智能制造导论 课件第6章 智能制造物流管理暨其他管理

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马克思主义的哲学认为是十分重要的问题，不在于懂得了客观世界的规律性，因而能够解释世界，而在于拿了这种对于客观规律性的认识去能动地改造世界。——毛泽东

要高度重视青年科技人才成长，使他们成为科技创新的主力军。

——习近平6.1智能制造的践行者——胜利精密

苏州胜利精密制造科技股份有限公司于2003年在苏州高新区成立，是苏州民营科技型企业集团。公司在中国、波兰、芬兰、爱沙尼亚、美国、日本等地拥有60多家全资、控股和参股子公司，产品涉及精密制造、智能制造、新能源等领域，名列2017中国民营企业500强。

胜利精密拥有两个省级智能制造示范车间和一个市级智能制造示范车间，其中“便携式电子产品结构模组精密加工智能制造新模式”，入选2018年工信部智能制造试点示范项目。6.1.1便携式电子产品结构模组精密加工智能制造新模式

该项目以“三国六化一核心”为指导，以国产装备，国产数控系统，国产工业软件，搭建云数据平台，高度集成和融合硬件和软件，实现数字化，网络化，智能化的国家智能制造示范工厂，引领制造转型升级。

为了面向未来产品升级快、多品种、高品质、快速交付的市场要求，胜利精密需要进一步提升产品质量稳定性、提升产品加工效率、降低产品成本。因此需要通过本项目尽快提升企业的智能制造水平，并通过项目的成果，带动我国高精金属加工行业的智能制造水平的总体提升。

胜利精密计划通过数字化智能制造系统的应用，提升公司信息化、智能化、协同化水平，实现基于自动化调度的实时制造数据集成，实现全制造过程数据透明化，数据一致性；建设适合便携式电子产品结构模组金属加工制造的智能化制造系统，改善生产效率，提高产品质量，降低制造成本，以应对挑战。

本项目目标是打造高度柔性化自动生产线系统，在国产CAPP、PLM、MES、云数控系统等工业软件支持下，实现便携式电子产品结构模组在批量定制环境下的高质量、规模化、柔性化生产。项目整体目标如下：6.1.2项目背景采用国产钻攻加工中心及数控系统，节省设备采购和维护成本采用机器人技术，可以节省人力60%以上，提高工作效率25%以上，大幅缓解企业用工紧缺状况通过作业计划优化和实时生产响应技术，减少设备空转时间，设备能源利用率提升10%以上待续通过对产品制造过程中质量状态及趋势的实时监控，产品不良率降低20%以上,降低生产成本，提升企业的盈利水平应用PLM技术建立便携式电子产品结构模组的全生命周期数据管理体系，应用三维CAPP实现智能化工艺规划和通过工艺优化仿真技术，缩短产品研制周期30%以上,使企业的创新性研发能够及时、迅捷的响应客户和市场的需求，进而提升企业的核心竞争力实现基于自动化调度的实时制造数据集成，实现制造数据透明化，数据一致性能够支持协同要求,为公司积累自动化、信息化、智能化转型经验，使得柔性制造、个性化制造在企业落地续前大量采用国产数控机床和系统、机器人、在线视觉检测设备，有助于打破国外行业垄断，有利于促进国内钻攻中心、数控系统机器人和智能检测设备行业的发展；待续在项目实施过程中，培养研发型专业技术人员50名，应用型专业技术人员100名，新知识新技能再培训400人次，为企业推广智能制造打下人才基础大力发展绿色制造技术，降低能源消耗和对环境的影响，打造本行业绿色工厂标杆续前本项目采用的技术方案如下：6.1.3项目实施规划通过利用100M专线接入，利用IPSEC实现集团异地连接；车间内部局域网与办公网采用安全隔离措施采用华中数控研制的自主知识产权的数控系统、富强科技提供的高端钻攻中心、苏州华数提供的机器人、凡目视觉提供的2D/3D视觉检测设备、富强科技提供的AGV小车、立体仓库等装备，建设自动化生产线采用创景可视PostEngineer系统实现车间的布局设计、三维建模、运行仿真和优化待续采用开目3D/CAPP实现智能化三维工艺规划和加工过程仿真，采用开目PLM系统实现产品数据的全生命周期管理，保证设计、工艺、制造等产品数据的完整性、一致性、有效性。采用艾普工华MES系统，实现作业优化排产、自动化现场设备数据采集和控制、物流跟踪、质量管理、制造资源管理等，并与ERP、PLM、CAPP等系统集成，建立数字化车间智能制造与管理网络系统续前采用艾普工华MES系统，实现作业优化排产、自动化现由应用单位胜利精密、各设备提供商、工业软件提供商共同实现软硬件系统的综合集成，建设高速高精加工云数控平台，实现车间制造大数据分析和制造车间决策支持项目总体技术方案本项目分为上下两层，由总共179台高速钻攻中心、10台高速高精钻攻中心、96个六关节机器人组成了19条机加生产线，每条产线配备独立的工件清洗机和高精度激光在线检测机。6.1.4项目实施情况介绍智能车间整体布局工厂按纵向集成的技术需求，分为四个层次智能制造工业软件系统集成方案通过本项目实施，胜利精密引入国产先进数控系统、机器人、高端CNC等高端制造装备，建立适合离散产品制造行业金属加工制造的智能化制造系统，以便携式电子产品结构模组铣削、钻攻加工为主要试点环节，进一步提升自动化、信息化、智能化水平，预期将取得如下经济与社会效益。6.1.5效益分析实现基于自动化调度的实时制造数据集成，实现全公司制造数据实时性、一致性及透明化，并能够支持上下游企业之间的协同要求，为公司积累自动化、信息化、智能化转型经验，使得离散产品的柔性制造、个性化制造真正在企业落地通过对产品制造过程中质量状态及趋势的实时监控，产品不良率降低20%以上，降低生产成本，有利于长远促进企业毛利增长，提升企业的盈利水平待续通过工艺优化仿真技术，降低研制周期并提高制造过程透明化水平，缩短产品研制周期30%以上，使企业创新性研发能够及时、迅捷地响应客户和市场需求，进而提升企业的核心竞争力逐步采用机器人技术，可以节省人力60%以上，提高工作效率25%以上，这对于解决企业用工紧缺问题起到巨大作用续前全部采用配置国产数控系统的CNC加工中心，以大幅节省设备采购和维护成本，以促进国产钻攻中心和数控系统生产行业的技术进步与发展培植一批在智能制造领域积极推广国产装备、国产软件的高水平的现场实施人员和应用团队，打造一批具有自主创新能力的智能制造解决方案供应商，实现安全可控的国产化智能制造技术体系

作为工信部2018智能制造试点示范项目，本项目为“中国制造近期规划”探索了新的应用方向和模式。在项目建设过程中，有许多制造业企业和职业教育院校纷纷前来参观考察，在了解项目设计、建设、使用情况并与项目团队深入交流之后，结合各家实际情况和需求，均能在项目中发现某些技术或产品可以引入，用于解决企业生产中的某些问题或者为智能制造人才培养提供更加全面和新颖的教育内容与方式。因此也提升了项目参与单位在行业内的知名度和企业形象，提升了市场竞争力，将来可在更广泛的范围内，在区域、行业中进行推广，形成对区域、行业和国家智能制造的示范作用和带动作用。6.2智能工厂的样板——格力电器

格力电器是一家大型国有控股上市企业，也是一家集研发、生产、销售和服务于一体的国际化家电企业，主要从事空调及生活电器类产品的研发、生产和销售。

格力电器作为行业领头羊、业务覆盖全国范围的优秀国企，在信息化的应用部署上完全依照工业和信息化部为加快建设制造强国、推动信息化和工业化深度融合的国家战略，因地制宜，编制并贯彻落实切合本企业的信息化和工业化融合发展规划。格力高层领导大力推动两化融合；多年坚持两化融合战略不动摇

为实现销售目标、利润目标及用户满意度目标，格力逐步整合各级销售的用户服务，建立虚拟的集中化管理服务中心，安装维修任务的系统集中调度管理；建立贯通整个销售渠道的订单管理系统，实现线上及线下的订单全过程跟踪；采用用户关系管理系统，实现以用户为核心，集中管理售前、售中和售后全过程，实现对用户订单、交付、财务及技术要求等信息的集中管理。6.2.1营销过程——商务电子化

为严格控制产品成本、开发过程和质量，格力采用PLM平台应用架构，建立集团层面的多组织产品研发管理平台，实现需求管理、零部件管理、项目管理、知识管理和工艺管理等；建立价格数据库及分析模型，在设计阶段控制产品成本，提升产品质量；建设和完善标准库，实现标准库和开发工具集成，提高零部件通用化、标准化程度。6.2.2研发过程——一体化的数字设计

为实现在人均生产效率不断提升情况下，严格控制生产过程的质量、材料损耗率，并保证产品的准时交付，格力建立了作业排产系统，实现生产技术准备工作系统自动检查；整合人员、设备、物料、质量等即时信息，建设现场集控中心，实现现场管理可视化，智能化；搭建质量控制管理综合平台，实现各类技术质量标准“按步骤现场一站式指导”功能，为“第一次将事情做对”提供信息保证，大幅度提高各类质量数据的采集、统计和分析效率，从技术上实现“减非增效”。格力进一步打造无纸化首检系统，通过核对订单涉及的机型信息、用户要求及环保属性等信息，扫描现场使用的物料进行BOM明细或估计材料匹配，实现对生产质量和明细的严格把关。通过在线防错扫描平台，在车间生产现场通过扫描关键管控物料上粘贴的条码和正在生产的订单信息（MES条码或订单号），系统实现两者的后台关联，进行BOM明细或估计材料，及至CDF供应商的核验比对，在线实时提醒生产现场用户物料是否使用正确，将质量隐患在生产环节就排除，并在后续工序对防错结果进行监控，关键物料的入库监控在生产环节强制校验，大大减少了关键物料用错用少的质量事故，提高生产管理水平和质量控制力度。6.2.3生产制造——自动化数字工厂

为降低物流成本，严格控制呆料，保证准时交付，格力建立集团级统一的仓储作业平台，实现物资可用库存实时监控及自动配送，逐步延伸覆盖到供应商仓库及渠道仓库。通过集成MES系统和物流拣选与运输自动化系统，减少物流人工成本。应用现场通信工具提高异常的响应速度，实现原材料类的落地结算，控制材料损耗6.2.4物流过程——自动化和精益化

为控制采购成本，优化集团采购供应链，格力建立了物料成本数据分析模型。根据市场产成品定价，为物料定价提供依据；建立大数据及分析模型，自动确定最佳供应商（如钢材等）大宗原材料分配方案。根据供应商分配规则，建立供应商分配模型，订单核定后通过B2B平台直接发布到供应商，减少业务员中间传递环节；建立零星采购网上交易系统对接内部的零星采购需求，提高效率；建立集团统一的仓储作业平台，实现物资可用库存实时监控及自动配送。6.2.5物资采购——配送过程

为实现产销平衡，提升计划达成率与库存合理控制水平，格力建立了集团产—供—销—运计划模型，及时预测市场需求、产能、库容、运输和人员等匹配问题，保证均衡生产。6.2.6计划过程——模型化

为实现集中管理集团人力资源、财务数据。格力实施集团人力资源管理平台，八大模块统一平台运作，资源共享，建立集团层的服务中心，制定服务标准及系统化流程，提高响应及时性和服务请求的闭环管理水平。建立集团层面的资产数据库，所有的设备、管理和维修保养服务在一个统一的平台上进行运作。设备、模具和工装等采用RFID射频标签管理，将位置、保养和使用等相关信息写入标签，实现资产有效管理，6.2.7集团管控——数据集中

格力通过建立质量主题数据库，整合筛选零部件检验测试数据、实验室产品测试数据。生产过程质量数据及售后维修质量数据，建立检验数据自动采集及分析模型，保障自动化生产环境下产成品的质量可靠性；建立产品故障预测模型与零配件需求分析模型，合理确定配件库存，降低成本，提高客服满意度。6.2.3集团管控——产品质量

信息感知。格力大力推行最前沿的传感器、RFID等技术应用的升级换代，提升产供销全方位信息收集的水平。互联互通。格力通过各种途径，实现信息之间的互联和共享。

智能处理。通过对收集的数据以及原有的信息进行分析处理，实现各项智能化应用，包括信息的可视化展示、生产过程预测预警、生产优化处理以及相关流程的决策分析。推动网络协同智造。6.3智能制造的笃行者——宝山钢铁股份公司

宝钢股份的智慧制造定位于满足制造全球化、精益化、协同化、服务化和绿色化的发展趋势，助力实现“从钢铁到材料，从制造到服务，从中国到全球”的战略目标。6.3.1宝山钢铁智慧制造系统

宝钢智慧制造系统构建在宝钢信息物理系统（CPS）平台上，主要包括智能制造、智慧设备、智慧安全、智慧物流、智慧能源、智能机器人和智慧工作环境七部分。1.智能合同排产

基于有限产能的合同排产，对整个工厂范围内的合同、机组和库存进行整体优化平衡包括产能的平衡、物流的平衡及库存的平衡。确定合同在整个生产工艺路径中各工序的计划加工日期，动态跟踪工厂各机组产能的占用情况以及物流状况，预测合同交货期和库存趋势，针对生产的异常波动、市场的变化迅速调整生产计划。2.智能物料匹配

针对合同与物料需要进行脱挂或匹配关联操作的业务需求，基于匹配规则及优化匹配策略，实现自动的合同与物料匹配。通过向导式操作、规则与策略动态维护以及自动匹配等功能，降低匹配难度，提高匹配结果的正确性、合理性和效率。3.智能作业排产

强调上下游工序生产计划的工序紧密衔接，将各工序相对独立的见料编排计划转变成工序作业计划一体化编制，从而精确平衡物流，提高热装热送比，实现资源的均衡分配，提高资源利用率，有效降低生产成本，缩短生产制造周期，降低在制品库存，为实现按周交货提供有力的保障。4.智能炼钢制度

支持多种优化策略，满足多种炼钢生产约束的出钢计划自动编制，尽可能减少每一炉次的等待时间，确保各炉次在同一工序上时间不冲突、实现连连浇的顺行。以甘特图方式直观展示出钢计划，并支持图形中直接编辑交互，可使调度人员快速掌握计划信息和产能安排便于快速进行出钢计划调整，从而提高炼钢调度人员的工作效率。5.虚拟仿真

以主要产线工序和仓库为背景，分析工序和仓库中涉及的物流形态及相关工艺、规程等信息，建立多智能体工厂仿真系统，研究不同智能体之间的关系，建立智能体间的通信机制。对产线工序和仓库的运作效率进行仿真和评估，找出生产薄弱环节和运作过程中可能出现的瓶颈设备，并根据仿真结果对作业计划进行完善，使生产过程更稳定，物流更平衡，从而提高运作管理水平，降低运作成本。6.工序质量一贯分析与控制

构建纵向集成管理系统，收集结构化缺陷数据及非结构化图像数据，集中存储大数据，深度挖掘分析，移动平台展示：横向贯通炼钢、热轧，冷轧的三条机组产线及宝钢国际剪切中心，满足上下工序间的缺陷数据传递，在线进行产品的质量控制和管理。

构建含表面及性能等产品特性的一贯分析与控制系统，提升缺陷工序分离及成因分析效率；构建过程PFMEA（过程失效模式及后果）分析及CP应用平台；通过实时采集制造全过程的质量数据，对从原料直至成品出厂全过程所涉及的“人、机、料、法、环”等关联性因素进行监控、分析和管理，达到提高产品质量、符合用户需求、行业管理要求以及提高质量管理效率的目的7.全流程物料跟踪及盈利分析物流跟踪及现货归户物流跟踪成材率分摊现货归户物流分析全流程成本测算数据处理成本对象生成成本结转计算合同物成本匹配全流程盈利分析全流程成本盈利分析T+1预测原料质量成本续前计划值与成本标准新产品目标成本预测8.智能工厂在线控制实进数据采集自动化控制平台基于大数据技术的数据分析视频、PDA以及过程数据的链接工业以太网络建设6.3.2宝钢股份的智慧制造实践1.项目简介

完成吸收合并武钢股份后，宝钢股份拥有上海宝山、南京梅山、湛江东山、武汉青山等主要制造基地，成为全球碳钢品种最为齐全的钢铁企业之一。

发展规划进一步强化“成本变革、技术领先、服务先行、智慧制造、城市钢厂”五大能力建设。持续推进宝武整合工作，强化项目举措有效实施，以实现协同效益最大化。

宝钢股份作为全球领先的现代化钢铁联合企业，积极践行智能制造战略，力求实现转型发展。本案例以1580智能车间改造项目为切入点，提供一个观察国内生产企业开展生产环节数字化转型的窗口。2.项目背景

钢铁工业是重要的基础工业部门，是发展国民经济与国防建设的物质基础。国内钢铁产业链已经非常完整，但是也面临产能过剩、降本增效、节能减排等挑战。国内钢铁工业处于结构调整、转型升级的关键阶段，“互联网+”战略、中国制造2025战略的提出，为钢铁工业的转型升级带来重大机遇。

宝钢股份作为全球领先的现代化钢铁联合企业，积极践行智能制造战略，力求实现转型发展。

通过与西门子、IBM等业内专家交流，结合自身摸索和研究，在国内钢铁工业首先制定了智慧制造专项规划，构建集智能装备、智能工厂、智能互联为一体的智慧制造体系。

宝钢股份1580智能车间改造，是我国钢铁业唯一正式入围国家工信部《2015年智能制造试点示范专项行动实施方案》试点示范的项目。3.数字化逻辑和方案

施耐德电气作为全球领先的能效与自动化领域的专家，成为此次项目改造的服务商之一。结合施耐德电气前期研究，宝钢股份计划通过三个阶段来实现此项目。

第一阶段，通过智能化车间改造，为1580产线搭建自动化、信息化、可视化平台，实现板坯库管理智能化、行车无人化。

第二阶段，进一步优化几大模块的作用，实现生产过程进一步稳定，效率进一步提升。

第三阶段，从公司层面上搭建一个大的平台，贯通沟通订单到生产管理立项，到过程制造，甚至到成品出厂、技术服务等，为用户提供更好的产品。宝钢股份1580智能车间改造4.项目成果

无人化板坯库，自动识别板坯信息、板坯可自动吊装至指定位置；

全流程质量监控，实时调控炉内燃烧状态，节省能耗；翘扣头检测，保持中间坯的质量；实时动态智能调整轧制过程；根据过程参数，实现成品性能预报；机器人应用，机器人自动喷涂编号；智能点检，远程终端随时查看、诊断设备状态。5.数字化远景

启动智能装备改造项目104个。启动1580智能车间第二阶段建设任务，进一步提升制造过程自动化水平。全面启动C008冷轧智能车间试点示范建设任务，推进产能提升。

智能装备由当前的工序/工厂，拓展组合成流程；专业层面加大数字化补缺，形成系统性突破；以大数据化为重点，与人工智能结合形成点、面突破。

宝钢股份的“智慧钢厂路线图”为：面向钢铁产品全生命周期，以物联网、互联网、云计算、大数据等新技术与宝钢股份全供应链的深度融合应用为基本路径，逐步提升宝钢股份制造装备、全供应链管控、分析决策过程的智能化水平，构建集智能装备、智能工厂、智能互联于一体的智能制造体系。6.3.3宝山基炼铁厂烧强求智慧制造正式投运1.一机在手，精准巡检

经过烧结智能团队的努力，“烧结设备远程运维诊断平台”终于开发成功并上线运行。该平台借助各种异音光缆、检测装置，将设备状态集中展示在电脑或手机APP中，构建“视频调用、组态控制、状态预警、设备健康和系统集成”5大模块，开发设备树配置、基础信息配置、状态集中展示、报警事件管理、用户权限配置、接口功能、设备状态可视化管理应用功能。

近期，宝山基地“烧结设备远程运维诊断平台”和