谈3D可视化系统在工业4.0三项集成的应用

发布时间：2015-07-13 作者：朱铎先来源：e-works

关键字：3D可视化系统工业4.0

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在工业4.0中，有纵向集成、端对端集成、横向集成的三项集成，这是工业4.0中非常重要的概念，是实现企业内、企业间价值流集成的关键。而基于模型的可视化系统在里面扮演着举足轻重的作用，下面与大家一同分享一下。

一、基于模型的可视化系统是工业4.0三项集成的主线

纵向集成主要是“将各种不同层面的IT系统集成在一起（例如，执行器与传感器、控制、生产管理、制造和执行及企业计划等不同层面）”（摘自德国工业4.0战略计划实施建议）。从信息化角度来看，就是在企业内以产品模型为主线，实现研发、计划、工艺、生产、服务的信息共享。

图1 纵向集成和网络化制造系统

而端对端，则是“通过产品全价值链和为客户需求而协作的不同公司，使现实世界与数字世界完成整合”。更是突出了以产品的研发、生产、销售、服务等为主线，实现企业间的集成。

请见下图。（图示中“产品”二字，是Production execution，此处应该翻译为“制造执行”或者“生产”比较准确，笔者注）

图2 端对端的集成

而作为三项集成中的最高层次，横向集成是“指将各种使用不同制造阶段和商业计划的IT系统集成在一起，这其中既包括一个公司内部的材料、能源和信息的配置，也包括不同公司间的配置（价值网络）”。也就是以产品供应链为主线，实现企业间的三流合一（物流、能源流、信息流），实现一种社会化协同生产。

图3 横向集成

我们从横向集成的图中可以看出，信息流在企业内市场、销售、管理、计划、生产、工程各环节，以及外部的设计人员、客户、供应商、分包商等众多角色之间实现了集成与共享。

通过工业4.0对以上三项集成的定义，我们可以看出，在工业4.0愿景中，基于产品模型，在企业内部、企业之间、社会化的智能制造及服务中实现信息共享是三项集成中都涉及到的重要技术。

因此，在企业内外不同角色之间，实现3D模型的共享及可视化是实施工业4.0的重要组成部分。

二、企业在产品3D模型管理、共享等方面存在的问题

作为产品的重要信息载体，3D模型在企业的研发、计划、工艺、生产、销售、维保等方面，以及企业间协作的共享尤为重要。

但企业常常被以下问题所困扰。

1、不同软件间格式不兼容

现在，市面上各种CAD软件繁多，如CATIA、PROE、NX、Solidworks等等，企业内部或者协作单位之间，软件经常不统一，格式也不兼容，如果进行转换，不仅费时费力，而且还存在数据丢失、多版本并存等问题，影响了企业内、企业间的信息共享。

即便是实施了PLM系统的公司，在PLM与CAD之间往往也存在着类似问题，比如，用美国PTC公司的WINDCHILL 管理法国达索公司的CATIA模型，这种情况在航空工业等领域是非常普及的。由于WINDCHILL 与CATIA分属不同的软件公司，PLM不能直接浏览CAD模型，企业需要花费几十万元购买转换软件，并且也存在转换效率低、易于出错等缺点。

2、投资与易用性问题

企业人员众多，包括研发、工艺、生产、质量、销售、服务等人员都需要通过3D模型实现产品信息的共享，但企业不可能花费巨资为每个人购买一套CAD软件。另外，很多人员，如操作工人、市场、服务人员，也不需要掌握复杂的CAD系统，他们需要的只是3D模型的浏览、剖切、测量等基本功能，需要的是操作简单、成本低的可视化系统。

3、云架构与数据安全性

企业往往为了市场需要、维护需要等方面考虑，既希望客户或合作伙伴通过电脑、手机等就能远程访问他们的数据，实现人机交互、入口经济等新经济模式，同时，又不希望对方能下载到真实的产品数据，如何做到数据共享与安全的平衡，也是困扰企业的一个难题。

总之，由于3D数据格式的不统一、不兼容，有很多的困难影响着企业内、企业间的共享，随着3D数据量的增多，这些问题会越来越突出。

如果这些问题不解决，不说实施工业4.0的三项集成，就是对企业的日常工作也带来了很多的影响。

三、来自德国的专业解决方案

今天，向大家介绍一款北京兰光创新科技有限公司总代理、德国KISTERS公司的旗舰产品——3DViewStation 3D可视化系统，这是一款可以完全解决以上问题，甚至是颠覆您3D模型浏览习惯的系统，可在实现工业4.0的道路上助您一臂之力。

以下是基本功能介绍。