工厂规划是什么？它与生产规划或布局规划有何不同？关于优化生产空间的入门文章。
祝贺你!你的崭新的工厂大楼现在已经准备好了。这可能是一个十分简单的建筑：一个混凝土浇筑的地板，四面墙，和一个屋顶，有水电供应。
但是你不可能在一个空楼里生产产品。在开始使用你的生产基地之前，你要做的是安装你制作产品所需的东西。欢迎来到工厂规划的世界。
工厂是如何制造其产品的
大多数着手工厂规划的制造商对他们如何制造产品有相当详细的构思。
- 他们必须把原材料和/或组件带入工厂。
- 将会存在几个不连续的阶段，需要将这些东西转化为生产产品所需的形式，这些过程可能包括机械的使用。
- 也将会有组装阶段，可能由操作员或机器人来完成。
- 还可能会有一个精加工阶段，如抛光或喷漆。
- 最终产品将需要进行检查，以确保其符合所有的质量标准，以便接下来的运输。
此外，一切都需要在上述的阶段之内进行运输。
但是，仅仅知道这些信息并不代表工厂所有者能够设计出安排工厂内外空间的最佳计划，并安装所有需要的设备。为了实现这一目标，可能需要专业工厂规划师的帮助。
了解制造业生产的空间
工厂规划师的第一项任务通常是充分了解将要进行生产的空间。也许他们已经熟悉了这个地方，但他们想知道这个地方的最新情况。
包括空间的大小，任何空间内需要满足工厂设计结构的位置，如支柱或柱子或支撑屋顶的桁架，电力、水以及其他可能被引入场地的公共设施、人员和材料的通道。
为了准确地定位这些关键点，可以使用激光扫描等室内测绘技术来获得点云数据，并将结果上传到计算机辅助设计（CAD）软件包中，这些软件包将用于设计设备布局。
了解正在生产的产品同样非常重要，其复杂性将决定工厂布局的最终形态。
生产过程必须被分解成各个阶段，每个阶段的技术都必须理解透彻。
例如，如果金属需要被塑造成汽车需要的特定形状，以下问题就会出现：
- 这需要通过弯曲板材、磨块、钻孔，以及这些方法组合来完成吗？
- 这些任务需要用多功能机床完成，还是特定的工具手动完成？
- 当涉及到将组件结合在一起，它们需要被焊接、胶粘还是使用机械方法，如用铆钉、螺丝或螺栓连接？
- 是否需要干净的电气连接？
- 这些操作需要有多精确？
任何情况下，都需要为机器或工作台预留适当的空间，选择适当的设备，并将必要的公用设施带到现场。
生产、工厂和布局规划之间的区别
在这里，对工厂规划、生产规划和布局规划进行区分非常重要，但这三个术语有时可以互换使用。
生产规划往往是一个短期的过程，侧重于现有设施的日常运作，确保其顺利运行并满足运营商的商业目标。
工厂规划是一个中长期的过程，重点是设施实现其功能所需的物理特性，包括设备的规格；其范围还包括工厂在运行时可能需要的修改。
布局规划的范围较小，更加注重物体（以及人力）的去处等简单问题。
生产过程中的标准化模块
生产过程构成的各个步骤通常被视为模块。例如，制造一辆汽车将包括一个推进模块、一个燃料模块和一个驾驶员的控制模块（也包含在更广泛的乘客模块中）。
专业软件包括工厂原理图的数字模型，其中可以输入具体的参数，如工厂操作员所要求的关键性能指标。
这些模型允许工厂模块在不同的细节水平上进行设计——例如，一个简单的模块可以表明正在进行的操作，然后再增加细节，添加正在运行的机械的具体类型，操作员所站的位置，以及将材料和部件带入和带出模块的运输基础设施。
这些模块可以通过一个类似流程图的原理图连在一起，而这个原理图又可以转化为布局结构，模拟工厂的物理形态。
现在，人们通常会利用三维数字渲染来制作一个逼真的工厂图形，以进行“漫游”，并将设备的规格纳入其中。
以图形、可点击的形式将代表模块与它们的技术参数联系起来是建筑信息管理（BIM）的一个特点，这种设计软件的形式更多地是应用于建筑和建造业，但在工厂规划方面也有明显的效用。
面向未来的融合
工厂图形模型的建立，以及工厂中每个设备的技术参数都与它们的表现相联系，该模型的组成部分被称为数字孪生，而这些模型的用处不仅限于设计。
当生产设施运行时，机器的工作数据也可以与其对应的数字呈现联系起来——例如，机床的轴转速和切削头温度的显示——使最初的设计工具成为了工厂运行控制和仪表套件的一个重要部分。
BIM也可以用于其中。在一篇2021年9月在西班牙的一次会议上发布的文章中，来自亚琛工业大学机床和生产工程实验室的研究人员认为，如果所有规划人员在整个项目中使用标准化的BIM方法，就可以消除不同工厂规划人员之间沟通不畅造成的额外成本和时间延误。
汽车制造公司使用 NavVis 移动扫描系统等技术来创建其工厂的点云模型，并将这些模型导入Revit（一个广泛用于建筑领域的BIM系统）和Catia（一个发展成熟的CAD软件包）等软件中，以便不同的规划团队能够共同完成设计项目。
总结
现在，你对工厂规划的一些核心概念、需要考虑的事项以及未来潜在的发展已经有了高层次的概览。
要深入了解现代汽车制造中如何实现工厂规划，请阅读对数字工厂高级解决方案经理 Paul Hänchen 的采访。采访中他解释了当前的做法以及如何利用现实捕捉解决方案来提升这些做法。
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Stuart Nathan 是一位驻伦敦的自由科学作家，曾是《工程师》杂志的专题编辑。他曾为《经济学人 1843》、《英吉利》和《麻省理工科技评论》等出版物撰稿。他认为良好的交流和表达是实现科学和技术潜力的重要部分。