AI赋能离散制造行业数字化智能工厂总体规划解决方案ERP+MES+PLM+APS+WMS+CPS总体架构及各系统规划方案

数字化智能工厂-总体建设方案2、总体架构1、背景目标3、建设方案背景目标智能化网络化数字化工业互联网工业4.0中国制造2025产品模式创新制造模式创新供应链模式创新服务模式创新营销模式创新工业发展战略精益数字化服务协同设计个性化定制协同供应物流优化库存优化销售优化成本优化车间优化（智能互联、智能运营、智能车间）智能制造本质的理解互联协同质量优化采购优化协同制造产融一体分享制造平台型企业全球资源客户导向某著名企业互联网

边缘计算

大数据

人工智能

物联网

IOT

智能制造本质应用最新工业工程及IT网络技术，重新审视企业现有流程与生产组织方式，实现企业在供应、营销、设计、及制造等领域的经营创新，同时借助新技术赋能新组织，实现管理创新，全面推动企业向生产智能、管理智能化、运营智能方向转型，以满足客户敏捷、个性、服务化需要。降本、增效、保交期流程型智能制造网络协同制造大规模个性化定制远程运维服务智能制造新模式离散型智能制造智能制造的五种模式

行业现状及主要痛点①产能过剩②能源消耗大⑤人力成本上升某省市场需求变化④环保压力增加部分离散行业存在产能过剩的问题某省市场竞争激烈，产品价格下跌，企业盈利能力受到挑战。离散行业通常对能源的需求量较大，能源成本占据了生产成本的相当比例，因此能源消耗效率的提高成为一项重要课题。由于离散行业生产过程中可能会产生大量废气、废水和固体废弃物，环保压力不断增加，需要投入更多资源用于环保设施建设和运营。劳动力成本的上升也给离散行业带来了一定压力，特别是一些劳动密集型企业。外协发货收货靠调度员管理，外协信息不透明；外协加工进度靠调度员沟通掌握，缺少可视化管理；外协任务多，个别延期任务，调度员无法及时识别跟催。离散行业是指针对纺织、服装、鞋帽等领域的生产加工企业。目前，离散行业面临着一些主要痛点和挑战，包括：智能工厂建设总目标：降本增效提质控险提质控险增效降本实时查看生产数据，减少信息沟通带来的时间成本通过系统进行投料防呆校验，实现减免复核人员操作，达到降本效果可实现数据的采集的自动化，大幅提升人工数据采集效率；甚至有些人工无法采集的数据，也可以采集出来，提升了数据采集的全面性、准确度提升生产绩效分析的效率，有效支撑生产决策实时查看追溯到生产实际成本（人员、设备、能耗等）管理精细化到物料、生产线、班次、班组、批次、操作员，有效降低能源和物料成本管理精细化到每次质检数据，通过SPC分析及时发现质量异常强化事件和调度管理过程，规范闭环监控产品制造质量，及时进行质量预警分析及改善建立品质知识库，实现“数据->信息->知识->价值”的增值循环实时监控生产过程，包括能源、材料、产品、工艺、设备等数据，监控异常状况并及时处理实时监控生产进度，合理调度，均衡生产通过数字化软件的支撑，生产流程和具体操作在系统中以固化流程进行，不能够随意的变更，也难以偷工减料，降低流程管理的成本，以及操作混乱导致的生产浪费，从而提升生产制造的效率与DCS、SIS、PLC、仪器仪表、传感器数据集成，多系统多数据多流程集成，拉通多层面业务数据，多维度事前预警，风控点自动识别与ERP系统无缝集成，协同管理8制造资源现场运行物料管控生产过程设备运行状态和运行参数刀具/量具/模具在库/在工位装运车辆的定位/跟踪/调度关键岗位人员的定位/呼叫资源的能力/效率跟踪分析WIP跟踪(工位/工序/部件)各工位关重件安装匹配查验生产报工与节拍价值分析各型号/各订单的完工情况各工位/各关重件实作工时安灯内容信息采集与发布设备运行状态和运行参数线边物料的消耗与配送现场视频采集与近景分析现场环境(光/温/湿/尘/气)物流通道及设备监控叉车/AGV运行情况物流设备位置数字地图显示配送执行状态跟踪及监控仓库出入库/库存/缺料跟踪质量管控质量统计分析报表及异常报告质检现场数据/质检设施数据主机及关重件流转过程监控质量报表数据/统计分析数据现场质量事故位置与性质分析智能工厂发展趋势：先数字化再智能化再数智化总体架构数字化智能工厂整体技术架构消费者供应链协作企业开发者设计APP生产APP管理APP服务APP设备状态分析供应链分析能耗分析优化…..应用开发（开发工具、微服务框架）工业微服务组件库（工业知识组件、算法组件、原理模型组件）业务运行应用创新工业安全防护工业数据建模和分析（机理建模、机器学习、可视化）工业大数据系统（工业数据清洗、管理、分析、可视化等）设备管理资源管理运维管理故障恢复设备接入协议解析边缘数据处理云基础设施（服务器、存储、网络、虚拟化）通用PaaS平台资源部署和管理应用层（工业SaaS）平台层（工业PaaS）IaaS层边缘层智能工厂建设实施步骤分解阶段一阶段二阶段三阶段四协同研发、虚拟仿真、信息安全、互联网+、大数据、工业云信息化\自动化基础PDM\ERP\MES(1)数字化车间MES(2)智能工厂MES(3)\PLM(1)数字化研发生产资源信息化工艺\装备建模精益化生产智能装备升级工艺\质量数据采集计划排产信息码应用生产可视化自动化物流精细化成本工艺\质量分析物联网\工业总线能源\排放管理智能排产工艺\材料导入智能诊断智能物流成本优化工艺\质量优化智能设计智能优化柔性制造深度协同智能决策远程运维供应链优化远程服务智能制造MES(4)\PLM(2)两化融合效益提升10-15%15-30%30-60%60-100%

基于AI框架-智能工厂远景规划全价值链全要素全产业链智能化生产网络化协同规模化定制服务和延申虚拟化管理平台网络全生命协同研发设计生产工艺优化产品质量检测企业运营决策设备运行维护数字孪生人工智能大数据边缘计算某著名企业通信LPWAN工业以太网卫星通信原材料体系生产加工体系供应链体系金融体系工艺软件数据金融虚拟资源操作顺序操作决策人原料辅材生产原料加工设备物流设备机械设备

运行环境系统整体架构ERP智慧运营CRM智慧生产任务令、生产、工艺、设备、物料、操作、环境等管理智慧控制数据收集、设备控制、工艺、能源、警报等设备级控制管理生产计划、派工、产能平衡、供应预测、拉式生产、全局优化集中收集、统一管控、决策分析、提高制造水平基于大数据的良率分析提高制造能力OASRMSPCDFSBI基于大数据实时离线日志分析，提高工艺能力基于大数据缺陷大数据分析，改善工艺流程为企业发展提供决策数据LAS智能物流工艺制程控制设备数据采集环境能源监控水电气的收集、监控、分析预测生产制造制造分析实现对生产线设备工控电脑监控，实时监测，实现无人化管理，提高人员效率，减少人员数量中间件AGV工业相机某著名企业终端冰机空压机氮气EHR搅拌机包装机堆垛机传输线机器臂…运营管理大数据中心PDMWCSWMSSCADAMES…云服务器存储和CDN数据库人工智能网站服务物理服务器负载均衡云磁盘内容分发网络对象存储只读关系型数据库MemCache服务MySQL服务应用服务简单邮件服务简单消息服务应用性能管理服务问卷调研服务某著名企业APP测试

服务通用文字识别数据标注云虚拟主机域名服务通用解决方案行业解决方案网站及部署视频云智能图像云存储分发大数据分析某著名企业App数字营销云在线教育物联网政企混合云专属服务器数据分析Kafka机器学习深度学习

ElasticsearchOLAP引擎日志服务BLS物联网服务物接入

IoTHub物解析IoTParser金融云虚拟私有网络GPU服务器*弹性IP专线和VPN*数据导入服务**Redis服务SQLServer

服务多媒体服务音视频转码音视频直播人脸识别文字识别音视频点播文档转码安全和管理云安全云监控SSL证书服务DDos防护服务涉黄涉政涉恐检测DNS智能大数据平台智能多媒体平台智能物联网平台智能化云基础设施人工智能平台游戏云时序数据库规则引擎物管理物可视计算与网络高防服务应用防火墙存储网关*应用引擎BAE共享带宽NAT网关FPGA云服务器*智能客服（夜莺）生命科学MapReduce批量计算智能推荐数据传输服务MolaDB服务站点管理云市场语音黄反识别长语音识别CloudDSP框架CloudADX框架IDmapping搜索Referer/推广API内容抽取客群洞察点击率预估商品优选/大数据舆情其他设备托管APIStore产品技术平台架构云服务工艺参数AI精准下发生产零件AI定位设备实时信息AI大数据计算预知设备状态工序1工序2工序3工序4供应商原料库PDA物耗信息统计发运定位车辆AI智能化工厂生产应用场景内物流备料看板备料信息设备管理实时分析数据存储数据管理数据挖掘生产数据AssetmanagementAssetdata机器生产线寿命预测IoT云平台服务边缘分析数据分析WRITE智能决策设备监控生产优化机器学习模型智能预测模型

双向接口大屏可视化iDS产品反馈

数字孪生轻度耦合MicroCloud3DStudio仓储系统叫料系统TPM数据清洗服务可视化呈现

READPROVISIONPROVISIONPROVISION设备模型API&ODBC&JDBC接口数据模型计算模型反向控制资产管理

资产数据

－可视化平台3D仿真技术基于AI智能数据分析模型通用摄像头采集输入工业相机采集人工拍照样本产品缺陷控制产出产品自动分类产品质量预警系统状态预测…历史累积图像数据清洗数据预处理图像预处理数据集构造归一化处理机器视觉模型与算法库动态计算引擎实时预警引擎数据管理引擎业务管理系统训练数据库目标检测特征定位特征提取图像分类图像分割图像识别缺陷检测定位引导滤波器边缘检测图像测量生产数据库双盲标注数据标注二级质检智能预分类样本生成初始模型训练引擎模型迭代优化引擎新缺陷引擎预测引擎…AI视觉生产制造应用业务模型系统总体技术架构大脑AC平台层认知层感知层算法层大数据基础云智能云BAI开放平台自然语言处理NLP知识图谱用户画像语音图像视频AR/VR机器学习深度学习大数据获取大数据标注大数据分析计算服务（CPU/GPU/FPGA）存储服务（BOS/CDN）网络服务（EIP/BLB/VPC）数字化智能工厂应用重点在数据采集方面：MES根据不同的数据、应用场景、人员能

力、设备投入等方面采取不同的数据采集方式，

主要外置采集和机联采集两种方式，无缝实时

获取各工序的产品、批次、人员、

设备、物料、环境、检测等数据，并按预设计算模型，自动统计分析，推送成现场控制、决策支持所需的信息。在质量管理方面：MES跟踪原材料进厂到成品入库的整个生产流程中的所有质量动作，对原料入库检、

首检、巡检、

自检、全检、末件检、产品入库检、成品

交收检等质检数据进行实时采集，为产品的现场

质量控制（IE）、改进设计（PE）提供数据依据。MES在生产计划完成后，通过APS自动

生成工位级作业计划和任务派工单，根据生

产设备实际加工能力的变化，制定并优化生

产的具体过程及各设备的详细操作顺序；为

了提高生产柔性，生产任务中的工艺要素，

完全按现场每个工位根据上机产品自动分配。MES管理生产订单的整个生产流程，通过对生产过程的所有异常事件（工艺、质检、物料、进度）进行实时监控，自动

反馈相关人员使其采取相应的措施，及时纠正生产过程中的错误，以保证生产流畅性和质量稳定性。在任务派工方面：在过程控制方面：建设方案智能工厂基础建设智能工厂-基础建设工艺建模工位级别控制计划

模式的工艺建模数据接口与ERP、

PLM/D、SCM/R的数据接口带主数据采集设备

的物理信息系统平台化可自定义的

工厂建模CPS工业互联工厂建模智能工厂建模工段（产线）3生产工厂1车间2工序（工步）2工序（工步）3

自定义模式的工厂

建模，能够自由搭

建流水线、流程单、

固定装配等模式下

的多类型数字工厂

模型

建立车间工段、工

序工步、设备机台、

班组人员、工艺参

数、设备参数的数

字化映射模型设备类型3参数3????

??集团公司平台化的工厂建模设备类型n工序（工步）n工段（产线）n车间n车间3参数n设备类型2设备类型1车间1工序（工步）1参数2工段（产线）2参数1工段（产线）1生产工厂n控制点A控制点X生产工厂3控制点B生产工厂2CPS物理信息系统（工业互联网）建设

生产主数据采集设备组网（触摸屏PC、无线终端PDA、条码设备、RFID）

非数字式生产设备的数字化

改造（传感器、网关）

数字式生产设备、检测设备、

环境仪表、能源仪表、工业

摄像头接入

PLC协议转换器、串口服务

器、

I/O模块、无线收发器、

无线AP

、工业交换机、路由器进行物理组网

DCS集控服务器（OPC-UA、

协议转换、负载均衡）

实时历史数据库

云端存储、云计算生产制造过程中产生的主要数据设备层控制层车间层企业层协同层现场传感器仪表工业机器人……PLCCDCS……MES（作业过程管理、数据管理、工艺管理、质量管理）等产品设计数据企业管理数据客户关系管理……网络化协同制造生产资源共享客户关系管理……工业数据采集方式工业数据采集处于工业大数据技术架构的最底层，主要以传感器为采集工具，并结合RFID、扫码枪、人机交互界面、智能终端等手段，通过直接的方式或通过PLC设备，与工业数据采集系统建立连接，再通过互联网或现场总线等技术实现原始数据的实时准确传输。DataCollector工业设备数据采集大数据基础技术平台数据处理数据存储PLC工业机器人C…工业级算法分析引擎通用搜索引擎…内存存储全文搜索TSDB…数据管理/服务资产管理/服务数据安全数据分析应用层PLC连接的信号类型数字量模拟量数字量是离散的物理量，由“0”和“1”组成，经过编码后即成为有规律的信号。例如可以将电机的启动状态认为是“1”，停止状态是“0”，或指示灯点亮状态为“1”，熄灭状态为“0”。模拟量与数字量相对应，是一些连续变化的物理量，如压力、速度、流量、、湿度等。PLC的模拟量模块采集现场传感器信号（4~20mA的电流信号或1~5V、0~10V的电压信号）后，将其量化转换为对应的数值（如0~100℃的）。智能工厂与数字化车间的层级关系智能设计智能生产智能服务智能管理生产质量管理车间设备管理工艺执行管理车间计划调度生产物流管理数字化车间2数字化车间N智能工厂数字化车间1。。。。。。指令信息反馈信息数据流系统集成智能工厂层级架构表示图生产制造物流体系销售服务生命协同层企业层车间层工厂层级控制层设备层产品设计系统集成互联互通企业视角产品视角智能数据采集系统场景示意图实时数据库防火墙流量计/电表SCADA串口服务器DCS/PLCDNC服务器某著名企业应用服务器质检设备数控机床物流设备AGV/RGV摄像头以太网I/O电子看板条码/射频个人终端电子秤地磅闪灯/蜂鸣/按钮某著名企业终端视频服务器SCADA串口服务器物联网中间件自动反馈执行数据采集处理数据业务建模应用服务提供IOT连接：生态合作，标准api，企业规则机械人GPS服务器智能工厂生产控制MES一站式生产运营管理平台▍发票管理

发票记录

收款确认▍发货管理

订单发货退货处理发货查询▍工艺管理

工艺编制

投料确认

工时核算▍生产管理

生产分类

订单投产任务派发

任务调整

进度查看▍系统管理

用户管理

角色权限

组织机构

岗位管理

系统参数

系统日志

▍基础数据

工序信息

工艺路线

客商信息

设备信息

不良原因▍订单管理

订单录入

订单下发

订单撤回

订单查询

综合管理

▍生产监控

报工监控

返修监控

外协监控

返厂监控

质检监控▍统计分析

入库查询

成本核算

人员统计

设备统计▍外协管理

外协发货

外协收货

外协检验

外协监控▍质量管理

过程检验

外协检验

成品检验

质检监控在线操作实时跟踪过程透明量化绩效项目管理产品追溯ERP与MES集成控制流程ERP（）MES

工序资料资源档案部门/人员档案存货分类/档案基础数据销售预测销售订单MPS/MRP采购/委外工厂设置生产流程工作班组生产调度生产订单订单信息生产调度批次拆分生产工单材料入库材料出库生产现场仓（MES）材料收发参照调拨出库材料耗用投料站...基础数据同步生产过数站品质检验站产品追溯档案OQC/FQC/IPOC/MRB产成品入库产成品入库单物料消耗/批次信息仓库（）有限排产成本管理工序报工数据工序转移单工时记录单MES应用统一接口WebServiceMES支持生产现场的各种硬件设备，实现信息融合控制装置界面服务用户画面(UI)服务异常警报

处理服务报表处理

服务企业应用界面服务事件处理服务系统管理服务数据模型及数据库底层自动化驱动与控制接口用户层与业务逻辑接口转换生产订单物料管理质量管理生产控制设备管理数据采集信息广播配方管理称量管理人员管理中央监控用户界面展示行业解决方案应用套件生产信息系统核心业务数据流程车载控制系统物流路径配置物流任务执行设备任务管理车辆调度作业管理路径规划交通控制车辆控制物流任务管理充电管理AGV调度系统车辆管理系统物流任务管理设备任务执行物流路径规划配料任务CRMSRM客户供应商销售订单采购订单机械手PLC专机PLC激光刻字整机测试智能料仓PDM ERPMES（合并系统）MES（2线）

工艺管理 生产订单 产品管理 生产工单 夹具任务 生产任务WCSRCS（AGV）PCS以产线MES为核心，承接合并系统订单、工单，通过PCS、WCS、RCS控制系统驱动产线、AGV、夹具库的任务执行，实现2产线智能、柔性、无忧、精益生产。主线/支线APS系统·APS系统可以改善库存控制，大幅降低原料与中间制品的库存量，减小流动资金占用率；·提高企业运作管理水平，建立一种可复制可扩展的生产运营管理规范；·高效实用的应急处理模块和方案，适应企业快速多变的订单和生产变动。智能计划多层次应用：从手工计划到高级排程01LRP03APS02MPSMRP智能计划12301LRP批次计划02MPS/MRP主/需求规划以“单”为中心，按“单”占用供应的批次计划方法按时间顺序对“料”进行整体供需平衡的计划方法03APS有限排产基于产能约束限制的计划方法+支持从简单的批次计划、物料需求计划到能力约束计划等多层次计划方式，适应不同阶段、不同层次的组织计划要求。智能仓储管理可向前后端进行延伸管控仓库作业的可追溯货主、供应商、客户、生产车间等，通过系统进行业务串联；各业务参与方可登录系统，查找各自需要信息；可通过权限控制，保障数据安全；单据流，可追溯性强；允跟踪号，对每笔仓库作业全程跟踪；各节点有对应单据可供追溯；外部软件功能外部硬件设备WMS系统智能化作业模式标准化接口规范；B/S展示，C/S底层架构，可集成性强，适用性好；与仓库硬件的高度集成化；信息集成与数据交互根据设定规则，由系统指定最优作业方法；流程的个性化定义以及执行；智能监控，并及时给予提示，避免漏单等现象的发生；发出指令确认价格与仓配中心结算货主货物出入库的执行方与运输环节对接费用计算，与货主结算仓配中心结果反馈接收/发送货物与货主结算供应商/客户收发货指令结果反馈服务反馈收发货通知产品质量管理体系的系统架构ERP系统质量检验标准设置质量管控标准设置业务处理与质量检验管理采购到货完工下线销售发退货在库不良管控质检结果与业务处理仓库出入库作业条码应用与管控业务与物控管理质量分析与改善管理质量追溯管理供应商考核管理生产订单管理车间管理工序检验管理WMS系统MES系统从生产业务到车间现场管理从仓库业务到现场管理工序检验与数据采集管理PLC设备集成与工序质量管控生产制程的加工工艺标准与品质管控标准执行控制行动计划生产制程的设备、班组、加工工艺信息等生产制程的物控管理SPC分析与改善管理生产制程不良品管理质量追溯信息提交面向业务与制程的质量追溯体系零部件加工组装加工铸造机加热处理组装线产品序列号与零部件序列号、批次关联管控零部件序列号、批次与生产设备关联管控零部件序列号、批次与作业人员关联管控产品及零部件关键工序加工工艺信息的采集、管控MES系统与生产制程管控仓库作业物控与条码、WMS系统管理1423＋收货与仓储管理＋采购入库＋其他入库＋上架管理＋货物盘点＋领料与配送管理＋下架拣货＋生产调拨＋看板配送＋其他出库＋完工与入库管理＋完工装箱＋完工入库＋仓库装箱＋其他入库＋发货与出库管理＋下架拣货＋发货装箱＋销售出库＋其他出库MES系统管理质量追溯应用供应商送货客户收货区供应商发货区送货自动发运暂收区塑件加工油漆件喷涂总成件装配电子货架备料区条码打印下线清单打印下线采集下线采集自动发运安全库存上料收货批生产批发货批借助条码\RFID识别技术将采购、生产、销售、售后过程进行批次管控，实现产品全生命量追溯。智能工厂生产可视化生产制造过程中产生的主要数据工厂设备及生产数据源将数据抽取出，并整合企业CCR室或管理层分析应用中间层数据库对数据进行，梳理，合并，应用MES的生产数据对企业其他应用系统数据进行重组，将生产细节数据与企业运营数据良好对接。重新展示数据