智能制造在工厂的应用

1、 智能制造在工厂的应用摘要：制造业是我国的支柱产业，传统制造业设备自动化程度低，人员劳动密集，产品缺乏创新性，市场核心竞争力差。2008 年全球金融危机后，欧美日韩等发达国家纷纷将振兴本国制造业作为发展方向。德国提出“工业 4.0”将传统制造与互联网信息技术相结合，率先提出“智能制造”。我国在 2015 年出台中国制造 2025, 可见传统制造业转型升级势在必得。本文以我国西部某央企为研究对象，阐述了该企业从输配电装备制造、培育产品自主创新设计、数字化智能制造、运维服务等方面提高核心竞争力的一些措施。关键词：传统制造；智能制造；升级转型；输配电装备目 录 TOC o 1-3 h z u HYP

2、ERLINK l _Toc11779940 1.前言 PAGEREF _Toc11779940 h 3 HYPERLINK l _Toc11779941 2.体系构建 PAGEREF _Toc11779941 h 4 HYPERLINK l _Toc11779942 3.数字研发系统 PAGEREF _Toc11779942 h 4 HYPERLINK l _Toc11779943 4.设备运行监测系统 PAGEREF _Toc11779943 h 4 HYPERLINK l _Toc11779944 5.制造执行系统 PAGEREF _Toc11779944 h 5 HYPERLINK l

3、_Toc11779945 6.数字工厂 PAGEREF _Toc11779945 h 6 HYPERLINK l _Toc11779946 7.智慧能源系统 PAGEREF _Toc11779946 h 7 HYPERLINK l _Toc11779947 8.质量大数据 PAGEREF _Toc11779947 h 7 HYPERLINK l _Toc11779948 9.结语 PAGEREF _Toc11779948 h 8前言2008 年的金融危机让全世界都认识到了依托金融、服务行业的这种狭窄的产业格局具有高风险性。其连带效应突显各国的抗压能力都比较脆弱。为了避免此种情况再次造成巨大的损

4、失，各国特别是美国、日本、德国、英国、法国、韩国等发达国家纷纷将振兴本国制造业， 促进实体经济繁荣发展，提高就业率做为发展目标。美国陆续出台重振美国制造业框架先进制造业国家战略计划先进制造伙伴等政策，美国通用公司牵头工业互联网参考体系结构。德国也提出了“工业4.0”。中国在 2015 年出台中国制造 2025。目的都是依托迅速发展的互联网信息技术，降低企业独立发展的成本，提升行业核心竞争力，推动传统制造业向智能制造转型升级。中国制造 2025提出，实现中国制造向中国创造的转变，中国速度向中国质量的转变，中国产品向中国品牌的转变，完成中国制造由大变强的战略任务。电力装备是中国制造 2025十大重

5、点发展领域之一。而智能制造是中国制造 2025五项重点工程之一。本文中工厂坐落于我国西部某三线城市，隶属某央企，主要从事中低压输配电产品的开发设计及产品制造。该行业属于典型的订单式离散型制造行业，技术水平较低，设备利用率低，以手工作业为主，人员劳动密集，管理手段落后。企业希望在国内重视制造业发展的大环境下，依托母公司技术研究院和贸易机构，建立智能工厂，以关键制造环节的智能化为核心，借助互联网信息技术，缩短产品研制周期，提高生产效率，提升质量，节能减排，最终提高企业的市场竞争力。体系构建该企业定位于“产品技术一流，装配制造一流”。力争目标是成为中国最大、技术水平最高，集研发、制造、中低压成套配电

6、解决方案为一体的集成供应商，成为国内先进的一流企业。借鉴国内外各先进模式与经验后，该企业从产品智能化、装备智能化、工厂智能化、大数据应用的几点思路入手，进行了方案设计。主要包含了数字研发系统、智能制造系统、智慧能源系统、三维数字工厂与质量大数据分析系统。数字研发系统该企业根据实际情况制定内外两套数字研发系统。对外与总部研究院协同研发，借助总部 PDM 平台，通过远程协助可异地使用总部相关的数据模型、物料信息等数据。对内将 CAD/CAPP/PDM 无缝衔接， 可完成全套智能制造系统所需的相关技术信息。ERP 系统可通过该系统的集成接口，获取工程相关的 EBOM、工艺路线、物料需求、库存与成本等

7、相关信息，同时亦可将相关信息传递给 MES 系统进行生产作业的安排。数字研发系统既可以借助总部平台提升企业自身的研发水平，又打通了技术研发与管理业务，车间制造执行之间的数字化通道。设备运行监测系统该系统将遵从不同接口协议（如 485，Mod bus、Profinet 等）的设备运行信息进行统一规范和采集，构建了工厂内各制造单元 40 余台关键设备及系统进行数据采集的车间物联网络，获取设备及系统的开机、运行及故障等运行状态信息。实现了将采集到的数据发送给MES 及虚拟仿真等系统，打通了数字化车间从设备层到执行层的数据集成和信息共享通道。另外也能通过管理平台清晰、直观地展示设备利用率、完好率、故障

8、统计等信息。提升了现场设备管理的可视化监测和精益管理水平，减少设备意外停机，提高设备综合利用率。该系统可以根据不同的维度， 例如区域、时间、设备类型等，自动生成不同的月度、季度、年度报表， 并可以导出生成 excel 表格。管理人员可通过设备运行报表分析设备的运行情况，及时调整生产任务的分配， 不断释放生产车间产能。为生产计划的编排提供了有效的数据支撑，又有利于设备长期良好的运行。制造执行系统该企业的 MES 系统根据中低压开关柜的行业特点及生产实际作业流程，借助目前国内外其他行业先进的制造执行系统研发经验研发而成。主要由大日程计划、生产车间计划、生产执行报工组成。大日程计划员负责维护大日程计

9、划并进行粗产能评估。大日程计划员利用系统中正推、逆推的功能，辅助计算各关键节点的时间。结合 XPlanner 客户端软件，导入大日程订单，通过一键排程功能，计算出订单的产出时间，再回写给 MES 系统，生成产能评估数据。APS 回写数据后，计划员可根据订单产出时间重新进行逆推，调整各节点时间。车间生产组计划员负责维护生产工单的产线属性及产线推移计划、周计划管理、钣金批管理、物料齐套性检查和工作任务下达等工作。生产作业人员可在现场 MES 终端机上进行生产任务查询、技术信息查询、提交检验信息、完工作业汇报等工作。相关工作均可在 PC 端追踪到。不同管理权限下查询到的信息不同。在车间现场也配备了不

10、同的看板。大日程计划看板能清晰直观地显示每月所有生产任务的相关信息，包括合同号、品种、数量及产值等，以及从技术资料到物料采购及生产作业等关键环节的计划时间要求与实际完工时间。绿色代表正常完成，红色代表超期完成，黄色代表超期仍未完成。该看板是公司销售、计划、生产、物流、设计全业务链协同一体化计划体系的展示。还有综合绩效看板、生产进度看板等，均能展示车间的实际生产情况。数字工厂围绕中低压开关行业典型的产线间生产负荷不均、产线各工序节拍不平衡、生产计划调整频繁、物流配送调度复杂等业务特点，公司在推行基于精益管理的智能制造新模式中建立了精益产线设计与虚拟仿真平台。该平台包括虚拟生产仿真和虚拟生产监控两

11、个模块。虚拟生产仿真系统模块，构建了和企业车间生产完全一致的数字化双胞胎模型，通过与 CAPP、MES 等系统集成， 在虚拟环境中对生产过程、生产计划、物流配送等进行提前仿真分析，及时发现生产瓶颈、物流阻塞、缓存区容量等生产不顺畅的问题，进而实现对生产方案、物料配送方案的调整优化，并为精益生产决策提供依据。虚拟监控系统，通过与设备状态检测系统、MES、智慧能源系统、ERP 系统等的数据集成，基于 Web 工具对车间生产过程、生产设备状态、物流设备状态、物流动态等进行三维可视化监控，辅助车间生产与调度，提升公司精益生产与管理的水平。智慧能源系统智慧能源系统是对企业的电力、供水、天然气、暖通等能源

12、动力系统进行综合监控，采用分层系统架构。底层为智能采集终端（电表、气表、水表等），中间数据信息集成，顶层有相关数字系统及软件对数据进行分析，使企业的能源消耗透明化、精细化，提高能源的运行质量和效率并提升企业管理水平。运行智慧能源管理系统解决了企业原来“人工抄表“的方式，也避免了不能及时发现和有效处理跑冒滴漏的现象。解决了管理部门效率低下、人力成本增加的状况。管理人员可根据报表分析企业不合理的能源浪费，指定科学管理方式并进行执行监控，诸如定时开关电力、燃气设施等。质量大数据根据主数据系统提供源源不断的业务数据支撑， 制定了结合厂内现有的质量分析和业务模式，与大数据算法模型分析相结合，构建质量大数

13、据分析系统。该系统可及时为生产过程中产品设计改进、装配过程单台产品质量问题因素预测、问题解决措施智能匹配、质量管理指标分析计算、关键工序质量知识固化提供基于大数据技术的应用服务。产线工人可在遇到质量问题时获得明确和量化的调试措施，并可为前置环节改进的提升提供数据参考，从而大大提升成品的一次交验合格率，减少问题的重复发生程度，提升问题的处理效率，提高产线工人的生产效率。这些数据逐步形成质量知识库，并且数据在知识库中可不断积累和持续优化，为提升产线工人质量处理水平和业务能力提供有效支撑。结语随着互联网信息技术的飞速发展，传统制造向智能制造转型是大势所趋。快速获取信息，进行大数据分析是企业在市场竞争中胜出的有效手段。大