达索系统的DELMIA 平台作为领先的数字化制造解决方案，通过其强大的3D体验平台，为企业提供了从“虚拟世界”到“物理世界”的无缝桥梁，成为实现柔性制造与虚拟调度的核心工具。本文将系统阐述基于DELMIA的落地实施与验证方法。

一、核心概念：柔性制造与虚拟调度

1. 柔性制造：指制造系统能够适应生产变化（如产品类型、产量、工艺路径等）的能力。其核心在于设备、物流和信息的柔性。

2. 虚拟调度：在数字孪生环境中，利用仿真技术对生产计划、资源分配、物料流动等进行模拟运行和优化。它能在物理设备投入前，预测瓶颈、评估效率、验证调度逻辑的可行性。

3. DELMIA的角色：DELMIA将工艺规划、资源管理、机器人仿真、人因工程和生产调度等功能集成于统一的3D环境中，构建一个与物理工厂实时同步的“数字孪生”工厂。它是柔性制造系统设计、验证、优化和执行的虚拟试验场。

二、落地实施方法：四步走策略

DELMIA的实施是一个系统工程，建议遵循以下四个阶段：

第一阶段：数字孪生工厂构建（数字化奠基）

这是所有工作的基础。目标是在DELMIA 3DEXPERIENCE平台中1：1高精度地还原物理工厂。

• 物理布局数字化：导入工厂的CAD图纸或通过3D扫描，精确构建厂房、基础设施（水电气）、平台、护栏等静态环境模型。

• 资源资产数字化：对所有生产资源进行建模和管理，包括：

  • 设备：加工中心、机器人、AGV、传送带、检测设备等，需包含其运动学模型和交互接口。

  • 工装夹具：可重构的夹具模块，支持快速换型。

  • 人力：定义操作工的工作站和活动范围。

• 工艺流程数字化：在DELMIA的Process Engineer角色中，定义产品制造的完整工艺流程图，将工序与具体的数字化资源关联。

成果：一个可交互的、包含所有几何与逻辑信息的“活的”数字工厂。

第二阶段：柔性工艺规划与仿真验证（虚拟验证）

在数字孪生环境中，针对不同的产品变型，进行详细的工艺规划和动态仿真。

• 工艺路径仿真：对于同一产品族的不同变型，仿真其在不同设备、不同路径下的加工过程。验证设备可达性、工装兼容性、是否存在碰撞风险。

• 机器人自动化仿真：使用DELMIA Robotics解决方案，对机器人的上下料、焊接、喷涂等复杂轨迹进行编程和优化，确保无碰撞且周期时间最优。

• 人机工程仿真：使用DELMIA Human角色，验证操作工装配、维护等活动的安全性与舒适度，实现人机协作优化。

• 物流仿真：模拟AGV、传送带等物流系统的运行，验证物料配送路径和节拍的合理性。

成果：经过充分验证的、无风险的、可执行的柔性工艺方案库。

第三阶段：虚拟生产调度与优化（大脑核心）

这是实现“柔性”和“智能”的关键。将高级计划与排程（APS）的逻辑与DELMIA的离散事件仿真引擎结合。

• 集成调度逻辑：将来自ERP/MES的生产订单和APS的排产计划导入DELMIA的QUEST或DPM模块。DELMIA的调度器可以根据预设规则（如最短加工时间、最高设备利用率等）进行自动排程。

• 动态仿真运行：在虚拟环境中，基于当前的排产计划，以“加速”模式运行数天、数周甚至数月的生产。仿真系统会模拟订单到达、设备故障、物料延迟等随机事件。

• 性能数据采集与分析：仿真过程中，系统自动采集关键绩效指标（KPIs），如：设备利用率、在制品数量、订单完成率、系统吞吐量、瓶颈位置等。

成果：一个能够预测未来生产状况、量化评估不同调度策略效果的“虚拟调度中心”。

第四阶段：虚实联动与持续优化（闭环控制）

将虚拟世界的优化结果反馈给物理世界，并利用物理世界的数据更新数字模型，形成闭环。

• 方案下发与执行：将虚拟调试中验证无误的机器人程序、PLC逻辑代码以及优化的调度方案，直接下发到物理车间的对应设备控制系统。

• 实时数据反馈：通过物联网（IoT）技术，将物理工厂的实时状态（设备状态、订单进度、质量数据）反馈给DELMIA数字孪生模型，使其与物理世界保持同步。

• 持续优化：当出现新的订单变更、设备故障或工艺改进需求时，首先在数字孪生中进行“What-If”分析，测试新方案的可行性，找到最优解后再实施到物理工厂，最大限度地减少对实际生产的干扰。

成果：一个能够自我学习、自我优化的自适应柔性制造系统。

三、关键验证方法

在实施过程中，验证是确保成功的关键环节，主要包括：

1. 几何验证：通过3D仿真检查所有运动部件之间、设备与工件之间是否存在静态和动态干涉。

2. 逻辑验证：验证PLC程序、机器人任务序列以及MES调度指令在虚拟环境中的执行逻辑是否正确无误。

3. 节拍验证：通过仿真计算整个生产系统的周期时间，确认其是否满足生产节拍（Takt Time）要求。

4. 调度策略验证：对比不同的调度规则（如FIFO、SPT、EDD等）在应对急件、设备故障等场景下的表现，选择最适合当前生产模式的策略。

5. 瓶颈分析：通过仿真动画和KPIs报表，直观地识别出制约系统整体效率的瓶颈环节，为持续改进提供明确方向。

四、总结与价值

基于DELMIA的柔性制造与虚拟调度实施方法，从根本上改变了传统“设计-建造-调试-整改”的串行模式，转变为“虚拟集成-验证-优化-物理执行”的并行工程模式。其核心价值体现在：

• 大幅降低风险与成本：在虚拟环境中提前发现并解决90%以上的问题，避免昂贵的物理试错。

• 缩短上市时间：并行工程极大压缩了系统规划、调试和产能爬坡的时间。

• 提升系统柔性：快速响应市场变化，轻松应对产品换型、订单波动等挑战。

• 实现科学决策：基于数据的仿真分析，使生产调度和投资决策更加科学、精准。

• 构建未来工厂基石：为企业迈向自适应、自组织的智能制造奠定了坚实的数字化基础。

综上所述，DELMIA不仅是一款仿真软件，更是一个支撑企业实现数字化转型和构建未来竞争力的战略平台。通过系统性的落地实施与严谨的验证方法，企业能够真正释放柔性制造的巨大潜力，在激烈的市场竞争中立于不败之地。

1. 智能化MES系统概述

MES系统是制造企业实现车间管理、生产调度、质量控制、库存管理等一体化管理的核心信息化系统。随着人工智能、大数据、物联网等技术的进步，传统的MES系统逐步向智能化、自动化方向发展。智能化MES系统能够通过实时采集和分析生产数据，提供精准的生产调度方案，优化资源配置，保障生产的平稳与高效运行。

智能化MES系统的主要功能包括：
– 实时数据采集与监控：通过传感器和智能设备实时监测生产设备的运行状态、产品质量和生产进度。
– 智能生产调度：结合实时数据，利用人工智能和算法优化生产计划与调度，确保生产线的高效运转。
– 质量管理与追溯：通过全面的质量管理模块，记录每一工序、每一产品的生产数据，确保产品质量可追溯。
– 预测性维护：通过分析设备的运行数据，提前预测设备故障，减少停机时间，保证生产的连续性。
– 决策支持系统：借助大数据分析和智能算法，提供实时决策支持，帮助管理层做出更精准的生产决策。

2. 智能化MES系统对生产调度的提升

生产调度是制造业中的关键环节，涉及到生产计划的执行、资源的合理配置以及生产进度的控制。在传统制造企业中，生产调度往往依赖人工经验和直觉，容易受到突发情况的影响，导致资源浪费、生产延误和质量问题。智能化MES系统通过数据驱动的方式，可以大大提升生产调度的效率和精准度。

2.1 智能调度算法优化生产计划

智能化MES系统通过整合生产过程中的所有信息（如订单需求、设备状态、人员安排、原材料库存等），结合先进的调度算法，实时生成最优的生产计划。例如，系统可以自动调整生产线的作业顺序、合理安排设备的使用，避免瓶颈环节，提升生产效率。同时，智能MES系统能够根据实时数据进行动态调整，在发生突发事件（如设备故障、原材料短缺等）时，自动生成新的调度方案，确保生产任务按时完成。

2.2 资源利用最大化

在传统制造业中，资源利用率常常受限于手动调度的低效性，而智能化MES系统通过实时监控和智能分析，可以充分挖掘生产资源的潜力。系统能够精确掌握各类资源（如机器设备、人工、原材料等）的状况，动态调整资源的配置，使得每一个环节都得到充分利用，避免资源闲置或过度使用。

3. 智能化MES系统提升决策效率

在制造业中，决策的及时性与准确性直接影响生产的顺利进行和企业的整体运营效率。传统企业决策常常依赖于人工汇总的报表、数据分析周期较长，且受人为因素的影响较大。智能化MES系统通过实时数据采集和分析，提供更加精准的决策支持，显著提高了管理层的决策效率。

3.1 实时数据分析与可视化

智能MES系统能够实时采集生产线上的各类数据（如设备状态、产量、质量控制等），并通过可视化的方式呈现给管理人员。这种数据驱动的决策方式，可以帮助管理层实时掌握生产状况，快速识别潜在问题。例如，当设备出现异常时，系统会自动提醒操作人员并提供修复建议，避免设备故障对生产造成的影响。

3.2 数据驱动的预警与决策

智能化MES系统通过对大量生产数据的深度分析，能够预测生产过程中可能出现的问题，如设备故障、产能瓶颈或质量波动等。系统会根据预测结果提前发出预警，并建议相应的调整措施，帮助管理者提前做出决策，避免生产过程中断或质量问题。这种预警机制能够显著减少决策的滞后性和不确定性。

3.3 精细化成本控制

通过智能化MES系统，企业可以实时监控生产中的各项成本（如原材料消耗、能耗、人工费用等），并根据生产效率和资源使用情况进行动态调整。系统能够提供详细的成本分析报告，帮助管理层发现潜在的成本浪费，优化资源配置，从而实现精细化的成本控制。

4. 智能化MES系统在质量管理中的应用

智能化MES系统不仅能够提升生产调度和决策效率，还能通过完善的质量管理功能，确保产品的高质量和合规性。在生产过程中，系统可以实时监控每一道工序的质量数据，并与标准进行对比。一旦发现质量异常，系统会自动进行报警，并通过追溯功能查找问题根源，避免不合格产品流入市场。

4.1 生产过程实时质量监控

智能MES系统可以对每个生产环节进行质量监控，并实时记录每一个工序的生产数据。如果某一环节出现异常，系统会自动停止生产线并发出警报，确保问题能够在第一时间得到解决。这种实时质量监控不仅提升了产品质量，还能有效避免大规模的质量事故。

4.2 完善的质量追溯功能

智能MES系统具备强大的质量追溯功能，能够记录每一批次产品的生产过程和质量检测数据，确保从原材料采购到成品出库的每一步都有数据支持。在发生质量问题时，企业能够快速定位问题源头，采取有效的补救措施，并减少不合格品的损失。

智能化MES系统作为传统制造业数字化转型的核心技术之一，通过集成先进的数据采集、分析和调度算法，显著提升了生产调度和决策效率。通过实时数据分析、智能调度、预测性维护等功能，智能MES系统帮助企业实现了资源优化、生产精细化和成本控制的目标，不仅提高了生产效率，还确保了产品质量。对于传统制造企业而言，实施智能化MES系统是提升竞争力、推动智能制造转型的重要一步。

1. 实时生产调度
APS计划解决方案能够根据实时生产情况和订单需求，自动调整生产计划，实现生产线的动态调度。通过实时调度，企业可以更加灵活地应对生产环境的变化，提高生产效率和交付准时率。

2. 资源优化分配
APS计划解决方案可以对生产资源进行全面的管理和优化分配，包括人力、设备、原材料等。通过优化资源的利用，企业可以降低生产成本，提高资源利用效率，从而提升生产能力和竞争力。

3. 生产计划可视化
APS计划解决方案可以将生产计划可视化展现，包括生产任务、生产进度、资源利用情况等。通过可视化，生产管理人员可以清晰地了解生产现场的情况，及时发现问题并采取措施，确保生产计划的顺利执行。

4. 供需平衡
APS计划解决方案能够对供需关系进行精确分析和预测，帮助企业实现供需平衡。通过合理调整生产计划，企业可以有效地满足市场需求，避免生产过剩或供应不足的情况，提高客户满意度和市场竞争力。

5. 实践案例分析
某制造企业引入APS计划解决方案后，成功实现了生产调度的优化和资源利用的最大化。通过实时生产调度和资源优化分配，企业生产效率大幅提升，同时降低了生产成本，实现了良好的经济效益和社会效益。

结论
APS计划解决方案通过优化生产调度与资源利用，能够帮助企业提高生产效率、降低生产成本，实现生产计划的顺利执行。随着制造业的发展，APS计划解决方案将发挥越来越重要的作用，为企业提供持续增长和发展的动力。

制造商可以通过使用 APS 软件实现生产流程的更好同步，该软件可以提高利用率和按时交付货物的可见性和控制力，同时减少浪费和库存水平。

制造商可以使用 APS 解决方案管理车间调度和生产计划。APS 软件采用复杂的算法来平衡产能和需求，并生成切合实际的生产计划。这可以缩短满足客户期望的交货时间，并更直接、更快速地响应不可预见的生产变化。

APS 由两个主要部分组成：战略规划和详细调度。这些组件可帮助生产商预测其对制造资源的需求，协调人员、材料和机械的有效利用，并在提高盈利能力的同时提供有价值的客户服务。跨越数月和数年的长期战略规划、几周规划范围的中期战术规划以及彻底的排序和调度可以通过复杂的高级规划和调度解决方案来完成。

高级计划和排程软件可以独立使用来管理计划和排程。然而，集成也可以通过制造执行系统 ​​(MES)、企业资源规划 (ERP) 和其他软件程序来完成。在深入研究更复杂的高级计划和调度领域之前，让我们退一步回顾一下计划和调度的基础知识。

什么是制造计划？

制造规划涉及战略性地调整公司的目标并制定实现这些目标的计划。这需要认识到您的公司为其客户提供的价值。有趣的是，精益制造的基本概念围绕着理解这一价值主张。
让我们考虑一个例子。假设您是一家汽车制造商，以生产同类产品中里程数最高的车辆而闻名。因此，规划过程的第一步是阐明公司的核心概念以及客户选择您的产品的原因（在本例中是里程）。
规划过程的下一阶段涉及解决与产品数量、原材料、资源、采购等相关的问题。此阶段通过评估公司的当前状态来帮助设定目标。
继续我们的示例，您可以设定目标，在规划过程结束时将最畅销汽车的产量提高 10%，并将总收入提高 5%。
规划阶段完成后，下一步是创建制造计划。

什么是生产排程？
生产计划列出了要制造的每种产品及其位置和制造日期。它有助于简化资源分配并确定每个制造操作所需的材料。

俗话说“细节决定成败”。由于日常运营严重依赖调度，因此可能非常具有挑战性。您使用的调度系统应该能够适应不断变化的条件，足够强大以管理冲突的优先级，并且本质上是动态的。

继续我们的示例，调度过程涉及解决细节问题。这可能包括决定哪些设施将提高产量或进行升级。此外，您的日程安排应指定每辆汽车的生产地点，直至每项任务使用的特定机器。
虽然简单的技术可能足以处理小规模的此类计划，但随着公司的扩展，将需要更强大的工具。

调度与计划

在继续前进之前，了解高级计划和调度系统之间的区别至关重要。
总之，日程安排负责细节，而计划则负责全局。规划明确了任务，明确了方向。调度的重点是为实现计划中概述的目标而必须应用的策略。
识别调度和计划运行的时间线是区分它们的另一种技术。规划的两种主要类型是几周时间范围的中期战术规划和跨越数月甚至数年的长期战略。然而，调度可以实时响应生产并有助于快速决策。
为了确保满足未来的需求，先进的计划系统充当战略决策支持工具，集成预测和长期订单以实现库存水平和产能分配目标。计划期可能跨越几天、几周、几个月或这些时间范围的组合。可以在考虑有限或无限容量的情况下进行规划。如果与排产系统配合使用，计划系统会用计划量覆盖计划量，并返回具体的生产排程信息，以便根据生产排程重新计算主生产排程（MPS）。
高级调度是一种利用综合工厂模型的有限容量工具，通过考虑各种约束和资源的实际可用性来生成可行的时间表。虽然也适用于服务和物流，但它主要服务于需要调度设备、生产线和资源的制造商。通常，制造订单以及附加的工艺路线概述了产品创建所需的操作程序作为输入。应用调度规则后，用户可以与调度进行交互，并将订单分配给特定资源。
介绍完基础知识后，现在让我们探讨一下当今用于调度和规划的方法。

MRP 和 APS 之间有什么区别？

当公司成立时，调度和规划程序自然会发展。这可能涉及由车间经理当场创建每日时间表，或者更常见的是使用 Excel 电子表格。
坦率地说，如果你的目标是发展公司，这些方法是无效的。依赖基于人的解决方案时不可避免地会出现错误，这可能会阻碍您实现目标的进展。此外，评估人性化解决方案有效性的唯一可靠方法是监控重要指标。

MRP 和 APS 之间有什么区别？

物料需求计划 (MRP) 系统早于高级计划系统，因为它们是最早的基于软件的库存管理系统之一。MRP 系统提供组件和原材料的库存要求，有助于制定最终产品的生产计划。
MRP系统的基本前提是无限的生产能力。然而，这种假设也是MRP系统在计划方面的最大弱点；他们无法应对限制和不断变化的优先事项。
这些正是高级规划和调度系统所针对的场景。APS 系统采用各种复杂的数学概念，包括启发式和基于约束的编程，以及线性编程和其他用于管理冲突优先级的技术。

公司需要 APS 解决方案的迹象有哪些？
1、需求变化

不规则的生产量和需求变化可能会扰乱您的制造流程，可能导致生产过剩或缺货。在 APS 软件解决方案的帮助下，您可以将生产计划与当前需求估计同步。这种优化有助于最大限度地减少浪费，并确保生产精确数量的商品以满足消费者的需求。
2、广泛的供应链

随着供应链变得越来越复杂，手动管理供应链也变得越来越具有挑战性。APS 软件使您能够监督和控制从原材料到最终产品的整个供应链。这减少了交货时间，简化了采购流程，并降低了供应链中断的风险。

3、管理费用过高

高额管理费用会对您的盈利能力产生不利影响。APS 软件有助于更有效地分配劳动力、机械和能源使用。通过最大限度地提高效率和最大限度地减少资源浪费，可以显着降低运营成本。
4、库存管理问题

库存管理不善可能导致高持有成本、过时和缺货风险。APS 软件允许实施即时库存实践，使您能够保持最佳库存水平，同时减少存储费用。
5、生产方法复杂

如果您的制造流程变得越来越复杂，APS 软件可以帮助您有效地编排和同步它们。这涉及管理工作订单、制造路线和质量控制程序，以确保生产流程顺利进行。
6、经常出现日程安排问题

手动生产调度通常会导致效率低下、延迟和冲突。先进的规划和调度软件可优化生产顺序、自动化调度操作并根据不断变化的条件及时调整。这可以缩短交货时间并提高准时交货性能。
7、数据驱动的洞察力不足

如果没有可靠的最新数据，做出明智的决策是一项挑战。APS 软件提供全面的分析和报告功能，使您能够衡量绩效、监控 KPI 并做出数据驱动的决策，以提高整体运营效率。

APS有什么特点？
无数的组织者和调度者每天在电子表格上花费大量时间，只是为了制定时间表，但在发布时，由于一路上所做的修改，这些时间表已经过时了。
采购订单延迟、劳动力短缺和机器故障都是现实世界运作的一部分，我们理解它是多么令人沮丧！更改日程安排时，尽量减少体力劳动量至关重要。借助高效的 APS 解决方案，您可以快速高效地管理变更，同时还提供精确的影响评估。
创建生产计划不仅仅是简单地决定需要做什么并付诸实施。有许多因素影响日程安排。必须考虑您的资源（包括劳动力、设备、工具和材料）的有限能力，以准确反映车间的实际情况并制定适当的时间表。
APS 软件使您能够模拟各种“假设”场景，以设计旨在减少费用、缩短交货时间、降低效率和库存的解决方案。APS 解决方案旨在与您当前的系统（ERP、MRP、MES 等）无缝集成，使它们能够反映这些现实并保持最新状态。

高级计划和排程的优势是什么？
通过实施先进的规划和调度，可以更好地同步生产流程，从而提高可见性和准时交货，同时减少浪费和库存水平。凭借其复杂的数学原理，生产商可以快速分析和计算考虑各种限制和业务法规的实际生产计划。规划者可以通过创建和分析假设场景来实现最佳结果。

其他优点：

• 完全控制和可见性​
• 更高的利用率和更高效的运营​
• 更快地适应变化
• 改善客户关系
• 更大的利润空间

APS 软件具有彻底改变行业的潜力。通过识别特定需求，例如可变需求、复杂的供应链、高额管理成本、库存管理挑战、复杂的生产流程、反复出现的调度冲突以及缺乏数据驱动的洞察力，可以采取主动措施来优化制造运营。
通过实施 APS 软件，您可以减少开支、提高客户满意度、简化运营并保持竞争优势。我们当然可以帮助您了解您的选择并确定解决当前挑战的最佳行动方案。请浏览我们的网站并联系我们，以便我们讨论您的目标。

结论

制定可靠的时间表和计划的能力对于组织的成功至关重要。然而，正如文章指出的那样，随着业务的增长，传统工具开始失效，导致生产力下降。借助我们使用达索系统支持 APS 解决方案的智能工厂 MOM解决方案，您可以避免常见错误，并见证您的调度和规划要求变得简单。