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制造業(yè)的核心活動，就是將實物生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)橹R生產(chǎn) ，產(chǎn)品中知識信息的價值占據(jù)越來越高的比例 ?；跀?shù)字化工廠的虛擬車間布局設(shè)計正是適應(yīng)這樣的需求而提出的。
數(shù)字化制造是一個集成的制造系統(tǒng) ，需要處理大量的數(shù)據(jù)信息，這些數(shù)據(jù)信息包含產(chǎn)品、工藝和資源((Product Process and Resource, PPR)的信息。產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息儲存在產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)(PDM)里，用設(shè)計物料清單(EBOM)和工藝物料清單(PBOM)進(jìn)行管理， EBOM和PBOM分別包含產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息的樹狀結(jié)構(gòu) 。
在設(shè)計BOM中，包含很多產(chǎn)品的信息:產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、工藝、2D/3D模型，設(shè)計BOM是設(shè)計部門產(chǎn)生的數(shù)據(jù) ，設(shè)計人員根據(jù)客戶定單或設(shè)計要求進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計，生成包括產(chǎn)品名稱、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、明細(xì)表、匯總表、產(chǎn)品使用說明書、裝箱清單等信息；PBOM是指工藝設(shè)計部門以EBOM中的數(shù)據(jù)為依據(jù) ，制定工藝計劃、劃分工場、工位、工序信息，詳細(xì)設(shè)計工藝裝配步驟，更改裝配順序，添加工藝虛擬件，增加工時等信息，修改后的裝配樹最終生成制造物料清單(MBOM)。
MBOM主要包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝路線、工時定額、材料定額、裝配工藝、零件工藝及機(jī)床和刀具、夾具、模具、量具等工裝方面的信息。所有的信息都被包含在一個特殊的數(shù)據(jù)庫中， PDM, CAPP和設(shè)備資源庫需要的數(shù)據(jù)都要從這個特殊的庫里獲取。
基于制造系統(tǒng)復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ，并結(jié)合數(shù)字化工廠軟件，本文設(shè)計出基于數(shù)字化工廠的車間布局設(shè)計框架(如圖1所示) 。在這個車間布局設(shè)計框架中，右邊的車間布局仿真是指在數(shù)字化工廠軟件中實現(xiàn)的虛擬車間布局，左邊是通過布局仿真以后形成的車間布局方案，底層是儲存這些數(shù)據(jù)的各種數(shù)據(jù)庫。
在進(jìn)行數(shù)字化工廠車間布局時，首先得構(gòu)造一個設(shè)備資源庫，設(shè)備資源庫中包含車間布局的信息(主要包含設(shè)備3D/2D模型、設(shè)備物理屬性等) 。然后，在數(shù)字化工廠提供的虛擬環(huán)境中借助設(shè)備的三維和二維模型進(jìn)行擺放，形成一個初步的虛擬車間布局，再從PDM和CAPP系統(tǒng)中分別調(diào)用產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息(產(chǎn)品的裝配順序以及屬性)和工藝過程信息(主要包括產(chǎn)品的加工路線) ，將這些信息分別加入到初步形成的虛擬車間布局中，從而形成一個可以對實際車間加工過程的真實模擬和動態(tài)仿真的虛擬車間。
最后，運(yùn)用數(shù)字化工廠平臺中提供的仿真模擬模塊進(jìn)行仿真分析，發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，并對虛擬的車間布局進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化的參數(shù)主要包括:設(shè)備的擺放位置、設(shè)備的擺放順序以及產(chǎn)品的加工順序等；這些優(yōu)化后的參數(shù)根據(jù)需要再反饋到MRL、 PDM和CAPP系統(tǒng) ，形成車間布局的最優(yōu)解決方案。由于車間的布局方案在真正實施之前己經(jīng)在虛擬環(huán)境中進(jìn)行仿真、模擬和優(yōu)化。因而車間布局和工藝過程更具有可靠性和實用性。

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