智能工廠建設(shè)主要模式

1、智能工廠建設(shè)的主要模式及國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀2018-08-21智能工廠是實(shí)現(xiàn)智能制造的重要載體,主要通過構(gòu)建智能化生產(chǎn)系統(tǒng).網(wǎng)絡(luò)化分布生產(chǎn)設(shè)施,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的智能化。智能工廠 已經(jīng)具有了自主能力,可采集.分析.判斷.規(guī)劃；通過整體可 視技術(shù)進(jìn)行推理預(yù)測(cè),利用仿真及多媒體技術(shù),將實(shí)境擴(kuò)增展示 設(shè)計(jì)與制造過程。系統(tǒng)中各組成部分可自行組成最佳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)， 具備協(xié)調(diào).重組及擴(kuò)充特性。已系統(tǒng)具備了自我學(xué)習(xí).自行維護(hù) 能力。因此,智能工廠實(shí)現(xiàn)了人與機(jī)器的相互協(xié)調(diào)合作,其本質(zhì)智能工廠體系架構(gòu)預(yù)控弍昔瘓 值懇化骨隻 敬璉化產(chǎn)品主命周期 工藝方案fb*化自動(dòng)配送agv 數(shù)痔可ifi況 疋少aw【p環(huán)機(jī)u理駅晞變 變作

2、內(nèi)容轉(zhuǎn)變 舫增高圾囪位 節(jié)省低級(jí)囪位管理囪位 技術(shù)崗位 提作崗位是人機(jī)交互?，F(xiàn)代化工廠ssu理能設(shè)備引人 設(shè)備狀邀監(jiān)控 設(shè)備生產(chǎn)柔性化 維護(hù)保養(yǎng)佰愿化智能工廠主要建設(shè)模式由于各個(gè)行業(yè)生產(chǎn)流程不同，加上各個(gè)行業(yè)智能化情況不同，智能工廠有以下幾個(gè)不同的建設(shè)模式。第一種模式是從生產(chǎn)過程數(shù)字化到智能工廠。在石化、鋼鐵、冶金、建材、紡織、造紙、食品等流程制造領(lǐng)域,企業(yè)發(fā)展智能制造的內(nèi)在動(dòng)力在于產(chǎn)品品質(zhì)可控，側(cè)重從生產(chǎn)數(shù)字化建設(shè) 起步，基于品控需求從產(chǎn)品末端控制向全流程控制轉(zhuǎn)變。因此其智能工廠建設(shè)模式為：一是推進(jìn)生產(chǎn)過程數(shù)字化,在生產(chǎn)制造.過程管理等單個(gè)環(huán)節(jié)信息化系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)上f構(gòu)建覆蓋全流程 的動(dòng)態(tài)透

3、明可追溯體系,基于統(tǒng)一的可視化平臺(tái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)全 過程跨部門協(xié)同控制；二是推進(jìn)生產(chǎn)管理一體化，搭建企業(yè)cps 系統(tǒng)，深化生產(chǎn)制造與運(yùn)營(yíng)管理采購(gòu)銷售等核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成, 促進(jìn)企業(yè)內(nèi)部資源和信息的整合和共享;三是推進(jìn)供應(yīng)鏈協(xié)同化，于原材料采購(gòu)和配送需求，將cps系統(tǒng)拓展至供應(yīng)商和物流企 業(yè),橫向集成供應(yīng)商和物料配送協(xié)同資源和網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)外部原材 料供應(yīng)和內(nèi)部生產(chǎn)配送的系統(tǒng)化、流程化，提高工廠內(nèi)外供應(yīng)鏈 運(yùn)行效率；四是整體打造大數(shù)據(jù)化智能工廠,推進(jìn)端到端集成, 開展個(gè)性化定制業(yè)務(wù)。第二種模式是從智能制造生產(chǎn)單元（裝備和產(chǎn)品）到智能工廠。在機(jī)械、汽車、航空、船舶、輕工、家用電器和電子信息等離散 制造領(lǐng)域

4、，企業(yè)發(fā)展智能制造的核心目的是拓展產(chǎn)品價(jià)值空間， 側(cè)重從單臺(tái)設(shè)備自動(dòng)化和產(chǎn)品智能化入手，基于生產(chǎn)效率和產(chǎn)品 效能的提升實(shí)現(xiàn)價(jià)值增長(zhǎng)。因此其智能工廠建設(shè)模式為：一是推 進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備（生產(chǎn)線）智能化,通過引進(jìn)各類符合生產(chǎn)所需的智能裝備,建立基于cps系統(tǒng)的車間級(jí)智能生產(chǎn)單元f提高精準(zhǔn)制 造.敏捷制造能力。二是拓展基于產(chǎn)品智能化的增值服務(wù)f利用 產(chǎn)品的智能裝置實(shí)現(xiàn)與cps系統(tǒng)的互聯(lián)互通，支持產(chǎn)品的遠(yuǎn)程故 障診斷和實(shí)時(shí)診斷等服務(wù)；三是推進(jìn)車間級(jí)與企業(yè)級(jí)系統(tǒng)集成,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)的無縫集成和上下游企業(yè)間的信息共享,開展基于橫向價(jià)值網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同創(chuàng)新。智能工廠實(shí)現(xiàn)服務(wù)化轉(zhuǎn)型,提高產(chǎn)業(yè)效率和核心競(jìng)爭(zhēng)力。例如，廣州數(shù)

5、控通過利用工業(yè)以太網(wǎng)將單元級(jí)的傳感器、工業(yè)機(jī) 器人、數(shù)控機(jī)床，以及各類機(jī)械設(shè)備與車間級(jí)的柔性生產(chǎn)線總控 制臺(tái)相連，利用以太網(wǎng)將總控臺(tái)與企業(yè)管理級(jí)的各類服務(wù)器相連, 再通過互聯(lián)網(wǎng)將企業(yè)管理系統(tǒng)與產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)相連，打通了 產(chǎn)品全生命周期各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)通道，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù) 采集分析和故障監(jiān)測(cè)診斷。三一重工的18號(hào)廠房是總裝車間， 有混凝土機(jī)械、路面機(jī)械、港口機(jī)械等多條裝配線，通過在生產(chǎn) 車間建立部件工作中心島，即單元化生產(chǎn)，將每一類部件從 生產(chǎn)到下線所有工藝集中在一個(gè)區(qū)域內(nèi)，猶如在一個(gè)獨(dú)立的島 嶼內(nèi)完成全部生產(chǎn)。這種組織方式，打破了傳統(tǒng)流程化生產(chǎn)線 呈直線布置的弊端,在保證結(jié)構(gòu)件制造工藝

6、不改變、生產(chǎn)人員不 增加的情況下，實(shí)現(xiàn)了減少占地面積、提高生產(chǎn)效率、降低運(yùn)行 成本的目的。目前，三一重工已建成車間智能監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和刀具管 理系統(tǒng)、公共制造資源定位與物料跟蹤管理系統(tǒng)、計(jì)劃、物流、質(zhì)量管控系統(tǒng)、生產(chǎn)控制中心（pcc沖央控制系統(tǒng)等智能系統(tǒng),還與其他單位共同研發(fā)了智能上下料機(jī)械手、基于dnc系統(tǒng)的 車間設(shè)備智能監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、智能化立體倉(cāng)庫(kù)與agv運(yùn)輸軟硬件系 統(tǒng)、基于rfid設(shè)備及無線傳感網(wǎng)絡(luò)的物料和資源跟蹤定位系統(tǒng)、 高級(jí)計(jì)劃排程系統(tǒng)（aps ）、制造執(zhí)行系統(tǒng)（mes ）、物流執(zhí)行 系統(tǒng)（les ）、在線質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)（spc ）、生產(chǎn)控制中心管理決 策系統(tǒng)等關(guān)鍵核心智能裝置，實(shí)現(xiàn)了對(duì)制造

7、資源跟蹤、生產(chǎn)過程 監(jiān)控，計(jì)劃、物流、質(zhì)量集成化管控下的均衡化混流生產(chǎn)。第三種模式是從個(gè)性化定制到互聯(lián)工廠。在家電、服裝、家居等 距離用戶最近的消費(fèi)品制造領(lǐng)域，企業(yè)發(fā)展智能制造的重點(diǎn)在于 充分滿足消費(fèi)者多元化需求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)，側(cè)重通過 互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)開展大規(guī)模個(gè)性定制模式創(chuàng)新。因此其智能工廠建設(shè) 模式為：一是推進(jìn)個(gè)性化定制生產(chǎn),引入柔性化生產(chǎn)線,搭建互 聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),促進(jìn)企業(yè)與用戶深度交互.廣泛征集需求f基于需求 數(shù)據(jù)模型開展精益生產(chǎn)；二是推進(jìn)設(shè)計(jì)虛擬化,依托互聯(lián)網(wǎng)逆向 整合設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),打通設(shè)計(jì).生產(chǎn).服務(wù)數(shù)據(jù)鏈,采用虛擬仿真技 術(shù)優(yōu)化生產(chǎn)工藝；三是推進(jìn)制造網(wǎng)絡(luò)協(xié)同化,變革傳統(tǒng)垂直組織 模式,

8、以扁平化.虛擬化新型制造平臺(tái)為紐帶集聚產(chǎn)業(yè)鏈上下游 資源,發(fā)展遠(yuǎn)程定制異地設(shè)計(jì).當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造新模 式。二.國(guó)內(nèi)外智能工廠建設(shè)的現(xiàn)狀 近年來,全球各主要經(jīng)濟(jì)體都在大力推進(jìn)制造業(yè)的復(fù)興。在工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等熱潮下，全球眾多優(yōu)秀制造 企業(yè)都開展了智能工廠建設(shè)實(shí)踐。例如，西門子安貝格電子工廠實(shí)現(xiàn)了多品種工控機(jī)的混線生產(chǎn)；fanuc公司實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人和伺服電機(jī)生產(chǎn)過程的高度自動(dòng)化和智能化,并利用自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在車間內(nèi)的各個(gè)智能制造單元之 間傳遞物料,實(shí)現(xiàn)了最高720小時(shí)無人值守；施耐德電氣實(shí)現(xiàn)了 電氣開關(guān)制造和包裝過程的全自動(dòng)化；美國(guó)哈雷戴維森公司廣泛 利用以加工中心和機(jī)器

9、人構(gòu)成的智能制造單元，實(shí)現(xiàn)大批量定制; 三菱電機(jī)名古屋制作所采用人機(jī)結(jié)合的新型機(jī)器人裝配產(chǎn)線,實(shí) 現(xiàn)從自動(dòng)化到智能化的轉(zhuǎn)變，顯著提高了單位生產(chǎn)面積的產(chǎn)量； 全球重卡巨頭man公司搭建了完備的廠內(nèi)物流體系，利用agv 裝載進(jìn)行裝配的部件和整車，便于靈活調(diào)整裝配線，并建立了物 料超市，取得明顯成效。當(dāng)前，我國(guó)制造企業(yè)面臨著巨大的轉(zhuǎn)型壓力。一方面，勞動(dòng)力成 本迅速攀升、產(chǎn)能過剩、競(jìng)爭(zhēng)激烈、客戶個(gè)性化需求日益增長(zhǎng)等 因素，迫使制造企業(yè)從低成本競(jìng)爭(zhēng)策略轉(zhuǎn)向建立差異化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。 在工廠層面，制造企業(yè)面臨著招工難，以及缺乏專業(yè)技師的巨大 壓力，必須實(shí)現(xiàn)減員增效，迫切需要推進(jìn)智能工廠建設(shè)。另一方 面，物聯(lián)網(wǎng)、

10、協(xié)作機(jī)器人、增材制造、預(yù)測(cè)性維護(hù)、機(jī)器視覺等 新興技術(shù)迅速興起，為制造企業(yè)推進(jìn)智能工廠建設(shè)提供了良好的 技術(shù)支撐。再加上國(guó)家和地方政府的大力扶持，使各行業(yè)越來越 多的大中型企業(yè)開啟了智能工廠建設(shè)的征程。我國(guó)汽車、家電、軌道交通、食品飲料、制藥、裝備制造、家居 等行業(yè)的企業(yè)對(duì)生產(chǎn)和裝配線進(jìn)行自動(dòng)化、智能化改造,以及建 立全新的智能工廠的需求十分旺盛，涌現(xiàn)出海爾、美的、東莞勁 勝、尚品宅配等智能工廠建設(shè)的樣板。例如，海爾佛山滾筒洗衣機(jī)工廠可以實(shí)現(xiàn)按訂單配置、生產(chǎn)和裝 配，采用高柔性的自動(dòng)無人生產(chǎn)線，廣泛應(yīng)用精密裝配機(jī)器人， 采用mes系統(tǒng)全程訂單執(zhí)行管理系統(tǒng)，通過rfid進(jìn)行全程追溯， 實(shí)現(xiàn)了機(jī)機(jī)

11、互聯(lián)、機(jī)物互聯(lián)和人機(jī)互聯(lián)；尚品宅配實(shí)現(xiàn)了從款式 設(shè)計(jì)到構(gòu)造尺寸的全方位個(gè)性定制，建立了高度智能化的生產(chǎn)加 工控制系統(tǒng)，能夠滿足消費(fèi)者個(gè)性化定制所產(chǎn)生的特殊尺寸與構(gòu) 造板材的切削加工需求；東莞勁勝全面采用國(guó)產(chǎn)加工中心、國(guó)產(chǎn) 數(shù)控系統(tǒng)和國(guó)產(chǎn)工業(yè)軟件，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和車間聯(lián) 網(wǎng)，建立了工廠的數(shù)字映射模型(digital twin ),構(gòu)建了手機(jī) 殼加工的智能工廠。但是，我國(guó)制造企業(yè)在推進(jìn)智能工廠建設(shè)方面,還存在諸多問題與誤區(qū)：盲目購(gòu)買自動(dòng)化設(shè)備和自動(dòng)化產(chǎn)線。很多制造企業(yè)仍然認(rèn)為 推進(jìn)智能工廠就是自動(dòng)化和機(jī)器人化，盲目追求黑燈工廠，推進(jìn)單工位的機(jī)器人改造，推行機(jī)器換人,上馬只能加工或裝配單一

12、產(chǎn)品的剛性自動(dòng)化生產(chǎn)線。只注重購(gòu)買高端數(shù)控設(shè)備,但卻沒有配備相應(yīng)的軟件系統(tǒng)。尚未實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和車間聯(lián)網(wǎng)。企業(yè)在購(gòu)買設(shè)備時(shí)沒有要求開放數(shù)據(jù)接口,大部分設(shè)備還不能自動(dòng)采集數(shù)據(jù),沒有實(shí)現(xiàn)車間聯(lián)網(wǎng)。目前，各大自動(dòng)化廠商都有自己的工業(yè)總線和通信協(xié)議，opc ua標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用還不普及。工廠運(yùn)營(yíng)層還是黑箱。在工廠運(yùn)營(yíng)方面還缺乏信息系統(tǒng)支撐, 車間仍然是一個(gè)黑箱，生產(chǎn)過程還難以實(shí)現(xiàn)全程追溯,與生產(chǎn)管 理息息相關(guān)的制造bom數(shù)據(jù)、工時(shí)數(shù)據(jù)也不準(zhǔn)確。 設(shè)備績(jī)效不高。生產(chǎn)設(shè)備沒有得到充分利用,設(shè)備的健康狀 態(tài)未進(jìn)行有效管理，常常由于設(shè)備故障造成非計(jì)劃性停機(jī)，影 響生產(chǎn)。 依然存在大量信息化孤島和自動(dòng)化孤島。智能工廠建設(shè)涉及到 智能裝備、自動(dòng)化控制、傳感器、工業(yè)軟件等領(lǐng)域的供應(yīng)商,集 成難度很大。很多企業(yè)不僅存在諸多信息孤島，也存在很多自動(dòng) 化孤島,自動(dòng)化生產(chǎn)線沒有進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)