CN109298685A - 数字化工厂实现方法、数字化工厂实现系统和数字化工厂 - Google Patents
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Abstract
提供数字化工厂、数字化工厂实现方法和系统。该数字化工厂包括：在第一层(1)中的生产资料结构仿真模型(101)，被配置为根据实体生产工厂中的生产资料(120)的自身特征参数来仿真生产资料(120)；在第一层(1)中的生产资料运维仿真模型(102)，被配置为根据生产资料(120)的运维数据来仿真生产资料(120)的运维状态；在第一层(1)中的制造工艺仿真模型(103)，被配置为根据实体生产工厂中的制造工艺流程来仿真制造工艺流程；在第四层(4)中的生产线物流仿真模型(104)，被配置为至少基于生产资料(120)的自身特征参数和生产资料(120)的位置布置信息来仿真实体生产工厂中的一生产线物流。
Description
技术领域
本申请涉及工业4.0的数字化工厂的实现，且具体地，涉及数字化工厂实现方法、数字化工厂实现系统和数字化工厂。
背景技术
当前传统制造行业与供应商、客户之间交互存在很多问题，比如：
(1)结合信息层和工控层一体化问题：传统制造行业厂商对客户需求有一定的技术支撑及其敏捷反应，包括交期、进度、质量等存在一系列的问题，对这些问题的处理单纯通过计算机工具来处理。
(2)一体化排产：客户对产品的定制、柔性设计与智能生产及服务无法一体化应用或部分应用，但面对复杂的产线组合(国外相对比较单纯)即无法实现制造价值链一体化。
(3)透明化的信息管理平台：企业大量生产和经营数据(大数据的基础)，未能实现智能分析与实时决策、数据的有效积累等需求，需要实现垂直集成，管控一体化，让数据产生价值。
(4)信息孤岛问题：传统制造企业信息系统庞杂，每个阶段都由各自的应用系统，每个企业也有自己的一套系统，企业内部、企业与企业间衔接不畅，需要实现应用一体化和标准化互联互通。
(5)知识管理的问题：工厂的管理经验、设备使用经验、生产制造经验无法很好地记录和累积，存在技术随技术人员走而带走的问题。
(6)系统级优化问题：目前主要基于实际工厂运行经验，对产线的局部进行改进，并且是通过实物改造的效果来评判优化改进是否成功，对大尺度、系统级的改进由于成本和风险较高难以实施。
发明内容
当前传统制造行业存在痛点如：产能全面过剩，且逐步向高端产品蔓延，行业整体效益低迷，中国经济增速下行带动需求增速放缓，贸易摩擦使出口困难，环保要求带来成本增加，产业链金融化程度加深，供给侧改革的要求，企业组织架构有扁平化的要求。
内部不同系统和不同数据在管理、透明化、传承上存在问题：
(1)传统制造行业厂商对客户需求没有技术支撑及其敏捷反应，包括交期、进度、质量等存在一系列的问题。
(2)客户对产品的定制、柔性设计与智能生产及服务无法一体化应用，即无法实现制造价值链一体化。
(3)企业大量生产经营数据(大数据)，未能实现智能分析与实时决策等需求，需要实现垂直集成，管控一体化。
(4)传统制造企业信息系统庞杂，每个阶段都由各自的应用系统，每个企业也有自己的一套系统，企业内部、企业与企业间衔接不畅，需要实现应用一体化。
(5)工厂的管理经验、设备使用经验、生产制造经验无法很好地记录和累积，存在技术随技术人员走而带走的问题。
而“工业4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。在这种模式中，传统的行业界限将消失，并会产生各种新的活动领域和合作形式。创造新价值的过程正在发生改变，产业链分工将被重组。
“工业4.0”项目的主要三大主题：一是“智能工厂”，重点研究工厂内的生产设施的智能化的实现；二是“智能生产”，主要涉及在工业生产过程中的整个企业的生产物流管理、人机互动等；三是“智能物流”，主要通过互联网、物联网、务联网，整合物流资源，充分发挥现有物流资源供应方的效率，而需求方，则能够快速获得服务匹配，得到物流支持。
三大主题中的“智能工厂”和“智能生产”，归根结底在于产品的制造，传统意义上的产品制造，是指按预定目标进行系统性的从前端概念设计到产品实现的物化过程。随着工业技术的创新及社会的发展进步，传统的产品制造已经不能满足人们的需求。在“工业4.0”时代，人们提出“智能”这一概念，就是使产品的研发趋于设计人性化、产品的生产趋于智能化、产品的物流配送趋于灵活化。
鉴于此，就逼迫传统制造业进行智能化的改造升级，及研发、生产模式的变革，从而满足客户对产品不同类型的需求，以致于整个制造业产业的发展提升及更新换代。
截止目前，尚无任何成形的“系统”或“体系”在“工业4.0”及“智能制造”的环境下实际应用。
而且，对于大型企业特别是已建成的工厂同时有管理工具的情况下如何在这样一个复杂的环境下实现数字化工厂是一个非常艰巨的课题。数字化工厂是通过工厂数据、工程数据的管理平台实现数据、信息、管理的透明化的虚拟工厂，体现了与实际生产工厂的映射关系，在其中进行(动态)仿真、校和、优化从而反馈到实体工厂运行，并将结果回馈到虚拟工厂持续优化。
在一个方面，提供在六层架构中的数字化工厂，其中所述六层架构包括作为一机械层的一第一层、作为一传动或驱动层的一第二层、作为一基础自动化或可编程逻辑控制器层的一第三层、作为一工艺控制或物流体系层的一第四层、作为一制造执行系统层的一第五层、作为一企业资源规划层的一第六层，所述数字化工厂包括：在所述第一层中的一生产资料结构仿真模型，被配置为根据一实体生产工厂中的至少一个生产资料的自身特征参数来仿真所述至少一个生产资料；在所述第一层中的一生产资料运维仿真模型，被配置为根据所述至少一个生产资料的运维数据来仿真所述至少一个生产资料的运维状态；在所述第一层中的一制造工艺仿真模型，被配置为根据所述实体生产工厂中的至少一个制造工艺流程来仿真所述至少一个制造工艺流程；在第四层中的一生产线物流仿真模型，被配置为至少基于所述至少一个生产资料的自身特征参数和所述至少一个生产资料的位置布置信息来仿真所述实体生产工厂中的一生产线物流。
如此，通过这些模型将实体生产工厂中涉及物理的生产资料的特性、物理的生产资料的运维状态、涉及实际生产过程的制造工艺流流程和生产线物流仿真和数字化，从而可以进行相应的虚拟仿真以反映实体生产工厂中的实际生产过程和状态。而且这些建模是在传统的实体生产工厂的管控中的六层架构中进行的，能够与传统的实体生产工厂的管控中的已有硬件和管控系统无缝接合，从而可通过移植已有硬件和管控系统来进行数字化工厂的建模和后续的仿真，能够更方便和快捷地改造传统的实体生产工厂为具有根据本发明的实施例的数字化工厂的新型工厂并成为中国智能制造标准体系架构的组成部分。
在数字化工厂的一个实施例中，所述生产资料结构仿真模型包括所述至少一个生产资料的描述外形和内部结构的三维模型和描述所述至少一个生产资料之间的关系的逻辑模型。
如此，物理的生产资料可以通过描述外形和内部结构的三维模型和描述所述至少一个生产资料之间的关系的逻辑模型来仿真，使得可以仅通过生产资料结构仿真模型就了解物理的生产资料的自身特性，从而进行基于该生产资料的一系列(动态)仿真和应用。
在一个实施例中，该数字化工厂还包括：所述第四层中的一工艺控制模块，被配置为进行所述实体生产工厂的生产过程工艺控制；其中，基于所述制造工艺仿真模型来更新所述第四层中的所述工艺控制模块；基于所述自身特征参数、所述位置布置信息和所述工艺控制模块来进行生产线物流建模。
如此，可以利用制造工艺仿真模型向传统的工艺控制模块提供反馈，从而更新传统的工艺控制模块，而进一步通过生产资料的自身特征参数、位置布置信息和更新的工艺控制模块来进行生产线物流建模以建立或更新生产线物流模型，能够结合现有实体生产工厂中的传统工艺控制模块来容易地升级为数字化工厂，同时也可以减少生产线物流建模所需的资源，可以利用传统的工艺控制模块中的已有的关于生产线物流的信息。
在一个实施例中，该数字化工厂还包括：所述第二层中的一自动化接口，被配置为驱动所述至少一个生产资料的实际安装、运行或调试，并在所述至少一个生产资料的实际安装、运行或调试期间接收来自所述至少一个生产资料的反馈数据；第三层中的一可编程逻辑控制器电路，被配置为与所述工艺控制模块和所述自动化接口相互连接，且响应于从所述工艺控制模块接收的一安装、运行或调试命令，利用第三层中的一可编程逻辑控制器电路向所述第二层中的一自动化接口发出所述安装、运行或调试命令；第二层中的一生产资料安装、运行或调试模型，响应于来自所述自动化接口的所述安装、运行或调试命令以及来自所述至少一个生产资料的反馈数据，利用在第三层中的所述生产资料结构仿真模型进行所述至少一个生产资料的安装、运行或调试的仿真，以便基于所述仿真的结果进行所述至少一个生产资料的实际校和。
如此，通过用于驱动实体生产工厂中的至少一个生产资料的自动化接口，能够响应于可编程逻辑控制器电路发出的安装、运行或调试命令，来进行实际的生产资料的安装、运行或调试操作，从而得知实际的生产资料在安装、运行或调试时的真实的状态和参数等，而同时，还可以响应于该命令，在生产资料结构仿真模型中进行虚拟的(动态)仿真，以仿真实际的生产资料的安装、运行或调试操作，从而可以在未实际进行安装、运行或调试操作的情况下也能够欲知实际进行安装、运行或调试可能出现的情况，从而可为生产资料的实际校和提供参考。
在一个实施例中，所述生产线物流仿真模型通过从所述自动化接口经由所述可编程逻辑控制器电路向所述工艺控制模块发送所述来自所述至少一个生产资料的反馈数据来更新。
如此，通过自动化接口来驱动实际的生产资料进行实际的安装、运行或调试操作，从而得知实际的生产资料在安装、运行或调试时的真实的状态和参数等，将其反馈到生产线物流仿真模型中以校正生产线物流仿真模型的准确性，使得生产线物流仿真模型更接近于(更反映)实际情况。
在一个实施例中，该数字化工厂还包括第五层中的一生产执行计划模块，被配置为发出一生产执行计划；其中所述生产线物流仿真模型被配置为响应于从所述生产执行计划模块接收的所述生产执行计划，来利用进行生产线物流仿真，以便基于所述仿真的结果进行生产线物流的校正。
如此，可以根据已有的生产执行计划来进行虚拟的生产线物流仿真，从而基于虚拟的仿真结果来预先了解在实际生产线物流上可能出现的情况，从而进行相应的校正。
在一个实施例中，所述生产资料运维仿真模型被配置为用于对操作所述至少一个生产资料的至少一个员工进行可视化培训。
如此，生产资料运维仿真模型由于其仿真了生产资料的运行和维护，因此可作为培训员工如何操作生产资料的可视化培训工具。
在一个实施例中，该数字化工厂还包括：在第六层中的一一体化的平台，被配置为接收和展示从第五层的生产执行计划模块接收的一生产执行计划、从第一层接收的所述至少一个生产资料的自身特征参数和位置布置信息、以及各个仿真的结果。
如此，利用一体化的平台来展示例如生产资料的自身特征参数和位置布置信息等的基础数据以及仿真的结果，增加了数字化工厂的操作的便利性和可视性。
在一个实施例中，响应于接收到监测的所述至少一个生产资料的自身特征参数的实时动态更新、实时动态运维数据、至少一个制造工艺流程的实时动态更新、所述位置布置信息的实时动态更新；所述生产资料结构仿真模型被配置为通过在所述第一层中根据所述至少一个生产资料的自身特征参数的实时更新来更新；所述生产资料运维仿真模型被配置为通过在所述第一层中基于所述更新的生产资料结构仿真模型和实时运维数据来更新；所述制造工艺仿真模型被配置为通过在所述第一层中基于所述更新的生产资料结构仿真模型、和所述至少一个制造工艺流程的实时更新来更新；所述生产线物流仿真模型被配置为通过在第四层中基于所述自身特征参数的实时更新、和所述位置布置信息的实时更新来更新。
如此，通过接收的用于建立生产资料结构仿真模型、生产资料运维仿真模型、制造工艺仿真模型、生产线物流仿真模型所需的数据，必要时(动态)更新这些模型，从而使得这些模型更准确地反映实际。
在一个实施例中，该数字化工厂还包括：在第六层中的关于所述实体生产工厂的一工程数据库，其中相关联地存储了所述实体生产工厂所涉及到的所述至少一个生产资料的自身特征参数、运维数据、至少一个制造工艺流程的工艺数据、所述位置布置信息及其(动态)更新和反馈数据。
如此，通过建立关于实体生产工厂的工程数据库来存储在数字化工厂的实现和运行过程中所需的所有数据，能够统一和方便地管理这些数据。
根据本发明一个方面，提供在六层架构中的数字化工厂运行方法，其中所述六层架构包括作为一机械层的一第一层、作为一传动或驱动层的一第二层、作为一基础自动化或可编程逻辑控制器层的一第三层、作为一工艺控制或物流体系层的一第四层、作为一制造执行系统层的一第五层、作为一企业资源规划层的一第六层，所述数字化工厂运动方法包括：根据一实体生产工厂中的至少一个生产资料的自身特征参数来仿真所述至少一个生产资料；根据所述至少一个生产资料的运维数据来仿真所述至少一个生产资料的运维状态；根据所述实体生产工厂中的至少一个制造工艺流程来仿真所述至少一个制造工艺流程；至少基于所述至少一个生产资料的自身特征参数和所述至少一个生产资料的位置布置信息来仿真所述实体生产工厂中的一生产线物流。
如此，通过进行生产资料仿真、生产资料运维仿真、制造工艺仿真、生产线物流仿真将实体生产工厂中涉及物理的生产资料的特性、物理的生产资料的运维状态、涉及实际生产过程的制造工艺流流程和生产线物流仿真和数字化，从而可以进行相应的虚拟仿真以反映实体生产工厂中的实际生产过程和状态。而且这些仿真是在传统的实体生产工厂的管控中的六层架构中进行的，能够与传统的实体生产工厂的管控中的已有硬件和管控系统(例如，第一层中的3D建模系统等、第二层中的用于驱动生产资料的自动化接口、第三层中的基础自动化或可编程逻辑控制器系统、第四层中的工艺控制或物流体系系统、第五层中的生产执行系统、第六层中的企业资源规划系统)无缝接合，从而可通过移植已有硬件和管控系统来进行这些仿真，使得更方便快捷地进行这些仿真。
根据本发明一个方面，提供在六层架构中的数字化工厂实现方法，其中所述六层架构包括作为一机械层的一第一层、作为一传动或驱动层的一第二层、作为一基础自动化或可编程逻辑控制器层的一第三层、作为一工艺控制或物流体系层的一第四层、作为一制造执行系统层的一第五层、作为一企业资源规划层的一第六层，所述方法包括：在所述第一层中根据一实体生产工厂中的至少一个生产资料的自身特征参数，进行生产资料建模以得到一生产资料结构仿真模型；在所述第一层中基于所述生产资料结构仿真模型，根据所述至少一个生产资料的运维数据，进行生产资料运维建模以得到一生产资料运维仿真模型；在所述第一层中基于所述生产资料结构仿真模型，根据所述实体生产工厂中的至少一个制造工艺流程，进行制造工艺建模以得到一制造工艺仿真模型；在第四层中至少基于所述至少一个生产资料的自身特征参数和所述至少一个生产资料的位置布置信息，进行生产线物流建模以得到一生产线物流仿真模型。
如此，通过进行生产资料建模、生产资料运维建模、制造工艺建模、生产线物流建模将实体生产工厂中涉及物理的生产资料的特性、物理的生产资料的运维状态、涉及实际生产过程的制造工艺流流程和生产线物流仿真和数字化，从而可以进行相应的虚拟仿真以反映实体生产工厂中的实际生产过程和状态。而且这些建模是在传统的实体生产工厂的管控中的六层架构中进行的，能够与传统的实体生产工厂的管控中的已有硬件和管控系统(例如，第一层中的3D建模系统等、第二层中的用于驱动生产资料的自动化接口、第三层中的基础自动化或可编程逻辑控制器系统、第四层中的工艺控制或物流体系系统、第五层中的生产执行系统、第六层中的企业资源规划系统)无缝接合，从而可通过移植已有硬件和管控系统来进行数字化工厂的建模和后续的仿真，能够更方便和快捷地改造传统的实体生产工厂为具有根据本发明的实施例的数字化工厂的新型工厂。
在数字化工厂运行方法一个实施例中，所述生产资料结构仿真模型包括所述至少一个生产资料的描述外形和内部结构的三维模型和描述所述至少一个生产资料之间的关系的逻辑模型。
如此，物理的生产资料可以通过描述外形和内部结构的三维模型和描述所述至少一个生产资料之间的关系的逻辑模型来仿真，使得可以仅通过生产资料结构仿真模型就了解物理的生产资料的自身特性，从而进行基于该生产资料的一系列仿真和应用。
在一个实施例中，所述在第四层中至少基于所述至少一个生产资料的自身特征参数和所述至少一个生产资料的位置布置信息，进行生产线物流建模以得到一生产线物流仿真模型还包括：基于所述制造工艺仿真模型来更新所述第四层中的所述工艺控制模块；基于所述自身特征参数、所述位置布置信息和所述工艺控制模块来进行生产线物流建模。
如此，可以利用制造工艺仿真模型向传统的工艺控制模块提供反馈，从而更新传统的工艺控制模块，而进一步通过生产资料的自身特征参数、位置布置信息和更新的工艺控制模块来进行生产线物流建模，能够结合现有实体生产工厂中的传统工艺控制模块来容易地升级为根据本发明的实施例的数字化工厂，同时也可以减少生产线物流建模所需的资源，可以利用传统的工艺控制模块中的已有的关于生产线物流的信息。
在一个实施例中，所述数字化工厂实现方法还包括：响应于从所述工艺控制模块接收的一安装、运行或调试命令，利用第三层中的一可编程逻辑控制器电路向所述第二层中的一自动化接口发出所述安装、运行或调试命令；通过所述自动化接口驱动所述至少一个生产资料的实际安装、运行或调试，并在所述至少一个生产资料的实际安装、运行或调试期间接收来自所述至少一个生产资料的反馈数据；响应于来自所述自动化接口的所述安装、运行或调试命令以及来自所述至少一个生产资料的反馈数据，在第三层中利用所述生产资料结构仿真模型进行所述至少一个生产资料的安装、运行或调试的仿真，以便基于所述仿真的结果进行所述至少一个生产资料的实际校和。
如此，通过用于驱动实体生产工厂中的至少一个生产资料的自动化接口，能够响应于可编程逻辑控制器电路发出的安装、运行或调试命令，来进行实际的生产资料的安装、运行或调试操作，从而得知实际的生产资料在安装、运行或调试时的真实的状态和参数等，而同时，还可以响应于该命令，在生产资料结构仿真模型中进行虚拟的仿真，以仿真实际的生产资料的安装、运行或调试操作，从而可以在未实际进行安装、运行或调试操作的情况下也能够欲知实际进行安装、运行或调试可能出现的情况，从而可为生产资料的实际校和提供参考。
在一个实施例中，该数字化工厂实现方法还包括：从所述自动化接口经由所述可编程逻辑控制器电路向所述工艺控制模块发送所述来自所述至少一个生产资料的反馈数据，以更新所述生产线物流仿真模型。
如此，通过自动化接口来驱动实际的生产资料进行实际的安装、运行或调试操作，从而得知实际的生产资料在安装、运行或调试时的真实的状态和参数等，将其反馈到生产线物流仿真模型中以校正生产线物流仿真模型的准确性，使得生产线物流仿真模型更接近于(更反映)实际情况。
在一个实施例中，该数字化工厂实现方法还包括：响应于从第五层中的一生产执行计划模块接收的一生产执行计划，来利用所述生产线物流仿真模型进行生产线物流仿真，以便基于所述仿真的结果进行生产线物流的校正。
如此，可以从已有的生产执行计划中提取生产执行命令来进行虚拟的生产线物流仿真，从而基于虚拟的仿真结果来预先了解在实际生产线物流上可能出现的情况，从而进行相应的校正。
在一个实施例中，利用所述生产资料运维仿真模型对操作所述至少一个生产资料的至少一个员工进行可视化培训。
如此，生产资料运维仿真模型由于其仿真了生产资料的运行和维护，因此可作为培训员工如何操作生产资料的可视化培训工具。
在一个实施例中，该数字化工厂实现方法还包括：在第六层中提供一一体化的平台以接收和展示从第五层的生产执行计划模块接收的一生产执行计划、从第一层接收的所述至少一个生产资料的自身特征参数和位置布置信息、以及各个仿真的结果。
如此，利用一体化的平台来展示例如生产资料的自身特征参数和位置布置信息等的基础数据以及仿真的结果，增加了数字化工厂的操作的便利性和可视性。
在一个实施例中，该数字化工厂实现方法还包括：响应于接收到监测的所述至少一个生产资料的自身特征参数的实时动态更新、实时动态运维数据、至少一个制造工艺流程的实时动态更新、所述位置布置信息的实时动态更新；在所述第一层中根据所述至少一个生产资料的自身特征参数的实时更新，更新所述生产资料结构仿真模型；在所述第一层中基于所述更新的生产资料结构仿真模型和实时运维数据，来更新所述生产资料运维仿真模型；在所述第一层中基于所述更新的生产资料结构仿真模型、和所述至少一个制造工艺流程的实时更新，来更新所述制造工艺仿真模型；在第四层中基于所述自身特征参数的实时更新、和所述位置布置信息的实时更新，来更新所述生产线物流仿真模型。
如此，通过接收的用于建立生产资料结构仿真模型、生产资料运维仿真模型、制造工艺仿真模型、生产线物流仿真模型所需的数据，必要时(动态)更新这些模型，从而使得这些模型更准确地反映实际。
在一个实施例中，所述自身特征参数的实时动态更新、实时动态运维数据、至少一个制造工艺流程的实时动态更新、所述位置布置信息的实时动态更新通过可编程逻辑控制器、数据采集与监视控制系统、集散控制系统、在线仪表、设备状态监控设备、企业资源规划和制造执行系统、或实体生产工厂的实时控制系统得到。
如此，可以利用实体生产工厂中已有的可编程逻辑控制器、数据采集与监视控制系统、集散控制系统、在线仪表、设备状态监控设备、企业资源规划和制造执行系统、或实体生产工厂的实时控制系统，来获得建立生产资料结构仿真模型、生产资料运维仿真模型、制造工艺仿真模型、生产线物流仿真模型所需的这些数据，从而在保持实体生产工厂的传统硬件的基础上，能够进行这些模型的实时更新。
在一个实施例中，该数字化工厂实现方法还包括：建立在第六层中的关于所述实体生产工厂的一工程数据库，其中所述工程数据库中相关联地存储了所述实体生产工厂所涉及到的所述至少一个生产资料的自身特征参数、运维数据、至少一个制造工艺流程的工艺数据、所述位置布置信息及其(动态)更新和反馈数据。
如此，通过建立关于实体生产工厂的工程数据库来存储在数字化工厂的实现和运行过程中所需的所有数据，能够统一和方便地管理这些数据。
在另一个方面，提供在六层架构中的数字化工厂实现系统，其中所述六层架构包括作为一机械层的一第一层、作为一传动或驱动层的一第二层、作为一基础自动化或可编程逻辑控制器层的一第三层、作为一工艺控制或物流体系层的一第四层、作为一制造执行系统层的一第五层、作为一企业资源规划层的一第六层，所述系统包括：一生产资料建模单元，被配置为在所述第一层中根据一实体生产工厂中的至少一个生产资料的自身特征参数，进行生产资料建模以得到一生产资料结构仿真模型；一生产资料运维建模单元，被配置为在所述第一层中基于所述生产资料结构仿真模型，根据所述至少一个生产资料的运维数据，进行生产资料运维建模以得到一生产资料运维仿真模型；一制造工艺建模单元，被配置为在所述第一层中基于所述生产资料结构仿真模型，根据所述实体生产工厂中的至少一个制造工艺流程，进行制造工艺建模以得到一制造工艺仿真模型；一生产线物流建模单元，被配置为在第四层中至少基于所述至少一个生产资料的自身特征参数和所述至少一个生产资料的位置布置信息，进行生产线物流建模以得到一生产线物流仿真模型。
如此，通过进行生产资料建模、生产资料运维建模、制造工艺建模、生产线物流建模将实体生产工厂中涉及物理的生产资料的特性、物理的生产资料的运维状态、涉及实际生产过程的制造工艺流流程和生产线物流仿真和数字化，从而可以进行相应的虚拟仿真以反映实体生产工厂中的实际生产过程和状态。而且这些建模是在传统的实体生产工厂的管控中的六层架构中进行的，能够与传统的实体生产工厂的管控中的已有硬件和管控系统(例如，第一层中的3D建模系统等、第二层中的用于驱动生产资料的自动化接口、第三层中的基础自动化或可编程逻辑控制器系统、第四层中的工艺控制或物流体系系统、第五层中的生产执行系统、第六层中的企业资源规划系统)无缝接合(即信息层与自动化层融合)，从而可通过移植已有硬件和管控系统来进行数字化工厂的建模和后续的(动态)仿真，能够更方便和快捷地改造传统的实体生产工厂为具有根据本发明的实施例的数字化工厂的新型工厂。
在数字化工厂实现系统一个实施例中，所述生产资料结构仿真模型包括所述至少一个生产资料的描述外形和内部结构的三维模型和描述所述至少一个生产资料之间的关系的逻辑模型。
如此，物理的生产资料可以通过描述外形和内部结构的三维模型和描述所述至少一个生产资料之间的关系的逻辑模型来仿真，使得可以仅通过生产资料结构仿真模型就了解物理的生产资料的自身特性，从而进行基于该生产资料的一系列仿真和应用。
在一个实施例中，所述生产线物流建模单元被配置为：基于所述制造工艺仿真模型来更新所述第四层中的所述工艺控制模块；基于所述自身特征参数、所述位置布置信息和所述工艺控制模块来进行生产线物流建模。
如此，可以利用制造工艺仿真模型向传统的工艺控制模块提供反馈，从而更新传统的工艺控制模块，而进一步通过生产资料的自身特征参数、位置布置信息和更新的工艺控制模块来进行生产线物流建模，能够结合现有实体生产工厂中的传统工艺控制模块来容易地升级为根据本发明的实施例的数字化工厂，同时也可以减少生产线物流建模所需的资源，可以利用传统的工艺控制模块中的已有的关于生产线物流的信息。
在一个实施例中，该数字化工厂实现系统还包括：一安装、运行或调试的仿真单元，被配置为：响应于从所述工艺控制模块接收的一安装、运行或调试命令，利用第三层中的一可编程逻辑控制器电路向所述第二层中的一自动化接口发出所述安装、运行或调试命令；通过所述自动化接口驱动所述至少一个生产资料的实际安装、运行或调试，并在所述至少一个生产资料的实际安装、运行或调试期间接收来自所述至少一个生产资料的反馈数据；响应于来自所述自动化接口的所述安装、运行或调试命令以及来自所述至少一个生产资料的反馈数据，在第三层中利用所述生产资料结构仿真模型进行所述至少一个生产资料的安装、运行或调试的仿真，以便基于所述仿真的结果进行所述至少一个生产资料的实际校和。
如此，通过用于驱动实体生产工厂中的至少一个生产资料的自动化接口，能够响应于可编程逻辑控制器电路发出的安装、运行或调试命令，来进行实际的生产资料的安装、运行或调试操作，从而得知实际的生产资料在安装、运行或调试时的真实的状态和参数等，而同时，还可以响应于该命令，在生产资料结构仿真模型中进行虚拟的仿真，以仿真实际的生产资料的安装、运行或调试操作，从而可以在未实际进行安装、运行或调试操作的情况下也能够欲知实际进行安装、运行或调试可能出现的情况，从而可为生产资料的实际校和提供参考。
在一个实施例中，该数字化工厂实现系统还包括：一反馈单元，被配置为从所述自动化接口经由所述可编程逻辑控制器电路向所述工艺控制模块发送所述来自所述至少一个生产资料的反馈数据，以更新所述生产线物流仿真模型。
如此，通过自动化接口来驱动实际的生产资料进行实际的安装、运行或调试操作，从而得知实际的生产资料在安装、运行或调试时的真实的状态和参数等，将其反馈到生产线物流仿真模型中以校正生产线物流仿真模型的准确性，使得生产线物流仿真模型更接近于(更反映)实际情况。
在一个实施例中，该数字化工厂实现系统还包括：一生产线物流仿真单元，被配置为响应于从第五层中的一生产执行计划模块接收的一生产执行计划，来利用所述生产线物流仿真模型进行生产线物流仿真，以便基于所述仿真的结果进行生产线物流的校正。
如此，可以从已有的生产执行计划中提取生产执行命令来进行虚拟的生产线物流仿真，从而基于虚拟的仿真结果来预先了解在实际生产线物流上可能出现的情况，从而进行相应的校正。
在一个实施例中，该数字化工厂实现系统还包括：一可视化培训单元，被配置为利用所述生产资料运维仿真模型对操作所述至少一个生产资料的至少一个员工进行可视化培训同时存储培训的结果用于优化。
如此，生产资料运维仿真模型由于其仿真了生产资料的运行和维护，因此可作为培训员工如何操作生产资料的可视化培训工具。
在一个实施例中，该数字化工厂实现系统还包括：一一体化的平台提供单元，被配置为在第六层中提供一一体化的平台以接收和展示从第五层的生产执行计划模块接收的一生产执行计划、从第一层接收的所述至少一个生产资料的自身特征参数和位置布置信息、以及各个仿真的结果。
如此，利用一体化的平台来展示例如生产资料的自身特征参数和位置布置信息等的基础数据以及仿真的结果，增加了数字化工厂的操作的便利性和可视性。
在一个实施例中，该数字化工厂实现系统还包括：一更新单元，被配置为：响应于接收到监测的所述至少一个生产资料的自身特征参数的实时动态更新、实时动态运维数据、至少一个制造工艺流程的实时动态更新、所述位置布置信息的实时动态更新；在所述第一层中根据所述至少一个生产资料的自身特征参数的实时更新，更新所述生产资料结构仿真模型；在所述第一层中基于所述更新的生产资料结构仿真模型和实时运维数据，来更新所述生产资料运维仿真模型；在所述第一层中基于所述更新的生产资料结构仿真模型、和所述至少一个制造工艺流程的实时更新，来更新所述制造工艺仿真模型；在第四层中基于所述自身特征参数的实时更新、和所述位置布置信息的实时更新，来更新所述生产线物流仿真模型。
如此，通过接收到的建立生产资料结构仿真模型、生产资料运维仿真模型、制造工艺仿真模型、生产线物流仿真模型所需的数据，必要时更新这些模型，从而使得这些模型更准确地反映实际。
在一个实施例中，所述自身特征参数的实时动态更新、实时动态运维数据、至少一个制造工艺流程的实时动态更新、所述位置布置信息的实时动态更新通过可编程逻辑控制器、数据采集与监视控制系统、集散控制系统、在线仪表、设备状态监控设备、企业资源规划和制造执行系统、或实体生产工厂的实时控制系统得到。
如此，可以利用实体生产工厂中已有的设备，来获得建立这些模型所需的这些数据，从而在保持实体生产工厂的传统硬件的基础上，能够进行这些模型的实时更新。
在一个实施例中，该数字化工厂实现系统还包括：一工程数据库建立单元，被配置为建立在第六层中的关于所述实体生产工厂的一工程数据库，其中所述工程数据库中相关联地存储了所述实体生产工厂所涉及到的所述至少一个生产资料的自身特征参数、运维数据、至少一个制造工艺流程的工艺数据、所述位置布置信息及其(动态)更新和反馈数据。
如此，通过建立关于实体生产工厂的工程数据库来存储在数字化工厂的实现和运行过程中所需的所有数据，能够统一和方便地管理这些数据。
如此，可通过对实体生产工厂的生产资料和生产过程等进行的建模和仿真，虚拟地映射实体生产工厂，来进行透明的、可追溯、可优化的数字化控制和管理，让数据产生价值。
附图说明
图1示意性地示出根据本发明的实施例的在六层架构中的数字化工厂的框图及其应用场景。
图2示意性地示出了在六层架构中的根据本发明的实施例的具体数字化工厂实现方法的流程图。
图3示意性地示出根据本发明的实施例的数字化工厂实现系统的方框图。
图4示意性地示出了适于用来实现本发明实施例的示例性计算机系统和服务器的框图。
附图标记
1 第一层
2 第二层
3 第三层
4 第四层
5 第五层
6 第六层
100 数字化工厂
101 生产资料结构仿真模型
102 生产资料运维仿真模型
103 制造工艺仿真模型
104 生产线物流仿真模型
105 基础数据
106 一体化的平台
107 生产执行计划模块
108 生产执行计划
109 生产资料安装、运行或调试模型
110 自动化接口
111 可编程逻辑控制器电路
112 工艺控制模块
113 工程数据库
120 生产资料
300 数字化工厂实现系统
301 生产资料建模单元
302 生产资料运维建模单元
303 制造工艺建模单元
304 生产线物流建模单元
305 安装、运行或调试的仿真单元
306 反馈单元
307 生产线物流仿真单元
308 可视化培训单元
309 一体化的平台提供单元
310 更新单元
311 工程数据库建立单元
400 计算机系统
401 处理器
402 存储器
具体实施方式
现在将详细参照本发明的具体实施例，在附图中例示了本发明的例子。尽管将结合具体实施例描述本发明，但将理解，不是想要将本发明限于所述的实施例。相反，想要覆盖由所附权利要求限定的在本发明的精神和范围内包括的变更、修改和等价物。应注意，这里描述的方法步骤都可以由任何功能块或功能布置来实现，且任何功能块或功能布置可被实现为物理实体或虚拟实体、或者两者的组合。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
注意，接下来要介绍的示例仅是一个具体的例子，而不作为限制本发明的实施例必须为示出和描述的具体的外形、硬件、连接关系、步骤、数值、条件、数据、顺序等等。本领域技术人员可以通过阅读本说明书来运用本发明的构思来构造本说明书中未提到的更多实施例。
图1示意性地示出根据本发明的实施例的在六层架构中的数字化工厂100的应用场景图。
如图1所示，该六层架构包括作为一机械层的一第一层1、作为一传动或驱动(Driver)层的一第二层2、作为一基础自动化(basic automation，BA)或可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)层的一第三层3、作为一工艺控制或物流体系层的一第四层4、作为一制造执行系统层(manufacturing execution system，MES)的一第五层5、作为一企业资源规划层(Enterprise Resource Planning，ERP)的一第六层6。
该六层架构中的数字化工厂100包括：在所述第一层1中的一生产资料结构仿真模型101，被配置为根据一实体生产工厂中的至少一个生产资料120的自身特征参数来仿真所述至少一个生产资料120；在所述第一层1中的一生产资料运维仿真模型102，被配置为根据所述至少一个生产资料120的运维数据来仿真所述至少一个生产资料120的运维状态；在所述第一层1中的一制造工艺仿真模型103，被配置为根据所述实体生产工厂中的至少一个制造工艺流程来仿真所述至少一个制造工艺流程；在第四层4中的一生产线物流仿真模型104，被配置为至少基于所述至少一个生产资料120的自身特征参数和所述至少一个生产资料120的位置布置信息来仿真所述实体生产工厂中的一生产线物流。
实体生产工厂中的至少一个生产资料120可以包括：例如，工厂厂房(例如建筑物本身等)、设施(例如安全设施等)、原料和最终的产品、用于进行制造、加工、测试的设备、仪表(例如，测温仪表等)、工具(例如螺丝刀等)等。
以钢铁厂为例子，用于进行制造、加工、测试的设备包括：工艺设备如加热炉、煤气站；机械设备如轧机、辊道、卷曲机等；电气设备如主电机、变频器、PLC、仪表；公辅设备如煤、气、水、电等、管道、液压站、风机等。
而且，以钢铁厂为例，该生产资料120中的原料可以包括铁水、废钢、生铁、合金等。而最终产品则是成品钢、钢材等。
生产资料120的自身特征参数可以包括：工厂厂房、设施、仪表、工具的外形尺寸、内部结构、性能参数、功能列表；设备之间的相关性及互联性、用于进行制造、加工、测试的设备的外形尺寸、内部结构、性能参数、功能列表、设备之间的相关性及互联性；用于进行制造、加工、测试的设备的技术资料、工作原理、工艺参数、机械参数、电气参数、控制参数、故障数据、以及公辅系统的公辅参数；原料和最终产品的外形尺寸、内部结构、状态数据、性能参数等。
工厂厂房、设施、仪表、工具和用于进行制造、加工、测试的设备的自身特征参数可以例如通过生产资料120的文档、图纸、对用于进行制造、加工、测试的设备的扫描和现场测绘或从原供应商得到。原料的自身特征参数还可以包括描述该原料本身的属性、性质、特征的信息，例如原料尺寸、材料种类(例如钢种)、物料号、温度、宽度、厚度、强度、凸度、板型、出厂日期等特征参数。在低温或室温环境中，可以用射频识别(Radio FrequencyIdentification，RFID)或其他近场通信芯片或视觉识别技术(2D)等来记录这些信息，以便在进入数字化工厂时被读取并记录在存储器中的数字化工厂的工程数据库113中。当然，在高温环境中，原料上也可以没有RFID或其他近场通信芯片，而通过输入单元(例如，键盘、条形码扫描仪等)来输入原料的特征参数。
在生产资料120上可配置传感器，通过传感器采集的参数可包括例如速度、位置、温度、材料加工过程的尺寸参数(宽度、厚度、板型、凸度等)、设备故障等具体信息。可通过采集这些(实时或非实时)参数到各相关模型中进行保存和数据分析，后续的用于进行制造、加工、测试的设备可以根据前面采集的数据进行轧辊间隙、角度的调整等工艺和工序的调整以适应各种工况的变化，以保证产品质量的稳定性。
还能够从工厂现场的数据采集系统，如可编程逻辑控制器、在线仪表、设备状态监控设备、MES以及ERP中获取用于进行制造、加工和测试的设备的实时运行数据和原料数据，作为可视化透明工厂以及后续仿真的数据来源；还能够基于采集的PLC控制数据，在虚拟的数字化工厂模型中调整部件运动状态，执行真实的用于进行制造、加工、测试的设备所执行的动作，以检查设备可能出现的碰撞干涉等问题；能够基于采集的设备状态数据、MES中关联的订单驱动数据，将整个生产过程进行仿真，从而分析整个生产线的运行效能、设备利用率、瓶颈、能源效率等；能够在三维模型的基础上将枯燥的采集数据以可视化的方式展现出来，利于对现场的理解、控制、管理以及培训、运维等。
生产资料120的运维数据可以包括生产资料120的运行和维护的状态信息，例如运行时的参数、故障记录、维修记录、操作记录等。
制造工艺流程是由一组工序组成的，工序的有序排列定义了产品加工的路线，而每道工序本身又定义了产品加工类型、加工设备的类型、工装设备的类型、和工艺参数，即制造工艺流程完整地定义了产品从原料(或半成品)到成品(或最终产品)的整个制造过程。
在钢铁厂的例子中，制造工艺流程可包括：称重、加热、除鳞、粗轧、切头、除鳞、精轧、冷却、卷曲、打捆、喷印、称重以及精整等多道工厂加工设备和工序的处理后，由板坯原料加工成为需要的钢板，在制造过程中，各个专业的加工设备均有各种各样的传感器来实现制造过程中的参数采集、实时显示，涵盖产品质量、设备状态等多种数据(或统称实时运行情况)。因此，实体生产工厂中的制造工艺流程是例如、钢铁厂中的称重、加热、除鳞、粗轧、切头、除鳞、精轧、冷却、卷曲、打捆、喷印、称重、精整等有特定顺序的制造工艺流程。
而生产资料120的位置布置信息可以包括例如生产资料120(例如钢铁厂中的各个设备)的位置、排列、顺序等，以描述实体生产工厂中的生产资料120的实际摆放布置。该生产资料120的位置布置信息可通过对生产线的现场测绘或视觉成像(3D扫描的方式)或图纸活化的方式来得到。
上述自身特征参数、运维数据、制造工艺流程、位置布置信息可统称为基础数据105。基础数据105通常是与位于第一层1中的实体的生产资料120相关联的，因此，将利用这些数据进行的生产资料结构仿真模型101、生产资料运维仿真模型102、制造工艺仿真模型103放在第一层1中，可更方便地与这些基础数据105交互。而生产线物流仿真模型104放在第四层4，可与第四层4中的已有的工艺控制模块112进行无缝接合，以无缝地从已具有工艺控制模块112的传统实体工厂演进为具有根据本发明的各个实施例的数字化工厂的新型实体工厂，这在后续还将详细描述。
在一个实施例中，所述生产资料结构仿真模型101可包括所述至少一个生产资料120的描述外形和内部结构的三维模型和描述所述至少一个生产资料120之间的关系的逻辑模型。该三维模型也可以主要基于包括工厂中的生产设备、原料、产品的生产资料120的原有二维工程图，利用三维参数化设计软件，进行工厂设备等的三维建模，如此可节省建模的成本和时间。必要时，也可以辅助以三维空间扫描系统，采集三维空间的点云数据，利用点云逆向工程手段建立工厂设备等的三维模型，这样可获得更加准确的该三维模型。
如此，物理的生产资料120可以通过描述外形和内部结构的三维模型和描述所述至少一个生产资料120之间的关系的逻辑模型来仿真，使得可以仅通过生产资料结构仿真模型101就了解物理的生产资料120的自身特性，从而进行基于该生产资料120的一系列仿真和应用。
生产资料120运维模型可用于仿真所述实体生产工厂中的生产设备的实际运行，来检查生产设备可能出现的碰撞、干涉、故障以及对生产有可能发生影响的隐患。
生产工艺仿真模型可用于仿真用于具体生产某种产品的生产工艺流程，以分析虚拟的特定生产工艺的顺序和流程是否合理和高效，且可进一步对实体生产工厂中的生产工艺进行实际的调整和优化。
生产线物流仿真模型104可用于分析生产线的运行效能、设备利用率、瓶颈、能源效率、并优化以及校和，以及预测并优化实体生产工厂的未来的生产状况、产能、设备利用率以及交期。
生产资料结构仿真模型101、生产资料运维仿真模型102、制造工艺仿真模型103、生产线物流仿真模型104可统称为这些模型101-104。
另外，这些模型101-104以及基础数据105都可以被可视地显示，以供操作人员查看并及时地做出反应。
如此，生产资料结构仿真模型101建立了能够反映真实的实体生产工厂本身的一个数字化体现，以实体生产工厂的三维模型为载体的实体工厂设备可视化，能够基于工厂历史数据、图纸来方便容易地建立三维可视化的工厂，能够将海量数据与实体生产工厂的具体设备关联起来，进行集中的协同管理和分享。而生产资料运维仿真模型102、制造工艺仿真模型103、生产线物流仿真模型104则更进一步地反映了真实的实体生产工厂在真实的具体生产过程中的涉及设备、制造工艺、生产线的信息，使得整个实体生产工厂的动态生产过程也能够在数字化工厂中虚拟的、可视地体现，从而可进行一系列的应用、包括设备的安装、运行、调试仿真、可视化培训、制造工艺仿真、生产线物流仿真，从而指导对实体生产工厂的实际的设备校和、制造工艺优化、生产线物流优化等等。
总之，如此，通过进行这些建模将实体生产工厂中涉及物理的生产资料120的特性、物理的生产资料120的运维状态、涉及实际生产过程的制造工艺流流程和生产线物流仿真和数字化，从而可以进行相应的虚拟仿真以反映实体生产工厂中的实际生产过程和状态。而且这些建模是在传统的实体生产工厂的管控中的六层架构中进行的，能够与传统的实体生产工厂的管控中的已有硬件和管控系统无缝接合，从而可通过移植已有硬件和管控系统来进行数字化工厂的建模和后续的仿真，能够更方便和快捷地改造传统的实体生产工厂为具有根据本发明的实施例的数字化工厂的新型工厂。
在一个实施例中，该数字化工厂还可以包括：所述第四层4中的一工艺控制模块112，被配置为进行所述实体生产工厂的生产过程工艺控制；其中，基于所述制造工艺仿真模型103来更新所述第四层4中的所述工艺控制模块112；基于所述自身特征参数、所述位置布置信息和所述工艺控制模块112来进行生产线物流建模。
通常，在传统的实体生产工厂中已经具有了第四层4中的工艺控制模块112，因此，该实施例可利用传统的已有工艺控制模块112来与生产线物流模型进行无缝接合，以相互发送所需的信息和反馈。
具体地，可以利用制造工艺仿真模型103向传统的工艺控制模块112提供反馈，从而更新传统的工艺控制模块112，而进一步通过生产资料120的自身特征参数、位置布置信息和更新的工艺控制模块112来进行生产线物流建模以建立或更新生产线物流模型，能够结合现有实体生产工厂中的传统工艺控制模块112来容易地升级为具有根据本发明的实施例的数字化工厂的新型工厂，同时也可以减少生产线物流建模所需的资源，可以利用传统的工艺控制模块112中的已有的关于生产线物流的信息。
在一个实施例中，该数字化工厂还可以包括：所述第二层2中的一自动化接口110，被配置为驱动所述至少一个生产资料120的实际安装、运行或调试，并在所述至少一个生产资料120的实际安装、运行或调试期间接收来自所述至少一个生产资料120的反馈数据；第三层3中的一可编程逻辑控制器电路111，被配置为与所述工艺控制模块112和所述自动化接口110相互连接，且响应于从所述工艺控制模块112接收的一安装、运行或调试命令，利用第三层3中的一可编程逻辑控制器电路111向所述第二层2中的一自动化接口110发出所述安装、运行或调试命令；其中，在第三层3中的所述生产资料结构仿真模型101响应于来自所述自动化接口110的所述安装、运行或调试命令以及来自所述至少一个生产资料120的反馈数据，利用进行所述至少一个生产资料120的安装、运行或调试的仿真，以便基于所述仿真的结果进行所述至少一个生产资料120的实际校和。
通常，在传统的实体生产工厂中已经具有了第二层2中的自动化接口110和第三层3中的一可编程逻辑控制器电路111，因此，该实施例可利用传统的自动化接口110和一可编程逻辑控制器电路111以及上述工艺控制模块112来与生产资料结构仿真模型101进行无缝接合，以相互发送所需的信息和反馈。
如此，通过用于驱动实体生产工厂中的至少一个生产资料120的自动化接口110，能够响应于可编程逻辑控制器电路111发出的安装、运行或调试命令，来进行实际的生产资料120的安装、运行或调试操作，从而得知实际的生产资料120在安装、运行或调试时的真实的状态和参数等，而同时，还可以响应于该命令，在生产资料结构仿真模型101中进行虚拟的仿真，以仿真实际的生产资料120的安装、运行或调试操作，从而可以在未实际进行安装、运行或调试操作的情况下也能够欲知实际进行安装、运行或调试可能出现的情况，从而可为生产资料120的实际校和提供参考。
在一个实施例中，所述生产线物流仿真模型104可以通过从所述自动化接口110经由所述可编程逻辑控制器电路111向所述工艺控制模块112发送所述来自所述至少一个生产资料120的反馈数据来更新。
如此，通过自动化接口110来驱动实际的生产资料120进行实际的安装、运行或调试操作，从而得知实际的生产资料120在安装、运行或调试时的真实的状态和参数等，将其反馈到生产线物流仿真模型104中以校正生产线物流仿真模型104的准确性，使得生产线物流仿真模型104更接近于(更反映)实际情况。
在一个实施例中，所述生产线物流仿真模型104可以被配置为响应于从所述生产执行计划模块107接收的所述生产执行计划108，来利用进行生产线物流(工序)仿真，以便基于所述仿真的结果进行生产线物流(工序)的校正。
如此，利用生产线物流仿真模型104进行仿真的功能，在自动化接口110采集的准确的例如设备利用率、故障率等数据的支撑下，可以对特定生产线物流进行虚拟的仿真和预测。在该生产线物流仿真模型104中，可以将产品生产工艺、工时、生产路线等信息录入，可以将工厂布局、调度策略、仓储控制策略包含在内，可以从第五层5中获得生产执行计划中提取的生产执行命令中的生产排程(Advanced Planning and Scheduling，APS)信息，利用其离散事件仿真引擎，对工厂未来一段时间的生产状况作出预测，获得产能、设备利用率以及交期等关键信息。另外，生产线物流仿真模型104也可进行多品种产品混线、紧急订单插单、紧急设备故障预案等各种生产线物流情况进行评估，为工厂的布局、排程以及设备能力的优化等提出改进意见。
综上，可以从已有的生产执行计划中提取生产执行命令来进行虚拟的生产线物流仿真，从而基于虚拟的仿真结果来预先了解在实际生产线物流上可能出现的情况，从而进行相应的校正。
在一个实施例中，所述生产资料运维仿真模型102可以被配置为用于对操作所述至少一个生产资料120的至少一个员工进行可视化培训。
如此，生产资料运维仿真模型102由于其仿真了生产资料120的运行和维护，因此可作为培训员工如何操作生产资料120的可视化培训工具。
在一个实施例中，该数字化工厂还可以包括：在第六层6中的一一体化的平台106，被配置为接收和展示从第五层5的生产执行计划模块107接收的一生产执行计划108、从第一层1接收的所述至少一个生产资料120的自身特征参数和位置布置信息、以及各个仿真的结果。
如此，利用一体化的平台106来展示例如生产资料120的自身特征参数和位置布置信息等的基础数据以及仿真的结果，增加了数字化工厂的操作的便利性和可视性。
在一个实施例中，可以响应于接收到监测的所述至少一个生产资料120的自身特征参数的实时动态更新、实时动态运维数据、至少一个制造工艺流程的实时动态更新、所述位置布置信息的实时动态更新；所述生产资料结构仿真模型101被配置为通过在所述第一层1中根据所述至少一个生产资料120的自身特征参数的实时更新来更新；所述生产资料运维仿真模型102被配置为通过在所述第一层1中基于所述更新的生产资料结构仿真模型101和实时运维数据来更新；所述制造工艺仿真模型103被配置为通过在所述第一层1中基于所述更新的生产资料结构仿真模型101、和所述至少一个制造工艺流程的实时更新来更新；所述生产线物流仿真模型104被配置为通过在第四层4中基于所述自身特征参数的实时更新、和所述位置布置信息的实时更新来更新。
如此，通过接收的用于建立生产资料结构仿真模型101、生产资料运维仿真模型102、制造工艺仿真模型103、生产线物流仿真模型104所需的数据，必要时更新这些模型101-104，从而使得这些模型101-104更准确地反映实际。
在一个实施例中，所述至少一个生产资料120的自身特征参数的实时动态更新、实时动态运维数据、至少一个制造工艺流程的实时动态更新、所述位置布置信息的实时动态更新可通过可编程逻辑控制器、数据采集与监视控制系统、集散控制系统、在线仪表、设备状态监控设备、企业资源规划和制造执行系统、或实体生产工厂的实时控制系统等来监测。
如此，可以利用实体生产工厂中已有的这些设备，来获得建立生产资料结构仿真模型101、生产资料运维仿真模型102、制造工艺仿真模型103、生产线物流仿真模型104所需的这些数据，从而在保持实体生产工厂的传统硬件的基础上，能够进行这些模型101-104的实时更新。
在一个实施例中，该数字化工厂还可以包括：在第六层6中的关于所述实体生产工厂的一工程数据库113，其中相关联地存储了所述实体生产工厂所涉及到的所述至少一个生产资料120的自身特征参数、运维数据、至少一个制造工艺流程的工艺数据、所述位置布置信息及其(动态)更新和反馈数据。
具体地，该工程数据库113可以是全厂统一的，且可以包括实体生产工厂所涉及到的电气、仪表、工艺和自控的工程数据，并建立各数据之间的逻辑关系，进而形成实体生产工厂的仿真模型，且在实体生产工厂的后续变更中，厂房、设备、机械、电气、仪表或其它设备发生变更时，进行实时更新。
该工程数据库113可以基于单一数据库的架构，使得数字化工厂的生命周期过程中的数据能够完全地从同一数据库中进行统一管理，保证了数据的唯一性和准确性。该工程数据库113项目涵盖了实体生产工厂所涉及到的电气、仪表、工艺和自控等核心专业的数据，用二维的视角描述了实体生产工厂的数字化数据，结合实体生产工厂的现状，清晰的描述了现有实体生产工厂的真实情况。后续在运行过程中，当实体生产工厂的厂房、设备和电气等方面的变化，及时更新工程数据库113，可以有效避免了由于变更导致的数据及图纸更新不及时引起大量的后续管理问题，同时有了完整的工程数据做参考，为用技术手段实现后续工厂的智能运营提供了坚实的基础，最终为实现智能工厂迈向了一大步。综上，通过建立关于实体生产工厂的工程数据库113来存储在数字化工厂的实现和运行过程中所需的所有数据，能够统一和方便地管理这些数据。
综上，可通过对实体生产工厂的生产资料120和生产过程等进行的建模和仿真，虚拟地映射实体生产工厂，来进行透明的、可追溯、可优化的数字化控制和管理，让数据产生价值。
图2示意性地示出根据本发明的实施例的在六层架构中的数字化工厂实现方法的流程图。
图2示出了在六层架构中的数字化工厂实现方法，其中所述六层架构包括作为一机械层的一第一层1、作为一传动或驱动层的一第二层2、作为一基础自动化或可编程逻辑控制器层的一第三层3、作为一工艺控制或物流体系层的一第四层4、作为一制造执行系统层的一第五层5、作为一企业资源规划层的一第六层6，该方法包括：步骤S201，开始；步骤S202，在所述第一层1中根据一实体生产工厂中的至少一个生产资料120的自身特征参数，进行生产资料120建模以得到一生产资料结构仿真模型101；步骤S203，在所述第一层1中基于所述生产资料结构仿真模型101，根据所述至少一个生产资料120的运维数据，进行生产资料120运维建模以得到一生产资料运维仿真模型102；步骤S204，在所述第一层1中基于所述生产资料结构仿真模型101，根据所述实体生产工厂中的至少一个制造工艺流程，进行制造工艺建模以得到一制造工艺仿真模型103；步骤S205，在第四层4中至少基于所述至少一个生产资料120的自身特征参数和所述至少一个生产资料120的位置布置信息，进行生产线物流建模以得到一生产线物流仿真模型104；步骤S206，结束。
如此，通过进行生产资料120建模、生产资料120运维建模、制造工艺建模、生产线物流建模将实体生产工厂中涉及物理的生产资料120的特性、物理的生产资料120的运维状态、涉及实际生产过程的制造工艺流流程和生产线物流仿真和数字化，从而可以进行相应的虚拟仿真以反映实体生产工厂中的实际生产过程和状态。而且这些建模是在传统的实体生产工厂的管控中的六层架构中进行的，能够与传统的实体生产工厂的管控中的已有硬件和管控系统(例如，第一层1中的3D建模系统等、第二层2中的用于驱动生产资料120的自动化接口110、第三层3中的基础自动化或可编程逻辑控制器系统、第四层4中的工艺控制或物流体系系统、第五层5中的生产执行系统、第六层6中的企业资源规划系统)无缝接合，从而可通过移植已有硬件和管控系统来进行数字化工厂的建模和后续的仿真，能够更方便和快捷地改造传统的实体生产工厂为具有根据本发明的实施例的数字化工厂的新型工厂。
在一个实施例中，所述生产资料结构仿真模型101可以包括所述至少一个生产资料120的描述外形和内部结构的三维模型和描述所述至少一个生产资料120之间的关系的逻辑模型。
如此，物理的生产资料120可以通过描述外形和内部结构的三维模型和描述所述至少一个生产资料120之间的关系的逻辑模型来仿真，使得可以仅通过生产资料结构仿真模型101就了解物理的生产资料120的自身特性，从而进行基于该生产资料120的一系列仿真和应用。
在一个实施例中，所述在第四层4中至少基于所述至少一个生产资料120的自身特征参数和所述至少一个生产资料120的位置布置信息，进行生产线物流建模以得到一生产线物流仿真模型104还可以包括：基于所述制造工艺仿真模型103来更新所述第四层4中的所述工艺控制模块112；基于所述自身特征参数、所述位置布置信息和所述工艺控制模块112来进行生产线物流建模。
如此，可以利用制造工艺仿真模型103向传统的工艺控制模块112提供反馈，从而更新传统的工艺控制模块112，而进一步通过生产资料120的自身特征参数、位置布置信息和更新的工艺控制模块112来进行生产线物流建模，能够结合现有实体生产工厂中的传统工艺控制模块112来容易地升级为根据本发明的实施例的数字化工厂，同时也可以减少生产线物流建模所需的资源，可以利用传统的工艺控制模块112中的已有的关于生产线物流的信息。
在一个实施例中，所述数字化工厂实现方法还可以包括：响应于从所述工艺控制模块112接收的一安装、运行或调试命令，利用第三层3中的一可编程逻辑控制器电路111向所述第二层2中的一自动化接口110发出所述安装、运行或调试命令；通过所述自动化接口110驱动所述至少一个生产资料120的实际安装、运行或调试，并在所述至少一个生产资料120的实际安装、运行或调试期间接收来自所述至少一个生产资料120的反馈数据；响应于来自所述自动化接口110的所述安装、运行或调试命令以及来自所述至少一个生产资料120的反馈数据，在第三层3中利用所述生产资料结构仿真模型101进行所述至少一个生产资料120的安装、运行或调试的仿真，以便基于所述仿真的结果进行所述至少一个生产资料120的实际校和。
如此，通过用于驱动实体生产工厂中的至少一个生产资料120的自动化接口110，能够响应于可编程逻辑控制器电路111发出的安装、运行或调试命令，来进行实际的生产资料120的安装、运行或调试操作，从而得知实际的生产资料120在安装、运行或调试时的真实的状态和参数等，而同时，还可以响应于该命令，在生产资料结构仿真模型101中进行虚拟的仿真，以仿真实际的生产资料120的安装、运行或调试操作，从而可以在未实际进行安装、运行或调试操作的情况下也能够欲知实际进行安装、运行或调试可能出现的情况，从而可为生产资料120的实际校和提供参考。
在一个实施例中，该数字化工厂实现方法还可以包括：从所述自动化接口110经由所述可编程逻辑控制器电路111向所述工艺控制模块112发送所述来自所述至少一个生产资料120的反馈数据，以更新所述生产线物流仿真模型104。
如此，通过自动化接口110来驱动实际的生产资料120进行实际的安装、运行或调试操作，从而得知实际的生产资料120在安装、运行或调试时的真实的状态和参数等，将其反馈到生产线物流仿真模型104中以校正生产线物流仿真模型104的准确性，使得生产线物流仿真模型104更接近于(更反映)实际情况。
在一个实施例中，该数字化工厂实现方法还可以包括：响应于从第五层5中的一生产执行计划模块107接收的一生产执行计划108，来利用所述生产线物流仿真模型104进行生产线物流仿真，以便基于所述仿真的结果进行生产线物流的校正。
如此，可以从已有的生产执行计划中提取生产执行命令来进行虚拟的生产线物流仿真，从而基于虚拟的仿真结果来预先了解在实际生产线物流上可能出现的情况，从而进行相应的校正。
在一个实施例中，利用所述生产资料运维仿真模型102对操作所述至少一个生产资料120的至少一个员工进行可视化培训。
如此，生产资料运维仿真模型102由于其仿真了生产资料120的运行和维护，因此可作为培训员工如何操作生产资料120的可视化培训工具。
在一个实施例中，该数字化工厂实现方法还可以包括：在第六层6中提供一一体化的平台106以接收和展示从第五层5的生产执行计划模块107接收的一生产执行计划108、从第一层1接收的所述至少一个生产资料120的自身特征参数和位置布置信息、以及各个仿真的结果。
如此，利用一体化的平台106来展示例如生产资料120的自身特征参数和位置布置信息等的基础数据以及仿真的结果，增加了数字化工厂的操作的便利性和可视性。
在一个实施例中，该数字化工厂实现方法还可以包括：响应于接收到监测的所述至少一个生产资料120的自身特征参数的实时动态更新、实时动态运维数据、至少一个制造工艺流程的实时动态更新、所述位置布置信息的实时动态更新；在所述第一层(1)中根据所述至少一个生产资料120的自身特征参数的实时更新，更新所述生产资料结构仿真模型101；在所述第一层1中基于所述更新的生产资料结构仿真模型101和实时运维数据，来更新所述生产资料运维仿真模型102；在所述第一层1中基于所述更新的生产资料结构仿真模型101、和所述至少一个制造工艺流程的实时更新，来更新所述制造工艺仿真模型103；在第四层4中基于所述自身特征参数的实时更新、和所述位置布置信息的实时更新，来更新所述生产线物流仿真模型104。
如此，通过接收的用于建立生产资料结构仿真模型101、生产资料运维仿真模型102、制造工艺仿真模型103、生产线物流仿真模型104所需的数据，必要时更新这些模型101-104，从而使得这些模型101-104更准确地反映实际。
在一个实施例中，所述自身特征参数的实时动态更新、实时动态运维数据、至少一个制造工艺流程的实时动态更新、所述位置布置信息的实时动态更新通过可编程逻辑控制器、数据采集与监视控制系统、集散控制系统、在线仪表、设备状态监控设备、企业资源规划和制造执行系统、或实体生产工厂的实时控制系统得到。
如此，可以利用实体生产工厂中已有的可编程逻辑控制器、数据采集与监视控制系统、集散控制系统、在线仪表、设备状态监控设备、企业资源规划和制造执行系统、或实体生产工厂的实时控制系统，来获得建立生产资料结构仿真模型101、生产资料运维仿真模型102、制造工艺仿真模型103、生产线物流仿真模型104所需的这些数据，从而在保持实体生产工厂的传统硬件的基础上，能够进行这些模型101-104的实时更新。
在一个实施例中，该数字化工厂实现方法还可以包括：建立在第六层6中的关于所述实体生产工厂的一工程数据库113，其中所述工程数据库113中相关联地存储了所述实体生产工厂所涉及到的所述至少一个生产资料120的自身特征参数、运维数据、至少一个制造工艺流程的工艺数据、所述位置布置信息及其(动态)更新和反馈数据。
如此，通过建立关于实体生产工厂的工程数据库113来存储在数字化工厂的实现和运行过程中所需的所有数据，能够统一和方便地管理这些数据。
图3示意性地示出根据本发明的实施例的数字化工厂实现系统300的方框图。
提供在六层架构中的数字化工厂实现系统，其中所述六层架构包括作为一机械层的一第一层1、作为一传动或驱动层的一第二层2、作为一基础自动化或可编程逻辑控制器层的一第三层3、作为一工艺控制或物流体系层的一第四层4、作为一制造执行系统层的一第五层5、作为一企业资源规划层的一第六层6，所述系统300包括：一生产资料建模单元301，被配置为在所述第一层1中根据一实体生产工厂中的至少一个生产资料120的自身特征参数，进行生产资料120建模以得到一生产资料结构仿真模型101；一生产资料运维建模单元302，被配置为在所述第一层1中基于所述生产资料结构仿真模型101，根据所述至少一个生产资料120的运维数据，进行生产资料120运维建模以得到一生产资料运维仿真模型102；一制造工艺建模单元303，被配置为在所述第一层1中基于所述生产资料结构仿真模型101，根据所述实体生产工厂中的至少一个制造工艺流程，进行制造工艺建模以得到一制造工艺仿真模型103；一生产线物流建模单元304，被配置为在第四层4中至少基于所述至少一个生产资料120的自身特征参数和所述至少一个生产资料120的位置布置信息，进行生产线物流建模以得到一生产线物流仿真模型104。
如此，通过进行生产资料120建模、生产资料120运维建模、制造工艺建模、生产线物流建模将实体生产工厂中涉及物理的生产资料120的特性、物理的生产资料120的运维状态、涉及实际生产过程的制造工艺流流程和生产线物流仿真和数字化，从而可以进行相应的虚拟仿真以反映实体生产工厂中的实际生产过程和状态。而且这些建模是在传统的实体生产工厂的管控中的六层架构中进行的，能够与传统的实体生产工厂的管控中的已有硬件和管控系统(例如，第一层1中的3D建模系统等、第二层2中的用于驱动生产资料120的自动化接口110、第三层3中的基础自动化或可编程逻辑控制器系统、第四层4中的工艺控制或物流体系系统、第五层5中的生产执行系统、第六层6中的企业资源规划系统)无缝接合，从而可通过移植已有硬件和管控系统来进行数字化工厂的建模和后续的仿真，能够更方便和快捷地改造传统的实体生产工厂为具有根据本发明的实施例的数字化工厂的新型工厂。
在一个实施例中，所述生产资料结构仿真模型101可以包括所述至少一个生产资料120的描述外形和内部结构的三维模型和描述所述至少一个生产资料120之间的关系的逻辑模型。
如此，物理的生产资料120可以通过描述外形和内部结构的三维模型和描述所述至少一个生产资料120之间的关系的逻辑模型来仿真，使得可以仅通过生产资料结构仿真模型101就了解物理的生产资料120的自身特性，从而进行基于该生产资料120的一系列仿真和应用。
例如，生产资料建模单元301、生产资料运维建模单元302、制造工艺建模单元303、生产线物流建模单元304可已知的对物理结构和过程的建模方式来进行，例如有限元分析(FEA)建模、面向对象方法、多只能体方法、集成定义方法(Integrated DEFinitionmethod,IDEF)、自然信息分析方法(Natural Information Analysis Method,NIAM)等等。在此不一一举例和详述。
在一个实施例中，所述生产线物流建模单元304可以被配置为：基于所述制造工艺仿真模型103来更新所述第四层4中的所述工艺控制模块112；基于所述自身特征参数、所述位置布置信息和所述工艺控制模块112来进行生产线物流建模。
如此，可以利用制造工艺仿真模型103向传统的工艺控制模块112提供反馈，从而更新传统的工艺控制模块112，而进一步通过生产资料120的自身特征参数、位置布置信息和更新的工艺控制模块112来进行生产线物流建模，能够结合现有实体生产工厂中的传统工艺控制模块112来容易地升级为根据本发明的实施例的数字化工厂，同时也可以减少生产线物流建模所需的资源，可以利用传统的工艺控制模块112中的已有的关于生产线物流的信息。
在一个实施例中，该数字化工厂实现系统还可以包括：一安装、运行或调试的仿真单元305，被配置为：响应于从所述工艺控制模块112接收的一安装、运行或调试命令，利用第三层3中的一可编程逻辑控制器电路111向所述第二层2中的一自动化接口110发出所述安装、运行或调试命令；通过所述自动化接口110驱动所述至少一个生产资料120的实际安装、运行或调试，并在所述至少一个生产资料120的实际安装、运行或调试期间接收来自所述至少一个生产资料120的反馈数据；响应于来自所述自动化接口110的所述安装、运行或调试命令以及来自所述至少一个生产资料120的反馈数据，在第三层3中利用所述生产资料结构仿真模型101进行所述至少一个生产资料120的安装、运行或调试的仿真，以便基于所述仿真的结果进行所述至少一个生产资料120的实际校和。
如此，通过用于驱动实体生产工厂中的至少一个生产资料120的自动化接口110，能够响应于可编程逻辑控制器电路111发出的安装、运行或调试命令，来进行实际的生产资料120的安装、运行或调试操作，从而得知实际的生产资料120在安装、运行或调试时的真实的状态和参数等，而同时，还可以响应于该命令，在生产资料结构仿真模型101中进行虚拟的仿真，以仿真实际的生产资料120的安装、运行或调试操作，从而可以在未实际进行安装、运行或调试操作的情况下也能够欲知实际进行安装、运行或调试可能出现的情况，从而可为生产资料120的实际校和提供参考。
在一个实施例中，该数字化工厂实现系统还可以包括：一反馈单元306，被配置为从所述自动化接口110经由所述可编程逻辑控制器电路111向所述工艺控制模块112发送所述来自所述至少一个生产资料120的反馈数据，以更新所述生产线物流仿真模型104。
如此，通过自动化接口110来驱动实际的生产资料120进行实际的安装、运行或调试操作，从而得知实际的生产资料120在安装、运行或调试时的真实的状态和参数等，将其反馈到生产线物流仿真模型104中以校正生产线物流仿真模型104的准确性，使得生产线物流仿真模型104更接近于(更反映)实际情况。
在一个实施例中，该数字化工厂实现系统还可以包括：一生产线物流仿真单元307，被配置为响应于从第五层5中的一生产执行计划模块107接收的一生产执行计划108，来利用所述生产线物流仿真模型104进行生产线物流仿真，以便基于所述仿真的结果进行生产线物流的校正。
如此，可以从已有的生产执行计划中提取生产执行命令来进行虚拟的生产线物流仿真，从而基于虚拟的仿真结果来预先了解在实际生产线物流上可能出现的情况，从而进行相应的校正。
在一个实施例中，该数字化工厂实现系统还可以包括：一可视化培训单元308，被配置为利用所述生产资料运维仿真模型102对操作所述至少一个生产资料120的至少一个员工进行可视化培训。
如此，生产资料运维仿真模型102由于其仿真了生产资料120的运行和维护，因此可作为培训员工如何操作生产资料120的可视化培训工具。
在一个实施例中，该数字化工厂实现系统还可以包括：一一体化的平台提供单元309，被配置为在第六层6中提供一一体化的平台106以接收和展示从第五层5的生产执行计划模块107接收的一生产执行计划108、从第一层1接收的所述至少一个生产资料120的自身特征参数和位置布置信息、以及各个仿真的结果。
如此，利用一体化的平台106来展示例如生产资料120的自身特征参数和位置布置信息等的基础数据以及仿真的结果，增加了数字化工厂的操作的便利性和可视性。
在一个实施例中，该数字化工厂实现系统还可以包括：一更新单元310，被配置为：响应于接收到监测的所述至少一个生产资料120的自身特征参数的实时动态更新、实时动态运维数据、至少一个制造工艺流程的实时动态更新、所述位置布置信息的实时动态更新；在所述第一层1中根据所述至少一个生产资料120的自身特征参数的实时更新，更新所述生产资料结构仿真模型101；在所述第一层1中基于所述更新的生产资料结构仿真模型101和实时运维数据，来更新所述生产资料运维仿真模型102；在所述第一层1中基于所述更新的生产资料结构仿真模型101、和所述至少一个制造工艺流程的实时更新，来更新所述制造工艺仿真模型103；在第四层4中基于所述自身特征参数的实时更新、和所述位置布置信息的实时更新，来更新所述生产线物流仿真模型104。
如此，通过接收到的建立生产资料结构仿真模型101、生产资料运维仿真模型102、制造工艺仿真模型103、生产线物流仿真模型104所需的数据，必要时更新这些模型101-104，从而使得这些模型101-104更准确地反映实际。
在一个实施例中，所述自身特征参数的实时动态更新、实时动态运维数据、至少一个制造工艺流程的实时动态更新、所述位置布置信息的实时动态更新通过可编程逻辑控制器、数据采集与监视控制系统、集散控制系统、在线仪表、设备状态监控设备、企业资源规划和制造执行系统、或实体生产工厂的实时控制系统得到。
如此，可以利用实体生产工厂中已有的设备，来获得建立这些模型101-104所需的这些数据，从而在保持实体生产工厂的传统硬件的基础上，能够进行这些模型101-104的实时更新。
在一个实施例中，该数字化工厂实现系统还可以包括：一工程数据库建立单元311，被配置为建立在第六层6中的关于所述实体生产工厂的一工程数据库113，其中所述工程数据库113中相关联地存储了所述实体生产工厂所涉及到的所述至少一个生产资料120的自身特征参数、运维数据、至少一个制造工艺流程的工艺数据、所述位置布置信息及其(动态)更新和反馈数据。
如此，通过建立关于实体生产工厂的工程数据库113来存储在数字化工厂的实现和运行过程中所需的所有数据，能够统一和方便地管理这些数据。
如此，可通过对实体生产工厂的生产资料120和生产过程等进行的建模和仿真，虚拟地映射实体生产工厂，来进行透明的、可追溯、可优化的数字化控制和管理，让数据产生价值。
图4示意性地示出了适于用来实现本发明实施例的示例性计算机系统400的框图。
该计算机系统400可包括：处理器401；存储器402，耦合于处理器401，且被处理器401执行时进行本发明的各个实施例的各个方法步骤。
处理器401可以包括但不限于例如一个或者多个处理器或者或微处理器等。存储器402可以包括但不限于例如，随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、快闪存储器、可擦写可编程只读存储器(EPROM)存储器、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)存储器、寄存器、硬碟、软碟、固态硬盘、可移动碟、紧致盘只读存储器(CD-ROM)、数字视频盘只读存储器(DVD-ROM)、蓝光盘等。数据库可以包括硬件服务器和数据库架构。
处理器401可以通过输入输出(I/O)总线经由有线或无线网络未示出与外部设备(例如输入输出设备)等通信。存储器402还可以存储至少一个计算机可执行指令，用于在由处理器401执行时本技术所描述的实施例中的各个功能和方法的步骤。
根据本发明的各个实施例，可基于沉浸式虚拟现实进行智能运营。在三维工厂模型中，结合工厂的二维工程数据及实时数据，可实现以下的业务目标：
·利用该方案虚拟现实的特点，对整个工厂进行更加简洁、清晰及直观的三维浏览、安全教育、安全培训以及实时数据的可视化监控；
·关联工厂具体设备相关联的所有数据、文档以及维护信息，实现工厂的全景一体化运维工作。当现场生产系统出现异常时，相关工作人员可以根据报警信息逐级挖掘到报警触发原因，还可以挖掘到相关设备检修维护日志以及与之相关的二维工程数据等；
·实现工厂的智能化运维管理，从发现问题、找出问题、问题处理以及报警解除完成整个问题解决的可视化闭环管理；
·可将数据工厂数据库数据以自定义报表和3D图表方式输出。
如此，可视化的三维工厂实现了对实际工厂的控制、生产、监控，同时数字工厂也动态的获得了必需的数据如传输温度、宽度、厚度、物料号、钢种、位置等，同时也可以实现对于生产的产品、生产系统、工序进行优化。
·将实物工厂仿真，将现有的物理系统投射到数字世界，在仿真的系统中进行优化之后可以再用于物理系统的改善以及提升；
·使用透明的数字化工厂逐步消除“设备黑箱“问题，目前重要设备的工艺参数及工作原理，对于很多维护人员来讲是一个“黑箱”。随着时间的推移，拥有丰富操作经验的员工会流失，如何能够把重要的核心设备的重要技术参数经过实践的积累，对其清晰化，对于工厂的后续维保将会变得越来越重要；
·相关技术资料能够基于三维化的虚拟工厂进行集中管理，并与三维模型产生关联，以可视化的方式有效管理。目前行业内绝大部分工厂还没有形成统一集成的数据管理平台进行统一管理，资料可能分别存在档案室、各个业务部门或个人手里，在需要时就很难及时和准确的获取资料；目前工厂的关键工程数据与图纸分开管理，就不可避免的存在疏忽或者错乱的情况，导致版本管理混乱很难精确查找；
·利用三维可视化和仿真分析技术的结合，除了在计算机中看到实物工厂的数字化体现外，可以在这个三维虚拟工厂中实现运营数据的查看、订单排产的校核以及各种复杂生产工况的试验；
·完成核心技术累计，实现公司长期竞争力的提升。在当前需要满足客户多品种小批量定制化的产品需求，导致工厂的工艺数据会经常发生变更。在变更时，若不能够对技术资料进行同步更新，导致技术资料不能够和现实工厂数据保持一一对应，随着时间的积累和延长，对后续工厂维护工作带来非常大的隐患；
·利用仿真及优化的技术，在尽量不产生实物生产成本的情况下，发现工厂实际生产可能存在的问题，产线的瓶颈，相关物流配套设施的规划及策略，并利用数字化优化的手段对工厂的改进提供方向和意见。
本发明公开的各个实施例可以作为流程行业或已建成的厂数字化过程的范例，且对于混合工业也是有参考意义的。
本发明还提供了计算机存储介质，存储用于使一机器执行如本文所述的程序代码的审核方法的指令。具体地，可以提供配有存储介质的系统或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机读出并执行存储在存储介质中的程序代码。
在这种情况下，从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能，因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本发明的一部分。
用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘、磁带、非易失性存储卡和只读存储器(ROM)。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。
此外，应该清楚的是，不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码，而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作，从而实现上述实施例中任意一项实施例的功能。
此外，可以理解的是，将由存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展单元中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展单元上的CPU等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施例中任一实施例的功能。
需要说明的是，上述各流程和各系统结构图中不是所有的步骤和模块都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或模块。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行调整。上述各实施例中描述的系统结构可以是物理结构，也可以是逻辑结构，即，有些模块可能由同一物理实体实现，或者，有些模块可能分由多个物理实体实现，或者，可以由多个独立设备中的某些部件共同实现。
以上各实施例中，硬件单元可以通过机械方式或电气方式实现。例如，一个硬件单元可以包括永久性专用的电路或逻辑来完成相应操作。硬件单元还可以包括可编程逻辑或电路(如通用处理器或其它可编程处理器)，可以由软件进行临时的设置以完成相应操作。具体的实现方式(机械方式、或专用的永久性电路、或者临时设置的电路)可以基于成本和时间上的考虑来确定。
当然，上述的具体实施例仅是例子而非限制，且本领域技术人员可以根据本发明的构思从上述分开描述的各个实施例中合并和组合一些步骤和装置来实现本发明的效果，这种合并和组合而成的实施例也被包括在本发明中，在此不一一描述这种合并和组合。
注意，在本公开中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本发明的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本发明为必须采用上述具体的细节来实现。
本公开中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
本公开中的步骤流程图以及以上方法描述仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照给出的顺序进行各个实施例的步骤。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意顺序进行以上实施例中的步骤的顺序。诸如“其后”、“然后”、“接下来”等等的词语不意图限制步骤的顺序；这些词语仅用于引导读者通读这些方法的描述。此外，例如使用冠词“一个”、“一”或者“该”对于单数的要素的任何引用不被解释为将该要素限制为单数。
另外，本文中的各个实施例中的步骤和装置并非仅限定于某个实施例中实行，事实上，可以根据本发明的概念来结合本文中的各个实施例中相关的部分步骤和部分装置以构思新的实施例，而这些新的实施例也包括在本发明的范围内。
以上所述的方法的各个操作可以通过能够进行相应的功能的任何适当的手段而进行。该手段可以包括各种硬件和软件组件和模块，包括但不限于硬件的电路、专用集成电路(ASIC)或处理器。
可以利用被设计用于进行在此所述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、ASIC、场可编程门阵列信号(FPGA)或其他可编程逻辑器件(PLD)、离散门或晶体管逻辑、离散的硬件组件或者其任意组合而实现或进行所述的各个例示的逻辑块、模块和电路。通用处理器可以是微处理器，但是作为替换，该处理器可以是任何商业上可获得的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以实现为计算设备的组合，例如DSP和微处理器的组合，多个微处理器、与DSP核协作的一个或多个微处理器或任何其他这样的配置。
结合本公开描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入在硬件中、处理器执行的软件模块中或者这两种的组合中。软件模块可以存在于任何形式的有形存储介质中。可以使用的存储介质的一些例子包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、快闪存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬碟、可移动碟、CD-ROM等。存储介质可以耦接到处理器以便该处理器可以从该存储介质读取信息以及向该存储介质写信息。在替换方式中，存储介质可以与处理器是整体的。软件模块可以是单个指令或者许多指令，并且可以分布在几个不同的代码段上、不同的程序之间以及跨过多个存储介质。
在此公开的方法包括用于实现所述的方法的一个或多个动作。方法和动作可以彼此互换而不脱离权利要求的范围。换句话说，除非指定了动作的具体顺序，否则可以修改具体动作的顺序和使用而不脱离权利要求的范围。
所述的功能可以按硬件、软件、固件或其任意组合而实现。如果以软件实现，功能可以作为一个或多个指令存储在切实的计算机可读介质上。存储介质可以是可以由计算机访问的任何可用的切实介质。通过例子而不是限制，这样的计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光碟存储、磁碟存储或其他磁存储器件或者可以用于携带或存储指令或数据结构形式的期望的程序代码并且可以由计算机访问的任何其他切实介质。如在此使用的，碟(disk)和盘(disc)包括紧凑盘CD、激光盘、光盘、数字通用盘DVD、软碟和蓝光盘，其中碟通常磁地再现数据，而盘利用激光光学地再现数据。
因此，计算机程序产品可以进行在此给出的操作。例如，这样的计算机程序产品可以是具有有形存储和编码在其上的指令的计算机可读的有形介质，该指令可由一个或多个处理器执行以进行在此所述的操作。计算机程序产品可以包括包装的材料。
软件或指令也可以通过传输介质而传输。例如，可以使用诸如同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字订户线(DSL)或诸如红外、无线电或微波的无线技术的传输介质从网站、服务器或者其他远程源传输软件。
此外，用于进行在此所述的方法和技术的模块和其他适当的手段可以在适当时由用户终端和基站下载和其他方式获得。例如，这样的设备可以耦接到服务器以促进用于进行在此所述的方法的手段的传送。或者，在此所述的各种方法可以经由存储部件例如RAM、ROM、诸如CD或软碟等的物理存储介质提供，以便用户终端和基站可以在耦接到该设备或者向该设备提供存储部件时获得各种方法。此外，可以利用用于将在此所述的方法和技术提供给设备的任何其他适当的技术。
其他例子和实现方式在本公开和所附权利要求的范围和精神内。例如，由于软件的本质，以上所述的功能可以使用由处理器、硬件、固件、硬连线或这些的任意的组合执行的软件实现。实现功能的特征也可以物理地位于各个位置，包括被分发以便功能的部分在不同的物理位置处实现。而且，如在此使用的，包括在权利要求中使用的，在以“至少一个”开始的项的列举中使用的“或”指示分离的列举，以便例如“A、B或C的至少一个”的列举意味着A或B或C，或AB或AC或BC，或ABC即A和B和C。此外，措辞“示例的”不意味着描述的例子是优选的或者比其他例子更好。
可以不脱离由所附权利要求定义的教导的技术而进行对在此所述的技术的各种改变、替换和更改。此外，本公开的权利要求的范围不限于以上所述的处理、机器、制造、事件的组成、手段、方法和动作的具体方面。可以利用与在此所述的相应方面进行基本相同的功能或者实现基本相同的结果的当前存在的或者稍后要开发的处理、机器、制造、事件的组成、手段、方法或动作。因而，所附权利要求包括在其范围内的这样的处理、机器、制造、事件的组成、手段、方法或动作。
提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本发明。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本发明的范围。因此，本发明不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本发明的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。
Claims (32)
1.在六层架构中的数字化工厂，其中所述六层架构包括作为一机械层的一第一层(1)、作为一传动或驱动层的一第二层(2)、作为一基础自动化或可编程逻辑控制器层的一第三层(3)、作为一工艺控制或物流体系层的一第四层(4)、作为一制造执行系统层的一第五层(5)、作为一企业资源规划层的一第六层(6)，所述数字化工厂包括：
在所述第一层(1)中的一生产资料结构仿真模型(101)，被配置为根据一实体生产工厂中的至少一个生产资料(120)的自身特征参数来仿真所述至少一个生产资料(120)；
在所述第一层(1)中的一生产资料运维仿真模型(102)，被配置为根据所述至少一个生产资料(120)的运维数据来仿真所述至少一个生产资料(120)的运维状态；
在所述第一层(1)中的一制造工艺仿真模型(103)，被配置为根据所述实体生产工厂中的至少一个制造工艺流程来仿真所述至少一个制造工艺流程；
在所述第四层(4)中的一生产线物流仿真模型(104)，被配置为至少基于所述至少一个生产资料(120)的自身特征参数和所述至少一个生产资料(120)的位置布置信息来仿真所述实体生产工厂中的一生产线物流。
2.根据权利要求1所述的数字化工厂，其特征在于，所述生产资料结构仿真模型(101)包括所述至少一个生产资料(120)的描述外形和内部结构的三维模型和描述所述至少一个生产资料(120)之间的关系的逻辑模型。
3.根据权利要求1所述的数字化工厂，其特征在于，还包括：
所述第四层(4)中的一工艺控制模块(112)，被配置为进行所述实体生产工厂的生产过程工艺控制；
其中，基于所述制造工艺仿真模型(103)来更新所述第四层(4)中的所述工艺控制模块(112)；
基于所述自身特征参数、所述位置布置信息和所述工艺控制模块(112)来进行生产线物流建模。
4.根据权利要求3所述的数字化工厂，其特征在于，还包括：
所述第二层(2)中的一自动化接口(110)，被配置为驱动所述至少一个生产资料(120)的实际安装、运行或调试，并在所述至少一个生产资料(120)的实际安装、运行或调试期间接收来自所述至少一个生产资料(120)的反馈数据；
所述第三层(3)中的一可编程逻辑控制器电路(111)，被配置为与所述工艺控制模块(112)和所述自动化接口(110)相互连接，且响应于从所述工艺控制模块(112)接收的一安装、运行或调试命令，利用所述第三层(3)中的一可编程逻辑控制器电路(111)向所述自动化接口(110)发出所述安装、运行或调试命令；
所述第二层(2)中的一生产资料安装、运行或调试模型(109)，响应于来自所述自动化接口(110)的所述安装、运行或调试命令以及来自所述至少一个生产资料(120)的反馈数据，利用在所述生产资料结构仿真模型(101)进行所述至少一个生产资料(120)的安装、运行或调试的仿真，以便基于所述仿真的结果进行所述至少一个生产资料(120)的实际校和。
5.根据权利要求4所述的数字化工厂，其特征在于，
所述生产线物流仿真模型(104)通过从所述自动化接口(110)经由所述可编程逻辑控制器电路(111)向所述工艺控制模块(112)发送所述来自所述至少一个生产资料(120)的反馈数据来更新。
6.根据权利要求1所述的数字化工厂，其特征在于，还包括：
所述第五层(5)中的一生产执行计划模块(107)，被配置为发出一生产执行计划(108)；
其中所述生产线物流仿真模型(104)被配置为响应于从所述生产执行计划模块(107)接收的所述生产执行计划(108)，来利用进行生产线物流仿真，以便基于所述仿真的结果进行生产线物流的校正。
7.根据权利要求1所述的数字化工厂，其特征在于，
所述生产资料运维仿真模型(102)被配置为用于对操作所述至少一个生产资料(120)的至少一个员工进行可视化培训。
8.根据权利要求1所述的数字化工厂，其特征在于，还包括：
在所述第六层(6)中的一一体化的平台(106)，被配置为接收和展示从所述第五层(5)的生产执行计划模块(107)接收的一生产执行计划(108)、从所述第一层(1)接收的所述至少一个生产资料(120)的自身特征参数和位置布置信息、以及各个仿真的结果。
9.根据权利要求1所述的数字化工厂，其特征在于，
响应于接收到监测的所述至少一个生产资料(120)的自身特征参数的实时动态更新、实时动态运维数据、至少一个制造工艺流程的实时动态更新、所述位置布置信息的实时动态更新：
所述生产资料结构仿真模型(101)被配置为通过在所述第一层(1)中根据所述至少一个生产资料(120)的自身特征参数的实时更新来更新；
所述生产资料运维仿真模型(102)被配置为通过在所述第一层(1)中基于所述更新的生产资料结构仿真模型(101)和实时运维数据来更新；
所述制造工艺仿真模型(103)被配置为通过在所述第一层(1)中基于所述更新的生产资料结构仿真模型(101)、和所述至少一个制造工艺流程的实时更新来更新；
所述生产线物流仿真模型(104)被配置为通过在所述第四层(4)中基于所述自身特征参数的实时更新、和所述位置布置信息的实时更新来更新。
10.根据权利要求1-9中的任一所述的数字化工厂，其特征在于，还包括：
在所述第六层(6)中的关于所述实体生产工厂的一工程数据库(113)，其中相关联地存储了所述实体生产工厂所涉及到的所述至少一个生产资料(120)的自身特征参数、运维数据、至少一个制造工艺流程的工艺数据、所述位置布置信息及其动态更新和反馈数据。
11.在六层架构中的数字化工厂实现方法，其中所述六层架构包括作为一机械层的一第一层(1)、作为一传动或驱动层的一第二层(2)、作为一基础自动化或可编程逻辑控制器层的一第三层(3)、作为一工艺控制或物流体系层的一第四层(4)、作为一制造执行系统层的一第五层(5)、作为一企业资源规划层的一第六层(6)，所述方法包括：
在所述第一层(1)中根据一实体生产工厂中的至少一个生产资料(120)的自身特征参数，进行生产资料(120)建模以得到一生产资料结构仿真模型(101)；
在所述第一层(1)中基于所述生产资料结构仿真模型(101)，根据所述至少一个生产资料(120)的运维数据，进行生产资料(120)运维建模以得到一生产资料运维仿真模型(102)；
在所述第一层(1)中基于所述生产资料结构仿真模型(101)，根据所述实体生产工厂中的至少一个制造工艺流程，进行制造工艺建模以得到一制造工艺仿真模型(103)；
在所述第四层(4)中至少基于所述至少一个生产资料(120)的自身特征参数和所述至少一个生产资料(120)的位置布置信息，进行生产线物流建模以得到一生产线物流仿真模型(104)。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述生产资料结构仿真模型(101)包括所述至少一个生产资料(120)的描述外形和内部结构的三维模型和描述所述至少一个生产资料(120)之间的关系的逻辑模型。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述在所述第四层(4)中至少基于所述至少一个生产资料(120)的自身特征参数和所述至少一个生产资料(120)的位置布置信息，进行生产线物流建模以得到一生产线物流仿真模型(104)还包括：
基于所述制造工艺仿真模型(103)来更新所述第四层(4)中的所述工艺控制模块(112)；
基于所述自身特征参数、所述位置布置信息和所述工艺控制模块(112)来进行生产线物流建模。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括：
响应于从所述工艺控制模块(112)接收的一安装、运行或调试命令，利用所述第三层(3)中的一可编程逻辑控制器电路(111)向所述第二层(2)中的一自动化接口(110)发出所述安装、运行或调试命令；
通过所述自动化接口(110)驱动所述至少一个生产资料(120)的实际安装、运行或调试，并在所述至少一个生产资料(120)的实际安装、运行或调试期间接收来自所述至少一个生产资料(120)的反馈数据；
响应于来自所述自动化接口(110)的所述安装、运行或调试命令以及来自所述至少一个生产资料(120)的反馈数据，在所述第三层(3)中利用所述生产资料结构仿真模型(101)进行所述至少一个生产资料(120)的安装、运行或调试的仿真，以便基于所述仿真的结果进行所述至少一个生产资料(120)的实际校和。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括：
从所述自动化接口(110)经由所述可编程逻辑控制器电路(111)向所述工艺控制模块(112)发送所述来自所述至少一个生产资料(120)的反馈数据，以更新所述生产线物流仿真模型(104)。
16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：
响应于从所述生产执行计划模块(107)接收的所述生产执行计划(108)，来利用所述生产线物流仿真模型(104)进行生产线物流仿真，以便基于所述仿真的结果进行生产线物流的校正。
17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，
利用所述生产资料运维仿真模型(102)对操作所述至少一个生产资料(120)的至少一个员工进行可视化培训。
18.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述第六层(6)中提供一一体化的平台(106)以接收和展示从所述第五层(5)的生产执行计划模块(107)接收的一生产执行计划(108)、从所述第一层(1)接收的所述至少一个生产资料(120)的自身特征参数和位置布置信息、以及各个仿真的结果。
19.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：
响应于接收到监测的所述至少一个生产资料(120)的自身特征参数的实时动态更新、实时动态运维数据、至少一个制造工艺流程的实时动态更新、所述位置布置信息的实时动态更新；
在所述第一层(1)中根据所述至少一个生产资料(120)的自身特征参数的实时更新，更新所述生产资料结构仿真模型(101)；
在所述第一层(1)中基于所述更新的生产资料结构仿真模型(101)和实时运维数据，来更新所述生产资料运维仿真模型(102)；
在所述第一层(1)中基于所述更新的生产资料结构仿真模型(101)、和所述至少一个制造工艺流程的实时更新，来更新所述制造工艺仿真模型(103)；
在所述第四层(4)中基于所述自身特征参数的实时更新、和所述位置布置信息的实时更新，来更新所述生产线物流仿真模型(104)。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，
所述自身特征参数的实时动态更新、实时动态运维数据、至少一个制造工艺流程的实时动态更新、所述位置布置信息的实时动态更新通过可编程逻辑控制器、数据采集与监视控制系统、集散控制系统、在线仪表、设备状态监控设备、企业资源规划和制造执行系统、或实体生产工厂的实时控制系统得到。
21.根据权利要求11-20中的任一所述的方法，其特征在于，还包括：
建立在所述第六层(6)中的关于所述实体生产工厂的一工程数据库(113)，其中所述工程数据库(113)中相关联地存储了所述实体生产工厂所涉及到的所述至少一个生产资料(120)的自身特征参数、运维数据、至少一个制造工艺流程的工艺数据、所述位置布置信息及其动态更新和反馈数据。
22.在六层架构中的数字化工厂实现系统，其中所述六层架构包括作为一机械层的一第一层(1)、作为一传动或驱动层的一第二层(2)、作为一基础自动化或可编程逻辑控制器层的一第三层(3)、作为一工艺控制或物流体系层的一第四层(4)、作为一制造执行系统层的一第五层(5)、作为一企业资源规划层的一第六层(6)，所述系统包括：
一生产资料建模单元(301)，被配置为在所述第一层(1)中根据一实体生产工厂中的至少一个生产资料(120)的自身特征参数，进行生产资料(120)建模以得到一生产资料结构仿真模型(101)；
一生产资料运维建模单元(302)，被配置为在所述第一层(1)中基于所述生产资料结构仿真模型(101)，根据所述至少一个生产资料(120)的运维数据，进行生产资料(120)运维建模以得到一生产资料运维仿真模型(102)；
一制造工艺建模单元(303)，被配置为在所述第一层(1)中基于所述生产资料结构仿真模型(101)，根据所述实体生产工厂中的至少一个制造工艺流程，进行制造工艺建模以得到一制造工艺仿真模型(103)；
一生产线物流建模单元(304)，被配置为在所述第四层(4)中至少基于所述至少一个生产资料(120)的自身特征参数和所述至少一个生产资料(120)的位置布置信息，进行生产线物流建模以得到一生产线物流仿真模型(104)。
23.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，所述生产资料结构仿真模型(101)包括所述至少一个生产资料(120)的描述外形和内部结构的三维模型和描述所述至少一个生产资料(120)之间的关系的逻辑模型。
24.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，所述生产线物流建模单元(304)被配置为：
基于所述制造工艺仿真模型(103)来更新所述第四层(4)中的所述工艺控制模块(112)；
基于所述自身特征参数、所述位置布置信息和所述工艺控制模块(112)来进行生产线物流建模。
25.根据权利要求24所述的系统，其特征在于，还包括：
一安装、运行或调试的仿真单元(305)，被配置为：
响应于从所述工艺控制模块(112)接收的一安装、运行或调试命令，利用所述第三层(3)中的一可编程逻辑控制器电路(111)向所述第二层(2)中的一自动化接口(110)发出所述安装、运行或调试命令；
通过所述自动化接口(110)驱动所述至少一个生产资料(120)的实际安装、运行或调试，并在所述至少一个生产资料(120)的实际安装、运行或调试期间接收来自所述至少一个生产资料(120)的反馈数据；
响应于来自所述自动化接口(110)的所述安装、运行或调试命令以及来自所述至少一个生产资料(120)的反馈数据，在所述第三层(3)中利用所述生产资料结构仿真模型(101)进行所述至少一个生产资料(120)的安装、运行或调试的仿真，以便基于所述仿真的结果进行所述至少一个生产资料(120)的实际校和。
26.根据权利要求25所述的系统，其特征在于，还包括：
一反馈单元(306)，被配置为从所述自动化接口(110)经由所述可编程逻辑控制器电路(111)向所述工艺控制模块(112)发送所述来自所述至少一个生产资料(120)的反馈数据，以更新所述生产线物流仿真模型(104)。
27.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，其中
一生产线物流仿真单元(307)，被配置为响应于从所述生产执行计划模块(107)接收的所述生产执行计划(108)，来利用所述生产线物流仿真模型(104)进行生产线物流仿真，以便基于所述仿真的结果进行生产线物流的校正。
28.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，还包括：
一可视化培训单元(308)，被配置为利用所述生产资料运维仿真模型(102)对操作所述至少一个生产资料(120)的至少一个员工进行可视化培训。
29.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，还包括：
一一体化的平台提供单元(309)，被配置为在所述第六层(6)中提供一一体化的平台(106)以接收和展示从所述第五层(5)的生产执行计划模块(107)接收的一生产执行计划(108)、从所述第一层(1)接收的所述至少一个生产资料(120)的自身特征参数和位置布置信息、以及各个仿真的结果。
30.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，还包括：
一更新单元(310)，被配置为：
响应于接收到监测的所述至少一个生产资料(120)的自身特征参数的实时动态更新、实时动态运维数据、至少一个制造工艺流程的实时动态更新、所述位置布置信息的实时动态更新；
在所述第一层(1)中根据所述至少一个生产资料(120)的自身特征参数的实时更新，更新所述生产资料结构仿真模型(101)；
在所述第一层(1)中基于所述更新的生产资料结构仿真模型(101)和实时运维数据，来更新所述生产资料运维仿真模型(102)；
在所述第一层(1)中基于所述更新的生产资料结构仿真模型(101)、和所述至少一个制造工艺流程的实时更新，来更新所述制造工艺仿真模型(103)；
在所述第四层(4)中基于所述自身特征参数的实时更新、和所述位置布置信息的实时更新，来更新所述生产线物流仿真模型(104)。
31.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，
所述自身特征参数的实时更新、实时运维数据、至少一个制造工艺流程的实时更新、所述位置布置信息的实时更新通过可编程逻辑控制器、数据采集与监视控制系统、集散控制系统、在线仪表、设备状态监控设备、企业资源规划和制造执行系统、或实体生产工厂的实时控制系统得到。
32.根据权利要求22-31中的任一所述的系统，其特征在于，还包括：
一工程数据库建立单元(311)，被配置为建立在所述第六层(6)中的关于所述实体生产工厂的一工程数据库(113)，其中所述工程数据库(113)中相关联地存储了所述实体生产工厂所涉及到的所述至少一个生产资料(120)的自身特征参数、运维数据、至少一个制造工艺流程的工艺数据、所述位置布置信息及其更新和反馈数据。
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