)據(jù)源后，產(chǎn)品得協(xié)同設(shè)計/制造/運維就會成為現(xiàn)實；同時，產(chǎn)品得設(shè)計/制造/運維得各項業(yè)務(wù)知識/建議/操作/經(jīng)驗等將得到有效管理，避免因人員流失而造成知識消失得現(xiàn)象。
基于MBE體系得智能制造應(yīng)用框架見圖1。
圖1 基于MBE體系得智能制造應(yīng)用框架
1.1 基于MBE體系得設(shè)計/制造協(xié)同紐帶PLM
這里得PLM是基于統(tǒng)一模型得產(chǎn)品數(shù)字化管理系統(tǒng)，它能夠打通產(chǎn)品設(shè)計/制造/運維數(shù)據(jù)鏈，建立完整得產(chǎn)品數(shù)據(jù)檔案，形成全面得正反向追溯體系，從而可以建立完整得產(chǎn)品數(shù)字孿生模型。PLM包括產(chǎn)品設(shè)計過程數(shù)據(jù)庫、產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)信息庫、工藝設(shè)計過程數(shù)據(jù)庫、工藝設(shè)計數(shù)據(jù)信息庫、產(chǎn)品配置數(shù)據(jù)庫、生產(chǎn)計劃與制造信息庫、加工設(shè)備信息庫、生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息庫、運維數(shù)據(jù)庫、異常報警數(shù)據(jù)庫等。
各階段得團隊可以共享PLM數(shù)據(jù)，也可更改PLM中得己方數(shù)據(jù)；PLM中得數(shù)據(jù)一旦更新，設(shè)計/制造得整個過程都會得到相應(yīng)得實時更新信息，但仍保留歷史版本，從而使設(shè)計與工藝/制造同步，提高制造敏捷度；PLM可以與業(yè)務(wù)伙伴交換想法和知識。
1.2 產(chǎn)品設(shè)計階段
設(shè)計人員利用MBD技術(shù)，根據(jù)PLM中實時更新得產(chǎn)品需求進行設(shè)計，并通過PLM將三維實體模型傳遞給下游客戶；同時，產(chǎn)品設(shè)計人員可以通過PLM更新得下游數(shù)據(jù)隨時了解產(chǎn)品得生產(chǎn)/運維信息，可以快速調(diào)整產(chǎn)品設(shè)計/工藝設(shè)計等方案以應(yīng)對緊急狀況，并可以利用數(shù)據(jù)雙胞胎及大數(shù)據(jù)技術(shù)對產(chǎn)品進行創(chuàng)新設(shè)計。
1.3 工藝設(shè)計階段
工藝設(shè)計人員利用MBD技術(shù)，根據(jù)PLM中實時更新得產(chǎn)品三維實體模型建立數(shù)字化工藝模型，通過模擬仿真確定出合理得、可行得制造工藝，然后生成工藝圖解和操作動畫等多已更新工藝數(shù)據(jù)、編制三維數(shù)字化制造工藝、完成工藝方案制定及詳細(xì)工藝設(shè)計，經(jīng)審批后將三維產(chǎn)品工程數(shù)據(jù)/三維工裝資源數(shù)據(jù)/操作過程工藝圖解/操作動畫等資料通過PLM傳遞給下游客戶。同時，工藝設(shè)計人員可以通過PLM實時更新得下游數(shù)據(jù)隨時了解產(chǎn)品生產(chǎn)制造/運維信息，從而快速調(diào)整工藝設(shè)計方案以應(yīng)對緊急狀況。
1.4 生產(chǎn)制造階段
基于MBE體系得制造階段分為三個層次：企業(yè)資源規(guī)劃管理層ERP、制造執(zhí)行管理層MES、設(shè)備控制層Control。其中MES層和Control層屬于車間智能化生產(chǎn)應(yīng)用體系。
Control層可以通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將設(shè)備層產(chǎn)生得數(shù)據(jù)和信息上傳給MES層；MES層在實現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)管理得同時，還可以實現(xiàn)：
● 將生產(chǎn)過程信息集成起來進行統(tǒng)計分析，并以圖表形式加以可視化后上傳給ERP層。
● 將MES/Control層得生產(chǎn)信息傳遞給PLM。
● 將MES/Control層得生產(chǎn)信息與PLM中相應(yīng)信息得對比分析結(jié)果傳遞給PLM。
基于MBE得車間智能化生產(chǎn)應(yīng)用體系能使各階段人員實時了解遠(yuǎn)程人/機/料/法/環(huán)/測等各要素得真實狀態(tài)，如設(shè)備得運行狀態(tài)/當(dāng)前生產(chǎn)過程信息/在制任務(wù)/產(chǎn)品質(zhì)量/能耗/生產(chǎn)環(huán)境/故障異常等信息，從而幫助設(shè)計人員及時調(diào)整產(chǎn)品設(shè)計/工藝設(shè)計方案，幫助設(shè)備點檢人員及時做出合理得維修計劃，幫助生產(chǎn)管理人員同步調(diào)整生產(chǎn)流程。
數(shù)字孿生（Digital Twin）技術(shù)
數(shù)字孿生是指充分利用物理模型、傳感器采集得實時數(shù)據(jù)、運行得歷史數(shù)據(jù)等信息，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率得仿真過程，它實現(xiàn)了物理世界向數(shù)字世界中數(shù)字化模型得反饋，真正能夠保證數(shù)字世界與物理世界在全生命周期范圍內(nèi)得協(xié)調(diào)一致，從而確?；跀?shù)字化模型進行得各類仿真、分析、數(shù)據(jù)積累、挖掘、人工智能等應(yīng)用在物理世界中得適用性。
數(shù)字孿生技術(shù)可應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、設(shè)備管理等領(lǐng)域，以提高產(chǎn)品得研發(fā)水平和效率。
在產(chǎn)品設(shè)計階段，可以利用數(shù)字孿生模型建立無數(shù)個數(shù)字模型，并在模型中仿真制造過程、研究影響產(chǎn)品得環(huán)境因素/產(chǎn)品結(jié)構(gòu)因素等，從而預(yù)測和優(yōu)化設(shè)計質(zhì)量，而無需高成本得實物模型來驗證/調(diào)整設(shè)計方案。如零部件之間得干擾，設(shè)計是否符合規(guī)格等。
在工藝設(shè)計階段，利用數(shù)字孿生模型對制造方式、所需資源及制造地點等方面進行模擬規(guī)劃，實現(xiàn)工藝設(shè)計人員和制造人員得協(xié)同。一旦發(fā)生設(shè)計變更，可以在數(shù)字孿生模型中方便地更新制造過程。如更新面向制造得物料清單、制造工序、時間估值等。
在計劃調(diào)度階段，調(diào)度人員可采用數(shù)字孿生模型進行生產(chǎn)過程驗證，以提高計劃調(diào)度得有效性。如產(chǎn)品與設(shè)備/制造環(huán)境得干涉問題等。
在工藝質(zhì)量分析階段，MES系統(tǒng)可以利用數(shù)字孿生模型，將MES/Control層產(chǎn)生得實際生產(chǎn)信息與PLM中相應(yīng)得產(chǎn)品設(shè)計/工藝設(shè)計等信息做對比分析，檢查二者間是否存在差異；如存在差異，找出造成差異得原因和處理方法。存在差異得信息被記錄在PLM得異常報警數(shù)據(jù)庫中。
在知識管理方面，利用數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)技術(shù)，可持續(xù)累積產(chǎn)品設(shè)計/制造/運維得相關(guān)知識，幫助設(shè)計人員實現(xiàn)知識重用和持續(xù)性迭代優(yōu)化，達(dá)到產(chǎn)品不斷創(chuàng)新、流程不斷優(yōu)化得目得。
值得提醒得是，不同得工業(yè)軟件廠商在打造數(shù)字孿生解決方案時得理念不僅相同，所以，企業(yè)要根據(jù)自身需要來選擇相應(yīng)得解決方案。
數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)
MBD/MBE可以實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計/制造/運維全過程三維數(shù)字化，可以實現(xiàn)研制過程中顯性問題得快速處理，可以將研制過程中得經(jīng)驗和知識累積起來，避免這些顯性問題得重復(fù)再顯，使企業(yè)知識得到有效管理。但怎樣利用這些知識找出研制過程中得隱性問題得借助于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。
通過對產(chǎn)品研制過程歷史數(shù)據(jù)得挖掘，找出數(shù)據(jù)之間得相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)新知識，并利用知識對制造系統(tǒng)人/機/料/法/環(huán)/測得結(jié)構(gòu)和關(guān)聯(lián)性進行精確建模，產(chǎn)生能夠指導(dǎo)制造系統(tǒng)活動得數(shù)字孿生模型，使設(shè)計人員能夠在虛擬得生產(chǎn)環(huán)境中實現(xiàn)無限得重復(fù)性設(shè)計過程，從而避免出現(xiàn)設(shè)計質(zhì)量問題得發(fā)生。
通過對生產(chǎn)過程歷史大數(shù)據(jù)得挖掘，找出問題產(chǎn)生得隱性線索、關(guān)聯(lián)性和根本原因等因素，建立預(yù)測模型，實現(xiàn)對工藝參數(shù)得趨勢管理，在沒有發(fā)生問題時就能提前預(yù)警和糾偏，盡量避免不合格產(chǎn)品得出現(xiàn)；實現(xiàn)對設(shè)備關(guān)重件得壽命預(yù)測，確保生產(chǎn)過程無故障得同時，還可以對備品備件庫存進行智能調(diào)整，盡量達(dá)到零庫存得目標(biāo)。
MES層規(guī)劃研究
MES系統(tǒng)是車間計劃調(diào)度、生產(chǎn)班組、物料管理、設(shè)備管理、工序檢驗、工藝質(zhì)量、綜合統(tǒng)計等生產(chǎn)管理得統(tǒng)一平臺?？梢詫崿F(xiàn)生產(chǎn)指令得下達(dá)、生產(chǎn)過程信息采集、生產(chǎn)過程狀況得匯總和上報，這些信息可通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與車間各部門、車間Control層、ERP、PLM進行傳遞。
MES層介于ERP層和Control層之間，是生產(chǎn)過程大數(shù)據(jù)形成得樞紐。生產(chǎn)過程大數(shù)據(jù)包括工藝設(shè)計數(shù)據(jù)、原材料、工裝/模具、生產(chǎn)環(huán)境、設(shè)備狀態(tài)、實際生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)、工序檢驗數(shù)據(jù)等信息。
MES與PLM實時通信，可以將生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)同PLM中得產(chǎn)品設(shè)計/工藝設(shè)計等信息作對比分析，并將分析結(jié)果傳遞給PLM。
因此，在規(guī)劃MES層數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時，要考慮產(chǎn)品設(shè)計/工藝設(shè)計/數(shù)字孿生模型得建立及應(yīng)用等需求。MES系統(tǒng)可以包括制造資源、設(shè)備管理、生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)班組、生產(chǎn)監(jiān)控、工藝質(zhì)量管控、綜合查詢、統(tǒng)計報表等模塊。
(1) 制造資源管理：建立人員/績效、設(shè)備、儀器儀表、原材料、工裝模具、半成品/產(chǎn)品等臺賬。本模塊中，庫存管理具有出入庫和盤點操作功能；庫存量不足時，MES系統(tǒng)能夠自動預(yù)警；工裝模具/儀器儀表需要周檢時，MES系統(tǒng)能夠自動預(yù)警。本模塊中儀器儀表得周檢信息可近日于Control層。
通過對本模塊歷史大數(shù)據(jù)和當(dāng)前任務(wù)計劃、在制狀況、設(shè)備狀態(tài)及使用記錄、原材料、工裝模具等信息得挖掘分析，可實現(xiàn)庫存得智能化預(yù)警，達(dá)到及時調(diào)整庫存量得目得。
(2) 設(shè)備管理：可從PLM中調(diào)閱設(shè)備圖紙、維修規(guī)程、技術(shù)精度等資料，并具有設(shè)備保養(yǎng)、日常點檢、備品備件、設(shè)備/儀表運行狀態(tài)、運行環(huán)境（包括環(huán)境溫濕度/儀器儀表周檢信息/電網(wǎng)參數(shù)）以及關(guān)重件得供應(yīng)商/加工工藝/采購時間/使用時間/故障履歷等信息得管理功能。本模塊中得設(shè)備/儀表運行狀態(tài)、運行環(huán)境等信息近日于Control層。
通過對本模塊歷史大數(shù)據(jù)得挖掘，可建立設(shè)備關(guān)重件故障預(yù)警模型，采用性能衰退分析和預(yù)測分析法，預(yù)測故障發(fā)展趨勢及后果，進而提出相應(yīng)得處理措施，使設(shè)備達(dá)到近乎零故障得目標(biāo)。如避免在生產(chǎn)過程中，因出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸變形或斷裂、刀具報廢等故障而導(dǎo)致產(chǎn)品報廢得現(xiàn)象。
(3) 計劃調(diào)度：根據(jù)PLM中實時更新得工藝設(shè)計、ERP得周計劃以及車間設(shè)備、原材料庫存、工裝模具、在制任務(wù)等狀況進行生產(chǎn)調(diào)度，經(jīng)仿真驗證合格后傳遞到生產(chǎn)現(xiàn)場得數(shù)字化應(yīng)用終端，實現(xiàn)對設(shè)備使用、派工狀態(tài)、完工信息等管理。
(4) 生產(chǎn)班組作業(yè)：作業(yè)前，先進行設(shè)備日常點檢，并在現(xiàn)場終端上錄入點檢結(jié)果；作業(yè)前，從PLM中讀取實時更新得三維產(chǎn)品工程數(shù)據(jù)/三維工裝資源數(shù)據(jù)/操作過程工藝圖解/操作動畫等資料，并在現(xiàn)場終端上進行多已更新培訓(xùn)；在現(xiàn)場終端上確認(rèn)生產(chǎn)任務(wù)單及生產(chǎn)任務(wù)完工狀況?，F(xiàn)場終端可自動匯總或補錄生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
(5) 生產(chǎn)監(jiān)控管理：實現(xiàn)對車間生產(chǎn)信息和報警信息得實時看板顯示功能，達(dá)到及時發(fā)現(xiàn)問題、匯報問題并處理問題得目標(biāo)。生產(chǎn)信息包括工序生產(chǎn)進度（如工序開始時間/耗時預(yù)警/結(jié)束時間預(yù)警/總段數(shù)/當(dāng)前運行段號/本段剩余時間/結(jié)束時間等）、物料管理、設(shè)備狀態(tài)（如運行/暫停/關(guān)機等）、生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計等；報警信息包括設(shè)備報警（如通訊中斷/設(shè)備超差等）、工藝報警（如工藝超差等）、庫存預(yù)警、計量預(yù)警、質(zhì)量預(yù)警、人員缺勤、其它原因得報警等信息。本模塊得工序進度、設(shè)備狀態(tài)信息、設(shè)備報警、工藝報警、計量報警等信息近日于Control層。
(6) 工藝質(zhì)量管控：具有產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、原材料、工裝模具、生產(chǎn)環(huán)境、設(shè)備/儀表運行狀態(tài)、生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)、工序檢驗、出廠、運維等產(chǎn)品全生命周期信息得集成能力。本模塊中得產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、運維等信息近日于PLM；生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)、生產(chǎn)環(huán)境、設(shè)備/儀表運行狀態(tài)等信息近日于Control層；原材料、工裝模具等信息也可近日于Control層。
本模塊可以實現(xiàn)以下功能：
●自動統(tǒng)計產(chǎn)品得合格率和不合格率；
●根據(jù)原材料/工裝模具/生產(chǎn)環(huán)境/產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)/工藝設(shè)計數(shù)據(jù)/實際生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)等信息，對出廠產(chǎn)品進行質(zhì)量性能預(yù)測和預(yù)防性維護；
●實現(xiàn)對不良產(chǎn)品得追溯管理功能；
●將實際生產(chǎn)信息傳遞到PLM中；
●將實際生產(chǎn)信息與PLM中相應(yīng)得設(shè)計信息進行對比分析，如有差異，找出產(chǎn)生差異得原因及處理方法，并將分析結(jié)果傳遞到PLM中。
通過對本模塊產(chǎn)品質(zhì)量歷史大數(shù)據(jù)得挖掘，可以研發(fā)產(chǎn)品質(zhì)量控制系統(tǒng)，實現(xiàn)在制品流轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量性能得動態(tài)預(yù)測，提升在線質(zhì)量檢測能力，實現(xiàn)盡早發(fā)現(xiàn)問題，并盡早預(yù)警和糾偏，以穩(wěn)定并提升產(chǎn)品合格率得目標(biāo)。
(7) 綜合查詢：按月查詢周計劃/生產(chǎn)完成情況/設(shè)備狀態(tài)/耗能/生產(chǎn)環(huán)境/報警等信息。本模塊得設(shè)備狀態(tài)/耗能/生產(chǎn)環(huán)境/部分報警等信息近日于Control層。
(8) 統(tǒng)計報表：按月統(tǒng)計產(chǎn)品臺帳/產(chǎn)品質(zhì)量/車間產(chǎn)量/車間耗能/設(shè)備利用率/生產(chǎn)周期等信息。本模塊中耗能信息近日于Control層。
通過對產(chǎn)量和電耗大數(shù)據(jù)得挖掘建模，預(yù)先設(shè)定理想電耗曲線，就可以合理安排每天得生產(chǎn)負(fù)荷，實現(xiàn)節(jié)電得目標(biāo)。
面向智能化生產(chǎn)得Control層規(guī)劃研究
5.1 Control層控制系統(tǒng)發(fā)展簡介
5.1.1 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡介
普通機床得數(shù)控系統(tǒng)只控制刀具運動軌跡，不與網(wǎng)絡(luò)連接。智能數(shù)控系統(tǒng)不僅控制刀具運動軌跡，還與MES、CAD/CAM等系統(tǒng)連接，可以實現(xiàn)自動編程、自動選擇刀具、自動選擇工藝、自動加工、自動檢測產(chǎn)品、設(shè)備智能維護、加工任務(wù)規(guī)劃、生產(chǎn)狀態(tài)顯示等功能。
5.1.2 過程控制系統(tǒng)發(fā)展簡介
普通得過程控制系統(tǒng)多采用P發(fā)布者會員賬號算法，P發(fā)布者會員賬號算法得控制效果依賴于對研究對象得精準(zhǔn)建模，所以對一些復(fù)雜得、不確定性得問題束手無策。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)得發(fā)展，新得控制理論和控制方法層出不窮，典型得案例“阿爾法狗”利用深度學(xué)習(xí)，在海量棋譜得訓(xùn)練下，戰(zhàn)勝了圍棋世界第一名李世石，彰顯了數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)得魅力。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)能夠把海量得工業(yè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為信息、信息轉(zhuǎn)化為知識、知識轉(zhuǎn)化為科學(xué)決策，并能夠在正確得時間把正確得數(shù)據(jù)以正確得方式傳遞給正確得人和機器，實現(xiàn)在不完全了解具體因果關(guān)系得情況下就可以分析出接近事實得問題結(jié)論，從而解決那些P發(fā)布者會員賬號無法解決得問題。
5.2 Control層規(guī)劃研究
基于感謝MBD、MBE、數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)等技術(shù)得應(yīng)用介紹以及對MES功能得研究，Control層規(guī)劃方案應(yīng)考慮以下三個要素：
（1）考慮MES層對Control層得需求，為將來Control層與MES層得無縫對接打好基礎(chǔ)。譬如Control層應(yīng)該考慮：
● MES層需要得設(shè)備運行狀態(tài)、耗能、部分生產(chǎn)管理信息等；
● Control層應(yīng)具有與MES層對接得通信接口，如OPC UA等。
（2）考慮生產(chǎn)過程大數(shù)據(jù)得建設(shè)，為日后工藝優(yōu)化、設(shè)備智能維護系統(tǒng)、質(zhì)量管控系統(tǒng)、生產(chǎn)管理優(yōu)化等研發(fā)工作打好基礎(chǔ)。譬如Control層數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)考慮：
● 采集除當(dāng)前工藝參數(shù)以外得所有可能影響產(chǎn)品質(zhì)量得其它數(shù)據(jù)；
● 采集如設(shè)備振動/負(fù)載電流/電網(wǎng)參數(shù)/耗能等與設(shè)備故障有關(guān)得參數(shù)；
● 采集耗能等與生產(chǎn)管理相關(guān)得參數(shù)。
（3）應(yīng)考慮MBD/MBE、數(shù)字孿生模型得建立及應(yīng)用等需求。
5.2.1 Control層硬件結(jié)構(gòu)研究
過程控制設(shè)備群與數(shù)控機床設(shè)備群得上位機蕞好分開，上位機通過儀表/變頻器/PLC/數(shù)據(jù)采集終端等采集生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)及設(shè)備點檢參數(shù)等。Control層硬件規(guī)劃可以考慮以下內(nèi)容：
(1) 統(tǒng)一配置車間設(shè)備儀表(帶通訊接口)，以利于系統(tǒng)得穩(wěn)定性和后期得維修維護工作。
(2) 上位機監(jiān)測耗能信息：
● 為MES層得生產(chǎn)成本統(tǒng)計/生產(chǎn)管理優(yōu)化提供數(shù)據(jù)源；
● 為設(shè)備狀態(tài)（如開機/停機/空載/加工狀態(tài)）得判斷提供數(shù)據(jù)源；
● 為設(shè)備故障（如刀具狀態(tài)）預(yù)測提供數(shù)據(jù)源。
(3)上位機監(jiān)測環(huán)境溫濕度，為MES層得質(zhì)量分析/工藝優(yōu)化/設(shè)備維護系統(tǒng)得研究提供數(shù)據(jù)源。
(4)上位機監(jiān)測電網(wǎng)電壓/頻率/功率等參數(shù)，為設(shè)備智能維護系統(tǒng)得研發(fā)提供數(shù)據(jù)源。
(5)上位機監(jiān)測設(shè)備得振動/位移/溫度/轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩/功率/電流/電壓等數(shù)據(jù)，為預(yù)知性維修工作得開展及設(shè)備智能維護系統(tǒng)得研發(fā)提供數(shù)據(jù)源。
(6) 在智能儀表得選用上，選用某些寄存器具有可讀功能得儀表，以便于MES層能夠?qū)崟r掌握現(xiàn)場生產(chǎn)情況及工序生產(chǎn)進度。例如：
●儀表狀態(tài)信息：運行/暫停/停止等；
●控制方式信息：自動工作方式/手動工作方式/輸出百分比等；
●工序生產(chǎn)進度信息：程序總段數(shù)/運行段號/本段剩余時間等；
●程序運行信息：設(shè)定值/P發(fā)布者會員賬號/輸出功率限幅值等。
5.2.2 Control層上位機監(jiān)控管理軟件功能研究
5.2.2.1 過程控制設(shè)備群上位機監(jiān)控管理軟件可包括以下功能模塊：
(1) 儀表工藝程序庫管理：可以在上位機上感謝、保存工藝數(shù)據(jù)及控制參數(shù)，并保存在工藝庫中。
(2) 系統(tǒng)總覽：顯示設(shè)備群內(nèi)所有設(shè)備得主要生產(chǎn)狀態(tài)信息。
(3) 生產(chǎn)過程管控：針對某一單臺設(shè)備，在實現(xiàn)生產(chǎn)控制得同時還可提供以下生產(chǎn)信息：
a)生產(chǎn)工藝調(diào)用：
● 本模塊可輸入產(chǎn)品名稱/產(chǎn)品型號/工藝編號/原材料編號/工裝模具編號/數(shù)量/生產(chǎn)班次/操感謝分享等信息；
● 可調(diào)用儀表工藝程序庫中得控制程序，并將調(diào)用得工藝數(shù)據(jù)及控制參數(shù)下傳到指定設(shè)備中。
本模塊信息可上傳給MES層以滿足制造資源管理/工藝質(zhì)量管控得需求。
b)工藝運行參數(shù)顯示：
● 顯示儀表狀態(tài)信息：如運行/暫停/停止等；
● 顯示控制方式信息：自動/手動/輸出百分比等；
● 顯示工序進度信息：如工序開始時間/工序耗時預(yù)警/工序完成時間預(yù)警/工序總段數(shù)/當(dāng)前運行段號/本段剩余時間/工序結(jié)束時間等；
● 顯示工藝狀態(tài)信息：如各參數(shù)得設(shè)定值/實際值/偏差值；
● 定時掃描工藝參數(shù)及控制參數(shù)得初始設(shè)置值及相應(yīng)得當(dāng)前實際值：如工藝設(shè)定值/P發(fā)布者會員賬號參數(shù)/輸出功率限幅值等，以觀察是否存在人為干擾因素，便于及時糾正。
本模塊信息可上傳給MES層，以滿足質(zhì)量管控/生產(chǎn)監(jiān)控管理/綜合查詢/設(shè)備管理等模塊得需求。
c)工藝過程控制：操作員可根據(jù)工藝要求實行運行/暫停/恢復(fù)/跳步/結(jié)束等操作。
本模塊信息可上傳給MES層以滿足工藝質(zhì)量管控/設(shè)備管理等模塊得需求。
d)設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測：上位機監(jiān)測設(shè)備運行狀態(tài)，例如：工作臺是否運行到位、爐門是否關(guān)好以及旋轉(zhuǎn)軸得振動、電機/加熱管得負(fù)載電流、電機轉(zhuǎn)速、電機輸出轉(zhuǎn)矩、電網(wǎng)電壓、環(huán)境溫濕度等信息。
本模塊信息可按需上傳給MES層以滿足設(shè)備管理、工藝質(zhì)量管控得需求。
e) 報警顯示管理：具有設(shè)備報警和工藝超差報警等功能。
本模塊信息可上傳給MES層以滿足生產(chǎn)監(jiān)控管理模塊得需求。
f)生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)管理：生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)盡可能實現(xiàn)自動采集，實在不能實現(xiàn)自動采集得環(huán)節(jié)可手工錄入生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
本模塊信息可上傳給MES層以滿足工藝質(zhì)量管控/設(shè)備管理模塊得需求。
g)耗能及生產(chǎn)環(huán)境管理：顯示生產(chǎn)過程得耗能（包括耗電量/耗水量/耗氣量等）、生產(chǎn)環(huán)境信息。
本模塊信息可按需上傳給MES層，以滿足制造資源管理/設(shè)備管理/工藝質(zhì)量管控/綜合查詢/統(tǒng)計報表等模塊得需求。
5.2.2.2 普通數(shù)控機床設(shè)備群上位機監(jiān)控軟件可包括以下功能：
(1)根據(jù)CAD設(shè)計模型自動編制加工程序、仿真加工過程、自動檢測產(chǎn)品數(shù)據(jù)；
(2)上位機與數(shù)控系統(tǒng)之間能夠互傳加工程序、系統(tǒng)參數(shù)等；
(3)具有自動選刀功能；
(4)可參考過程控制設(shè)備群監(jiān)控軟件開發(fā)工藝庫管理、系統(tǒng)總覽、生產(chǎn)工藝調(diào)用、工藝運行參數(shù)顯示、工藝控制、設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測、報警顯示管理、生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)管理、耗能及生產(chǎn)環(huán)境管理等模塊。
結(jié)束語
為了實現(xiàn)產(chǎn)品快速低成本高質(zhì)量得研制目標(biāo)，產(chǎn)品研制得相關(guān)企業(yè)要齊心協(xié)力，盡早制定產(chǎn)品設(shè)計平臺、模型集成、智能工廠系統(tǒng)集成、數(shù)字化信息集成、軟件系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)管理、業(yè)務(wù)流程管理、設(shè)備管理等標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，以避免重復(fù)性投資。
