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柔性电子制造智慧工厂解决方案 编制人：刘春光 科技自动化与智慧工厂 中国科技自动化联盟简介 智慧工厂1.0 中国电子制造业现状 实现柔性电子制造智慧工厂关键技术 柔性电子制造智慧工厂实现路径 柔性电子制造解决方案特点 主要内容 中国科技自动化联盟 倡导并实践中国智慧工厂的国际化组织 愿景和目标 中国科技自动化联盟是以“科技自动化”为核心理念的，以科技创新与 自动化相结合为主题的，从事科技自动化相关技术和产品研发、 生产、 销售、应用、服务等业务的企业、事业单位自愿组成的行业性联盟。 联盟长期目标：成为中国一流的科技与自动化合作创新平台，成为具 有国际影响力的智能制造国际组织，助推中国企业和研究机构的技术创 新和产业转型。 联盟近期目标：积极实践联盟提出的智慧工厂1.0理论框架，利用2 3年时间，初步建成智慧工厂开放平台，联盟成员达到100家，各类工 作组达到20个以上，形成一批智慧工厂联盟标准、规范和最佳实践， 指导一批企业建设自己的智慧工厂1.0。 中国科技自动化联盟 China Sci-tech Automation Alliance 面向科学研究、技术研发、先进制造业 科学研究 自动化 先进制造 自动化 技术研发 自动化 科学研究 自动化 技术研发 自动化 先进制造 自动化 传统生产 自动化 行业性联盟 非盈利组织 由领先企业、研发机构及专家网络自愿组成 丰富的官产学研用资各方优质资源 全产业链垂直及横向整合 以科技创新与自动化相结合为主题 推动自动化与科技双螺旋式共同发展 推广更先进、更高效、更灵活的自动化系统， 为中国制造向中国创造的转变贡献力量 全价值链组织 政府/官方机构 专业服务 投资商 联盟/协会组织 教学科研 机构 技术研发 组织 厂商 系统集成 /代理 OEM 最终用户 专家协作网络 优势互补、资源共享、多方共赢 联盟自动化厂商定位解析 联盟单位会员数量变化 73家 率先提出智慧工厂1.0 中国制造业的近期目标 1.0 智慧工厂开放平台运动 中国制造业第一个自下而上的集智运动 互联网众包+众筹模式 面向全社会、全行业 个人为主体、公众贡献内容 IP免费开源 期望的输出 智慧工厂白皮书 体系、框架 标准、规范 指南、案例 发展现状：截止2016年8月，联盟共发起成立12个开 放平台工作组，吸引几十家企业、百余位专家加入 智慧工厂研究院 智慧工厂研究院是依托中国科技自动化联盟成立的实体公司。旨在面向 工业（制造业）企业和组织，提供转型升级和建设智慧工厂的一站式全生命周 期服务。包括：战略规划、现状诊断、顶层设计、项目实施、过程监理、行业 研究、展览展示、培训教育等。 我们还将围绕数据信息知识进行持续投资，以构建自己的核心能 力，打造智能制造产业智库 研究特点： 全面的解决方案；完整的软、硬件集成方案；高水准的管理要求 服务产品： 战略规划与顶层设计 自动化集成改造 数字化工厂建设 自动化与信息化融合 1.0 中国制造业的近期目标 智慧工厂的定义 1. 在制造业一系列科学管理实践的基础上 2. 深度融合智能科学技术、信息通信技术和科技自动化技术 3. 围绕数据、信息和知识建立核心竞争力的 4. 新一代制造业企业及其生态系统。 智慧工厂以创造全新客户价值和最佳用户体验为最高宗旨， 涵盖了广泛的协作网络和知识集合。 自动化工厂、信息化工厂、智能化工厂之后， 现代制造业企业发展的新的高级阶段。 智慧工厂整体框架 以数据能力为标志的企业诊断模型 中国电子制造业现状 生产设备万国制造 多数企业采用国内外设备混合成线 产品订单变化多端 产品订单不固定、更不稳定 产品与设备标准不统一 产品与设备标准：GJB、QJ、HB、IPC等 自动化程度较高 SMT生产线设备高度自动化 生产设备是游离的信息孤岛 未能将所有设备与企业信息网络互联互通 进行了一定程度的信息化改造 使用了ERP、MES等信息系统，但成效各异 由于没有顶层设计，系统不能协调运行。 调研案例： A公司做了很大的努力，将物料库存降成了20天， 但依然占用资金4亿元。 B企业为扩大产能新增3条SMT生产线，但运营中发 现，企业总效益不仅没有提升，由于固定资产和员工 数量的增加，反而有所下降。 C公司平均每周有来自30个客户、380种产品订单。 资源冲突现象层出不穷。 D企业统计发现：平均每1个月，会有大约3天的物 料不知所踪。 智能化升级，可以完美解决上 述问题。但是，升级一定要在顶层 设计的指导下，首先解决生产线信 息孤岛问题。 实现柔性电子制造智慧工厂关键技术 柔性制造智慧工厂关键技术之一： 产品数字化： 不仅仅是CAD，更关键的是通过仿真、协同工 具及其它细分软件对产品的性能、可制造性、可测 试性等进行仿真与数字化转换，形成可以在信息系 统中“加工制造”的数字产品 柔性制造智慧工厂关键技术之二： 生产工位数字化： 划分出不同操作工位的最小工位，并通过核定 其输入与输出信息，形成能够在信息系统中运营的 最小数字工位 最小数字 工位 作业指导书 设备操作指导书 装配图 BOM 料站表 设备程序文件 操作者 所用设备 生产时间 所用物料 所用工装 生产中的问题 输入 输出 柔性制造智慧工厂关键技术之三： 消除信息孤岛： 将企业内不同厂家、不同自动化设备之间实现 横向集成、互联互通。 柔性制造智慧工厂关键技术之四： 贯通纵向数据与信息： 生产任务与数据能够及时下达；生产运营与设 备状态能够实时上传 智能老化系 统 数字化质量检 测 智能化加工 设备 DNC 机器人 中央控制室 现场安灯系统 现场监视系统 智能加工中 心与生产线 智能化仓储/运输与物流 智能化生产执 行过程管控 智能化生产控制中心 智慧工厂 高级计划排程 执行过程调度 数字化物流管控 数字化质量检测 公共资源定位系统 AGV 自动化立体仓库 智能老化系统 柔性电子制造智慧工厂实现路径 不要在落后的工艺基础上搞自动化 不要在落后的管理基础上搞信息化 不要在不具备数字化网络化基础时搞智能化 “3不要”与“3要” 智能制造标准规范要先行 智能制造支撑基础要强化 赛博物理CPS理解要全面 智慧工厂9大核心要素 创新型企业文化 CPS模型 先进管理（精益、 TQM等）体系 标准化体系 数字化设计开发 智能产品与服务 智能生产系统 智能供应链 信息管理系统 智慧工厂构建的第一步智慧工厂1.0 每家企业在工程技术、生产制造、信息化基础 和供应链等方面的发展上各不相同。因此，智 慧工厂的构建应立足现实： 完善企业精益化运营管理，建立标准化科学 管理流程 针对性地选用高度自动化的智能设备、生产 线等基础设施 将自动化生产设备集成到企业运营和制造执 行系统之中； 建立和完善CAD、CAPP、CAM基础上的 PDMPLM， 提升工程管理维度的智能化并 延伸到产品售后服务和技术支持。 智慧工厂1.0的分步建设过程 1.依据数据能力成熟度参考标准对工厂现状评价。 2.根据公司实际现状，识别智慧工厂构建切入点 3.确定目标，拟定方案规划，制定实施计划等。 4. 方案的评审及修订。 5. 项目组按项目计划实施方案。 6.按智慧工厂1.0模型验收及评估。 工厂现状评估 智慧工厂1.0 切入点检讨 智慧工厂1.0 建构方案 方案实施 成效评估 通过？ 项目成功的基本要素 项目成功 符合实际的 解决方案 方案得到 彻底的贯彻执行 足够的资源 政策、时间、人、财、物 云 端 一 流 资 源 智 能 采 购 用户需求即时交互（ERPAPP） 交 付 管 理 模块商 硬件系统 信息系统 订单信息流 实物生产流流 生产监控流监控流 知识型员工 智能物料 智慧生产 智能仓储物流 知识型员工 生态系统 自动换模系统 智能检测系统 节能系统 智能分拣包装 智能仓储 自动供料 互联的智慧工厂 智能化加工制造单元 全流程实时监控，可视化（WEB/APP） 中央监控系统（CCS） ERP EAM PLM MDM 智能排产(APS) 机台状态 管理 （MDS） 生产执 行管理 （MES） 维护管理 （TPM） 能源管控 (EM) 原材料中 央供料系统 (CMS) 工艺数 据管理 （PDM） 仓储管理 （WM） 质量管理 （SPC） 生产效 率管理 （OEE） 标准化 产品交付跟踪 质量信息反馈 实时监控预警 通透化管理 智能决策 价值决策系统 生产状态可视订单资源自动预测、报警 物料需求直连 按需及时配送 可制造性设计 柔性电子制造解决方案特点 应用范围： 小批量：数十件、数件、甚至单件的订单需求 品种多：需要经常性切换生产工艺与流程 差异大：功能、尺寸与复杂程度变化大，需要使 用不同工装与检测仪器 个性化：生产进程中的每一件都可能不完全相同 电子制造智慧工厂构建切入点： 在提升工艺水平、完善精益管理、 完成产品与生产工位数字化的前提下， 重点落实消除信息孤岛，实现柔性化的 生产流程 柔性化生产管理流程示例： 红色为AGV物流图 蓝色为工艺流程图 客户订单 成品库 充足发运 PCBA半成 品中间库 产品 组装工单 组装生产充足 PCBA 组装工单 PCBA 生产/测试 Y Y N N 柔性化生产流程示例： 红色为AGV物流图 蓝色为工艺流程图 工艺流程特点说明： 1.SMT生产线配置采用喷印与印刷相结合： 对于极小批量订单，采用喷印焊膏方式 对于较大产量订单，采用印刷焊膏方式 2.将再流焊机与选择性波峰焊机串联： 对于混装电路，再流机作为固化炉，选择性波峰焊机进行焊接，然后 再进入ICT测试流程 对于纯表贴工艺、通孔再流焊工艺等，再流焊接完成后，组件可以直 接转向ICT工位 3.选择性波峰焊可以低能耗、灵活地焊接不同产品板 4.产品装配采用模块化工位和协同机器人进行装配和功能测试 5.老化采用智能老化设备，灵活进行不同条件的切换与实时记录 6.产品标签可采用激光打印，实现单件生产 7.物流采用AGV执行智能配送 柔性化生产物流与信息流程示例： 以数据能力作为标志分