上海电气：智能制造应用与探索.pptx

上海电气 助力中国制造 智能制造应用与探索 黄 瓯 2014年6月 目录 2 一、上海电气的重点智能制造装备和系统 三、重点发展方向 二、智能制造应用案例 高效清洁能源新能源及环保工业装备 123 火电 输配电 (智能电网) 现代服务业 4 核电 风电 节能环保 电梯 制冷压缩机 印刷机械 自动化 关键基础件 机床 轨道交通 电机 船用曲轴 纺机等 工程成套 电站服务业 检测服务 维修保养 现代物流 设备融资租赁 产业金融服务 上海电气集团核心业务板块分为高效清洁能源、新能源、工业装 备及现代服务业。 集团及智能制造概况 智能制造的发展历程 4 智能制造的发展可以追溯到上世纪1952年，大致可以划分为四个大的阶段 跨国企业的智能制造战略举例 5 国际跨国公司在进入21世纪后，都进入到了智能制造阶段。 西门子将自动化设备和数控系统结合，提供 定制化智能制造解决方案 福特在全球范围开展“一体制造计划”扩大虚 拟制造的应用 智能制造技术创新关键领域 6 n智能制造大致可以分为“智能基础件、智能装备、智能系统、智能设计、智 能服务”五大类。 上海电气涉及的智能制造领域 世界级工厂/智能制造生产示范基地 智能 装备 智能 系统 智能制造基础部 件 面向市场、服务国家战略 智能制造基础技术 服务 智能化 设计 智能化 自动化 系统 n根据上海电气的实际情况，与智 能制造相关的主要是四大领域： 智能系统：智能单元（点焊，弧焊， 涂胶，切割）、柔性生产线、无人化 工厂、智能物流系统； 智能装备：特种机器人、服务机器 人、智能机床、智能电梯、智能压缩 机； 智能基础部件：伺服系统(伺服驱动+ 伺服电机)、智能控制器（PLC+PAC ）、智能测控部件(近红外传感器、X 光传感器、机器视觉等) ； 自动化系统：节能自动化、环保自动 化、过程自动化、自动化智能交通 。 智能机器人 智能机器 自动化标准单元 自动化生产线 无人化工厂 n上海电气旗下的“Fanuc”着力于推进由单机器人自动化应用到柔性自动化生产线应 用(由点到线)的转变，由智能机器人柔性自动化生产线应用到无人化工厂应用(由线到面)的转 变与创新，使FANUC机器人及自动化系统广泛服务在汽车整车、汽车零部件、 消费电子品 、电子仪表、医药、金属加工、重工、机床加工、食品包装等各个领域。 1、Fanuc智能系统 9 Fanuc的机器人系统单元 测量、打磨、抛光、焊接、涂胶、搬运、码垛、上下料 机器人系统单元 10 Fanuc技术发展方向：智能系统 基于智能化、网络化的机器人系统解决方案 R-30iA ROBOGUIDE 以太网 主机PC R-1000iA 系统控制用 PLC 串联 I/O (从) 周边设备 串联 I/O (主) 智能化 2维视觉传感器（2维视觉） 立体传感器（3维视觉） 力觉传感器（触觉，额定15-250kg） 伺服传感器 - 高灵敏度碰撞检测 - 软浮动功能 ROBOGUIDE iPendant 网络化 机器人链接 iPendant(浏览器) Web 服务器(HTTP) CIMPLICITY FTP (TCP/IP) DNS, DHCP Ethernet I/O 现场总线 解决方案 电缆内置式手臂 改良型手臂 伺服手爪 伺服导轨 故障诊断、预测功能 双重安全性检查（DCS） 视觉传感器 力觉传感器 iPendant 2D 3D 伺服传感器 11 智能系统应用案例 发动机缸体缸盖机加工自动化线 串联式冲压线 标准弧焊工作站 标准双机器人点焊工作站 机器人纸箱码垛系统 汽车内饰注塑取件 汽车备胎装配 高精度 高效率 寿命长，高刚度 其他 齿隙小 力矩刚度非常大 耐冲击性高 磨损少而寿命长 高可靠性 力矩刚度大 惯性矩小 可节省总成本 2、纳博减速器 上海电气下属上海纳博特斯克传动设备有限公 司提供的精密减速器是工业机器人用的重要基 础部件，占机器人本体总成本的三分之一。 产品特点 13 3、铺丝机 上海电气研制的大型复合纤维丝束自动铺放设备是为大型客机制造的重要设备 之一。 高效、高自动化/高集成化的7轴自动铺放设备将更大程度的提高和完善缠绕成 形、自动铺放成形等复合材料成形技术。 14 除大型空客外，铺丝机可应用于轻量化 要求极高的应用领域： 1）大型火箭 2）节能汽车 3）卫星 4）其他 15 研制大型复合纤维束自动铺放设备 自动铺放设备涉及缠绕、自动铺带、 自动铺丝等制造技术。实现了 CAD/CAM/CAE 技术在复合材料制 造领域的应用和发展，极大提高复合 材料构件质量的可靠性和稳定性，并 为复合材料构件制造系统的整体优化 奠定了基础。 目录 16 一、上海电气的重点智能制造装备和系统 三、重点发展方向 二、智能制造应用案例 17 海立集团智能制造项目列入了2012年国家智能制造专项，项目旨在 突破空调压缩机智能柔性装配工艺关键技术，研制国内首创的空调压缩 机智能柔性生产线，形成具有规模化生产能力的空调压缩机示范基地， 改变空调压缩机传统生产模式，满足上海制造行业转型发展的需求。本 项目分三部分实施： 1、海立智能制造系统 n 第一部分是调整现有生产线布局，实现机器人智能 柔性化压缩机装配模式； n 第二部分为配合装配线智能化改造，对现有的手工 装配的压缩机装配专用机具进行升级更新； n 第三部分是提升生产线的信息化、数字化管理水 平。 装 箱 捆 包 壳 体 冲 孔 全自动作业（ 机器人） 海立的自动化、智能化历程 手工作业 半自动作业（ 机械手辅助） 2000年 2007年 机器人自动化十二五规划 20112012201320142015 投入机器人27台 投入费用2995万 元 精简作业员120人 项目回收期3.5年 投入机器人24台 投入费用3214万 元 精简作业员120人 项目回收期3.2年 投入机器人35台 投入费用4740万 元 精简作业员177人 项目回收期3.0年 投入机器人46台 投入费用6151万 元 精简作业员230人 项目回收期2.8年十二五期间 总投入金额1.93亿元 项目平均回收期3.1年 投入机器人157台，精简740人 投入机器人25台 投入费用2203万 元 精简作业员93人 项目回收期3.8年 压缩机内部业务流程 生产成本 供应商 铁芯车间 机加车间 电机车间 装配车间成品仓库 客户海立门户网 寄售仓库 资材仓库 客户仓库 实现从订单到销售资金一体化管理 应付账款 采购订单 生产订单销售订单 生产成本 应收账款 库存材料 库存商品 业务流资金流 原布局图原布局图 精扩 底脚 焊接 座圈 焊接 冲孔、抛光、 大孔切削 精车 粗扩 等离子 焊接 卷板 整形 新设计方案新设计方案 精扩、最终 检测 冲孔、抛 光、 大孔切削 粗扩 料片清洗 底脚 焊接 座圈 焊接 等离子 焊接 设备:12台 人员:10人 设备:14台 机器人:8台 人员:3人 每班人数班产能人均班产人均操作设备 原来工位1029492951.2 新方案新方案 3 3 33923392113111317.37.3 Model项目范例壳体装配线 Level 4 Level 1 Level 2 Level 3 I/O，设备，传感器 ERP 系统 HCM 系统 MES 系统 PLC, DCS集散控 制 业务流程信息网络 作业信息网络 自动化网络 集散设备交互网络 SCADA 系统 海立数字化工厂模型 即“制造执行系统”，面向 车间的计算机集成生产过程 管理与实时信息系统 即“远程采集监视控制系 统”，是对生产单位分散 的生产系统的一种数据采 集、监视和控制系统 即”企业资源计划系统” ，是集中信息技术与先进 的管理思想於一身的管理 平台 即“生产计划排程系统” ，包括制造数据定义、需 求订单维护、按产能下达 计划等功能 数据采集SCADA系统 PLC Web客户端 HMI 维修人员 管理人员 作业人员 通过PLC收集 设备加工信息 1 通过人机界 面显示信息 2 通过自动网络传 输，维修或管理 人员能实时了解 现场设备状态 3 通过直接读取HMI 中的数据，现场能 更好掌控现场设备 状态 3 现场通过电话或短 信将设备异常情况 反映给相关人员 4 通过无线传输技术将设备 异常情况直接推送至相关 人员的电子设备上 4 24 数字化工厂物流示意MES系统 资财仓库扫描立库入库扫描立库出库扫描成品捆包扫描 毛坯供应部品生产装配捆包成品入库 扫描扫描扫描扫描 立库 MES 条形码扫描枪 生产现场实时信息通过扫描 条形码进入MES系统 MES 海立股份的数字化工厂 数字化制造实现了异地化工厂的数字信息一体化动态管理。 建立了ERP（企业资源计划）、MES（制造执行）、HCM（计划排程）、SCM（供应链 管理）四个主要的数字化系统，在大批量精益化生产中实现产品的高品质。 图为采集信息的方式条形码扫描 海立股份智能制造目前达到的水平 自动化制造每万人机器人拥有量达到200 台。 每万人机器人拥有量介于德国（261台/万人）与意大 利（155台/万人）之间，远高出国内水平（25台/万 人），在大批量生产中基本实现了单件流。 图为压缩机主业钣金生产线 26 2、临港数字化工厂 27 上海电气电站设备有限公司临港工厂成立于2007年8 月1日，主要生产大型电站主机设备。她是上海电气与西 门子合资的企业，也是上海电气“8+1”世界级工厂建设 企业之一。 作为工信部“两化融合”示范基地，临港工厂从成 立之初就采用国际化的管理理念、先进的加工设备，以数 字化手段、精益化生产、精细化管理为指引，向世界级企 业的目标稳步前进。 临港数字化工厂的架构 28 MES制造执行APS计划排程LMS现场物流QMS质量管理PMS设备管理 MAS可视化管理 数 字 化 应 用 数 字 化 分 析 ERP系统 项目管理销售管理研发管理采购管理生产管理财务管理人力资源 大型离散型装备MES制造执行系统 29 通过自主开发适合大型离散制造行业的MES系统，将系 统应用延伸至车间现场，将ERP系统生产计划数据传递到 MES系统，实现车间计划的准确下达至工人，并实时收集实 际加工进度，改变了以往纸质工票传递、人工进行统计的传 统工作方式，解决了传统制造业企业计划和实际生产的脱节 ，完善车间的执行管理。 ERP 销售管理 物料管理 生产管理 财务管理 MES 派工管理 报工管理 工装资源 管理 人力资源 车间调度 生产订单生产订单 工作中心工作中心 项目管理 实际工时实际工时 实际产量实际产量 APS高级计划排程系统 30 作为上海电气百万千瓦等级机组设备的加工基地，为了充分利用工厂大型现代化装 备的产能，提高产品的按期交货率，降低生产成本，临港工厂在传统的ERP生产计划排 产的基础上，通过实施高级计划排程系统，按不同的排产目标设定不同的约束条件，并 充分考虑工艺加工逻辑、供料、产能等因素，优化多项目排产因素，提升计划排程工作 效率和准确率，提高设备利用率，降低综合生产成本，快速响应客户和市场需求的变化 ，提高客户满意度。 QMS质量管理系统 31 临港工厂在ERP系统应用基本成熟的前提下，为了进一步提高质量的管理能力，实 现对于质量可追溯性和全面质量管理的要求，建立了质量管理系统，实现了质量计划、 质量改进和质量成本管理，并与MES系统报工的制程检验集成，实现NCR的不符合项报 告自动流转，完成了质量管理系统和采购、生产、销售等业务的无缝集成，达到对质量 过程的跟踪和监控以及质量成本的准确归集。 计量器具管 理 检验管理基础管理 QMS系统 废损成本统 计 记录管理 质量活动 质量信息 检验管理 制造记录 检验记录 试验报告 探伤报告 标准记录 计量管理 在用量具 封存量具 报废量具 计量表格 规章制度 程序文件 规章制度 检验规程 操作规程 技术通知单管 理 NCR管理 NCR单管理 NCR处理 (闵行流转) SAP/QMMESSAP/PM LMS现场物流管理系统 32 传统企业的车间现场内部物流管理缺乏计划性 ，对于大型行车设备的调用存在随意性。临港工厂 通过LMS系统的使用，打破了传统行车调配运行模 式，申请人员在系统内提前预约吊运申请，系统综 合考虑吊运的先后顺序及各工位等工成本，从而对 吊运任务进行最优配置，实现了工厂内部物流的高 效流转，切实提升了整个工厂的内部物流管理效 率。 PMS设备管理系统 33 设备 全生命周期 管理 DMS MCIS PM PMS 数据管 理系统 工厂设 备管理 系统 控制信 息系统 设备维 护 高效的计划排程离不开对于大型加工设备的精准管理。临港工厂为了规范设备管理 流程，制定合理的维修保养计划，实现灵活、高效设备维护处理，建立了设备管理系统 ，实现了从设备的购置、维修保养、设备报备进行全过程监控，从而为设备管理部门进 行维修管理、故障分析提供有效的基础数据，并通过与ERP及MES系统的集成，实现设 备保养计划与生产计划的联动。 亚洲最大 的动平衡 20米大车 通过一体化信息平台的协同应用，打造“可视化”数字化工厂 34 通过财务业务一体化ERP系统、车间制造执行MES系统、质量管理QMS系统、设备 管理PM系统等一体化信息平台的集成应用，实时收集车间实际生产进度和质量，并通 过管理看板予以展现，使管理及生产人员清晰了解工厂计划与实际完成情况，提高生产 效率，降低成本，实现生产制造精细化管理。 动态的分析平台 01 隐性数据显性化 02 03 统计人员由单纯的统 计向数据分析转化 建立临港基地产品到服务的总线式数据架构， 实现物流、信息流的跨区域一体化协同 市场需求 产品销售 产品开发 产品设计 工艺设计 零部件 采购 生产计划 制造执行 售后服务 集团 本部 临港 基地 业务流程 数据流 应用系统 属地 SRM MES CRM ERP 研发 设计 设计BOM 制造BOM 车间 调度 工艺 路线 服务 信息 销售 合同 闵行 基地 销售 预测 ERP PLM 3、三菱电梯智能生产单元 36 l 上海三菱电梯有限公司是中国电梯行业中唯一一家国有控股中方管理的大 型合资企业。2013年主营业务收入162.29亿元，实现销售电梯台数70963台 ，企业资产总额195.54亿元。 主导产品大类：电梯、自动扶梯和自动人行道、远程监控系统等 37 搬运点焊机器人：用于门板流水线后 门板四角点焊及搬运堆垛 焊接搬运机器人：用于下梁框架的焊 接及搬运堆垛 电梯轿厢壁、轿门和厅门的制造能力： 全自动数控加工，配备CAD/CAM和生产管 理系统。包含原材料立库、剪板机、程控冲 床、折弯机、翻边机和物料传送机构，原材 料经过多道工序直接生产出成品； 电梯轿厢壁、轿门和厅门的制造能力 电梯曳引机主要零件加工制造能力 38 电梯曳引机主要零件加工 立卧两用加工中心：主轴可立 卧转换，用于5面体的加工。 电梯曳引机主要零件加工 卧式加工中心FMS线：用于中小型 零件的铣削加工 电梯电气控制用印板制造 自动印刷 回流焊接 高速贴片 安全钳下梁弧焊机器人工作站 39 厚板折弯机器人工作站桁架机器人焊接工作站 曳引轮钻孔自动上下料工作站电梯主要零件加工制造评价的现状 三坐标测量仪 齿轮测量仪 建立以EIS和ERP二大系统为核心的信息系统 n上海三菱电梯有限公司历经了CAD工程、CIMS工程、制造业信息化、两化融合 的建设阶段，是国家级的CIMS和信息化示范企，并且建立了以EIS和ERP二大系统为 核心的信息系统。 上海三菱电梯信息系统集成图 41 目录 42 一、上海电气的重点智能制造装备和系统 三、重点发展方向 二、智能制造应用案例 研究内容概要 采用至少双焊枪、双机械臂并固定在H型支架横 梁 上的结构，以满足多个焊枪对核电蒸发器管 子管板同步焊接的要求； 所开发的机器人焊接系统能适应不同的产品尺 寸与规格，通过激光扫描等图像定位方法实现 焊枪自动精准定位功能； 采用计算机程序控制，以实现焊接前的管子管 板定位胀检查、自动焊接、焊接后钨棒自动检 查等多项功能； 焊接质量和效率能满足核电公司要求。 核电蒸发器管子管板焊接机器人系统开发 1、特种智能装备 研究内容概要 掌握机器人在不同管径管道内的行进技术； 研究锅炉集箱箱体管道焊接内壁打磨和检测技术； 研制具有焊缝打磨功能的特种机器人功能模块； 实现该特种机器人在锅炉厂集箱箱体内壁打磨上的应用 管道打磨机器人结构优化及产品研究 未来的海立，实现数字化和自动化的完美融合。 自动物料配送系统和现有数字化工厂的有机结合； 信息流、数据流和物流的自动化传输。 自动配送小车 2、智能制造系统海立的数字化工厂 未来制造设想概念图 做到生产指令和生产执行的闭环控制，实现无人化的生产线以 及进一步实现无人化的工场。 生产指令 数字化系统自动配送装置 生产信息物料 自动检测 加工完成品 自动扫描 合格品 生产数据 交付 信息流、数字流 物流 46 3、智能成套装备高斯智能印刷系统 传统印刷系统 智能化、数字化报刊、图书印刷和装订车间 国家智能制造专项 高斯智能印刷系统 传统印刷系统 高斯智能印刷系统 智能化、数字化报刊图书印刷和装订车间外观效果图 以高斯（中国）技术为核心