工业软件十大高价值应用场景

近年来,我国工业软件通过自主研发和国际合作,在功能完善性、性能稳定性、用户体验等方面不断提升,逐步缩小了与国际先进水平的差距。一方面,本土工业软件开始在特定细分市场占据一席之地,另一方面,一批具有自主知识产权和核心竞争力的本土工业软件企业正在逐渐崛起。然而,不可否认的是,我国工业软件在取得显著成果的同时,仍然面临着市场竞争激烈、技术壁垒较高、生态体系不够完善等方面的挑战。为进一步推动我国工业软件技术创新,通过对工业软件技术发展趋势与行业前沿应用案例的分析和提炼,特此发布“工业软件十大高价值应用场景”,希望引领行业创新方向,促进产业升级,加速我国工业现代化进程。

场景 1 协同设计与虚拟仿真

在协同设计和虚拟仿真场景中,企业设计师、工程师和项目经理分布在全球各地,他们通过云端共享 3D 模型和设计文档,实时交流想法和反馈。利用虚拟仿真工具,团队成员能够模拟不同条件下的产品性能,而项目管理工具则确保每个阶段的任务按时完成,资源得到有效分配。这种跨地域、跨时区的合作模式,使得研发更加灵活和高效,同时缩短了产品研发周期。

工业软件通过提供一个集成平台,使得不同地理位置、不同专业背景的研发团队能够实时共享数据、模型和文档,从而实现高效的沟通和协作。利用工业软件,团队成员可以同时对设计进行修改和迭代,确保设计过程的连续性和一致性。此外,工业软件还支持项目管理和任务分配,帮助团队跟踪进度和解决冲突。通过模拟和分析工具,它们还能预测产品性能,优化设计,减少对物理原型的需求,从而缩短研发周期和降低成本。

某飞机制造企业利用 AR/VR 技术实时上传数据,支持产品研发实验阶段的跨地区实时在线协同与远程诊断,有效提升了研发设计环节的协同问题定位和快速研发迭代能力,压缩了研发实验成本。通过 AR/VR 提供的可视化、云化数据共享能力,整合研发资源,借助设计软件实现多地远程协同设计和改装,有效解决了研发过程中问题处理节奏慢、跨地域联合研发信息共享不及时的问题,提高了企业的研发效率、破除了信息壁垒。

场景 2 设备远程操控

在设备远程操控场景中,一名操作员坐在控制中心,通过 5G 网络和先进的自动控制技术,远程监控并精准操控位于矿井深处的挖掘机。5G 网络的低延迟和高可靠性确保了操作员的指令能够实时、准确地传达给设备,同时,高清摄像头和传感器实时传输回现场画面和数据,使得操作员仿佛置身于操作现场,有效提高了作业的安全性和效率。

工业软件通过集成先进的技术,如 5G、自动控制和边缘计算等,实现设备的网络化连接。操作员可以利用工业软件远程实时获取生产现场的高清视频和各类传感器数据,并通过软件系统对现场工业设备进行精准操控。这种技术的应用不仅提高了控制指令的快速性和准确性,还增强了操作的安全性,降低了现场作业人员的安全风险,提升了作业效率和设备利用率。此外,工业软件还能进行远程监测和预防性维护,提前发现并解决潜在问题,避免设备故障和停机,从而确保生产的连续性和稳定性。

在智能制造领域,对于大型工厂中的复杂生产设备,如自动化生产线、大型数控机床等,需要实现远程监控和操控,以提高设备管理效率和减少现场人员干预。依托相关工业软件,可以连接各种工业设备,通过传感器收集设备的运行数据,如温度、压力、振动频率等。例如,在工厂冲压生产线上,通过在冲压机上安装传感器,可以实时获取冲压机的压力数据、冲压次数、模具温度等信息。

这些数据被传输到云端平台后,工厂的管理人员和工程师可以在远程终端上查看设备的实时运行状态。同时,利用数据分析算法,对设备数据进行实时分析,当设备出现异常迹象时,如冲压机压力波动超过正常范围或者模具温度过高,系统会及时发出故障预警。

场景 3 柔性生产制造

柔性生产制造是一种能够根据市场需求快速调整生产线,实现小批量、多品种生产的方式。这种生产方式强调制造系统对内外环境变化的响应能力,通过灵活调整生产线布局和设备配置,满足多样化的市场需求。

在柔性生产制造场景中,首先,工业软件能够提升生产过程的灵活性和适应性。柔性制造的核心优势在于其高度定制化和出色的适应能力,能够快速适应市场需求的变化、产品设计的更新以及制造过程中的变动。工业软件通过提供灵活的配置和快速调整功能,帮助企业应对多品种、小批量的生产需求,从而提升生产效率和产品质量。其次,工业软件能够优化资源配置和生产调度。在柔性制造系统中,工业软件可以通过实时数据采集和分析,帮助企业实现资源的优化配置和生产过程的动态调整。

举例来看,某企业为空客A330neo和A350机型设计了一套柔性制造系统,该系统由六个钛合金专用的大扭矩加工中心组成,能够高效处理大尺寸、高质量的钛合金零件,显著提高了生产效率和自动化程度。此外,某企业研发的机器人在新能源汽车动力电池生产线、汽车螺丝锁付、汽车零部件上下料、打标、检测、喷涂等多个环节都有成功应用。例如,在汽车发动机冷凝片自动打标及组装产线中,该机器人显著提升了生产效率和质量。

场景 4 全域智能监测

工业软件在生产智能监测场景中,通过集成传感器和监控设备,实时收集生产线上的关键数据,如温度、湿度、压力和设备状态等。

这些数据被传输至中央处理系统,工业软件利用数据分析、机器学习和人工智能算法对数据进行深入分析,从而实现对生产过程的优化。同时,工业软件能够识别生产瓶颈、预测设备故障、自动调整生产参数,并提供决策支持,增强生产透明度和提高生产效率。

此外,还能够实现远程监控和控制,使得管理人员能够及时响应生产现场的变化,确保生产过程的连续性和稳定性,从而降低企业的能耗和维护成本,推动制造业数字化转型。

某钢铁企业通过打造 5G+智慧天车系统,实现了天车和加渣机械臂的远程操控,提升了作业安全性和生产效率。该系统由操控端、5G 网络和天车组成,能在远程操控椅上实时操控炼钢区废钢天车,进行卸车、吊运装槽等作业。

场景 5 设备故障诊断

在现代工业生产体系中,设备故障是引发生产中断、增加维护成本的主要因素。为了最大限度地减少停机时间,提高整体运营效率,实时监测设备状态并预测潜在故障显得尤为重要。

工业软件在设备故障诊断中发挥了重要作用。首先,它集成了先进的传感器技术和数据采集模块,能够实时捕捉设备的运行数据,如振动频率、温度变化、压力水平等关键参数。这些数据被实时传输至软件平台,经过复杂的算法处理与深度学习模型的分析,软件能够识别出数据的异常波动,进而预测设备可能存在的故障隐患。通过对比历史故障数据与当前设备状态,软件能够生成详细的故障诊断报告,为维修人员提供准确的故障定位、原因分析及维修建议,从而大幅缩短维修周期,提高维修效率。

具体到实际运用中,某固体输送机械企业为提升设备运维效率,采用了无线温振传感器,对产线关键设备进行实时监测。该传感器能够精准捕捉设备的振动和温度数据,并实时上传至系统平台。

在一次监测中,传感器监测到某台刮板机的运行数据异常,并立即触发了预警机制。系统平台随即对异常数据进行了深入分析,初步判断电机与减速机之间的联轴器存在不对中问题。企业根据这一诊断结果,迅速安排了维修团队进行现场检查与维修。

场景 6 生产调度与控制

生产调度与控制系统在工业化生产中扮演着至关重要的角色,通过优化资源分配和时间安排,实现生产效率的最大化。其主要功能包括订单管理、物料需求计划(MRP)、主生产计划(MPS)和详细排程。

在生产调度与控制场景中,工业软件能够收集和整合生产过程中的各类数据,如订单信息、库存数据、设备状态等。通过数据分析和算法运算,精准地预测生产需求,制定合理的生产计划,包括确定生产任务的优先级、安排生产批次和时间等。在调度方面,工业软件可以实时监控生产线状况,根据实际进度和突发状况(如设备故障、紧急订单插入)动态调整生产安排,优化资源分配,确保生产过程高效、有序地进行,有效提高生产效率、降低成本并提升产品交付的及时性。

某大型钢铁企业,拥有多个炼铁高炉、炼钢转炉和轧钢生产线,生产过程复杂,需要协调不同车间和设备之间的工作,同时要满足不同客户对于钢材品种、规格和交货时间的多样化需求。为此,该钢铁企业采用了生产执行系统(MES)来进行生产调度与控制。

在生产调度方面,MES 首先收集来自销售部门的订单信息,包括钢材的种类、规格、数量和交货日期。同时,整合原材料库存、设备状态等数据。根据这些信息,MES 为每个订单制定详细的生产路径。在生产控制方面,MES 通过连接车间的传感器和自动化设备,实时监控生产参数,以保证炼铁过程的稳定性和产品质量。

场景 7 物流与供应链优化

物流与供应链优化是指通过自动化物流设备和智能调度系统,实现智能物流管理。该系统利用工业互联网、大数据、云计算、人工智能、机器人、智能物流等软硬件技术,帮助制造型生产企业在制品、成品的包装、运输、装卸搬运、存储、流通加工、配送、信息处理等环节提供智能服务及智能决策。

企业利用工业软件,可实时采集物流设备(如运输车辆、仓储设备)和供应链各环节(采购、生产、配送等)的数据,通过分析监控来优化运输路线规划、仓储布局,预测需求波动以调整库存;利用算法诊断物流环节中的问题和供应链中的潜在风险,预测故障与延误;依据数据制定包括配送计划、补货计划等在内的整体优化方案,合理调配资源,如车辆、人员、货物存储位置等,从而提高物流与供应链的效率、降低成本、增强响应能力和可靠性。

某跨国制造企业,其产品需要运往全球各地,面临运输成本高、运输时间长和运输过程难以监控等问题。

在运输路线规划优化方面,利用工业软件收集全球的运输网络数据,包括道路状况、交通流量、运输工具的性能等信息,通过智能算法,为企业规划最优的运输路线。

在运输资源调度与管理方面,工业软件对企业运输车辆、船舶等运输资源进行统一管理,可以实时监控运输工具的位置和状态,当出现运输工具故障或延误时,能够及时调整调度计划。

场景 8 质量安全管控

质量安全管控是企业生产经营中的关键环节,是一个多维度、全流程的保障体系。从原材料的采购检验,到生产,再到成品销售环节,需要进行全面的质量检测和安全评估,严格把控质量与安全性。

工业软件在质量安全管控场景中发挥重要作用。它在原材料采购检验时辅助判断质量安全是否达标,在生产过程中利用检测设备与软件算法实时监控温度、压力、精度等参数,确保工艺合规,预防质量问题和安全事故;规范人员操作流程,提供培训与考核支持;对成品开展全面检测和评估,把控质量安全。同时,借助完善的追溯系统,当问题出现时能迅速溯源,助力企业有效应对。

某大型制造企业,拥有复杂的生产流程,涉及众多零部件供应商,产品质量和安全要求极高。在生产过程监控与预防上,相应工业软件通过与生产线上的各种传感器和设备相连,实时收集数据。

例如,在汽车车身**过程中,软件可以监控**机器人的电流、电压、**速度等参数。当这些参数出现异常,工业软件会立即发出警报,提醒工作人员进行调整。在质量追溯与供应商管理上,该软件为每一辆汽车建立了详细的生产档案,当发现某一批次的零部件存在质量问题时,可以快速追溯到是哪个供应商提供的产品,以及该批次产品所应用的具体车辆范围。

场景 9 现场辅助装配

现场辅助装配是指现场工作人员通过内置 5G 模组或部署 5G **等设备,实现 AR/VR 眼镜、智能手机、PAD 等智能终端的 5G 网络接入,采集现场图像、视频、声音等数据,通过 5G 网络实时传输至现场辅助装配系统,系统对数据进行分析处理,生成生产辅助信息,通过 5G 网络下发至现场终端,实现操作步骤的增强图像叠加、装配环节的可视化呈现。

场景 10 企业资源管理

企业资源管理场景是一个复杂而有序的系统环境,涵盖企业运营的各个层面。在这一场景中,涉及对人力、物力、财力等资源的统筹规划与精细管理,包括人员的招聘、培训、岗位安排,以充分发挥人力资源优势;对生产设备、原材料、库存商品等物力资源的采购、存储、调配,保障生产与运营的顺畅;还有财务管理,从预算编制、成本控制到资金流转、利润分析,确保企业财务健康。同时,各部门间信息交互频繁,数据实时更新与共享,以此来优化资源分配,提高企业整体运营效率。
某大型制造企业,拥有众多生产车间、仓库、销售网点。在物料管理上,该软件对原材料采购进行了优化。它分析市场价格波动、供应商交货期和企业生产计划等因素,确定最佳采购时间和采购量。在库存管理方面,实时监控库存水平,通过与生产和销售系统的集成,确保库存既能满足生产需求又不会积压。在设备管理上,对企业内的生产设备进行全生命周期管理,记录设备的采购日期、维护历史、故障情况等信息,根据设备的运行状况安排定期维护和维修计划,提高设备的使用寿命和利用率。在财务管理方面,企业各部门可以根据业务计划提交预算申请,通过汇总并分析这些申请,结合企业的战略目标和财务状况进行预算分配。

来源：新工业网

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