基于工業(yè)4.0打造中國(guó)特色的智能工廠

1、目錄工業(yè)工業(yè)4.0 4.0 打造中國(guó)特色的智能工廠打造中國(guó)特色的智能工廠1234“工業(yè)工業(yè)4.04.0”的國(guó)內(nèi)外戰(zhàn)略的國(guó)內(nèi)外戰(zhàn)略剖析剖析創(chuàng)新打造中國(guó)特色的智能工廠創(chuàng)新打造中國(guó)特色的智能工廠工業(yè)工業(yè)4.04.0的現(xiàn)狀及典型案例的現(xiàn)狀及典型案例中國(guó)工業(yè)向工業(yè)中國(guó)工業(yè)向工業(yè)4.04.0轉(zhuǎn)型之路轉(zhuǎn)型之路1.德國(guó)工業(yè)4.0概念Cyber-Physical System，CPS“智能工廠” “智能生產(chǎn)”主要涉及整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動(dòng)以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用等。重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)。信息物理（融合）系統(tǒng)2.美國(guó)GE工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念通用電氣（GE）20

2、12年秋季提出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（Industrial Internet）概念，希望通過生產(chǎn)設(shè)備與IT相融合，目標(biāo)是通過高性能設(shè)備、低成本傳感器、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)收集及分析技術(shù)等的組合，大幅提高現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)的效率并創(chuàng)造新產(chǎn)業(yè)。3.中國(guó)兩化融合的戰(zhàn)略兩化深度融合的概念 在兩化深度融合專項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃中指出，總體行動(dòng)目標(biāo)為：面向國(guó)民經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)領(lǐng)域智能制造需求，創(chuàng)新智能制造裝備產(chǎn)品，提高重大成套設(shè)備及生產(chǎn)線系統(tǒng)集成水平。加快工業(yè)機(jī)器人、增材制造等先進(jìn)制造技術(shù)在生產(chǎn)過程中應(yīng)用。培育數(shù)字化車間、智能工廠，推廣智能制造生產(chǎn)模式。主要可分為： 1）推動(dòng)智能制造生產(chǎn)模式的集成應(yīng)用 逐步推廣重點(diǎn)行業(yè)數(shù)字化車間，開展智能工廠試點(diǎn)建

3、設(shè)，探索全業(yè)務(wù)鏈綜合集成的路徑和方法。選擇有條件的產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，開展智能制造示范試驗(yàn)區(qū)建設(shè)。 2）推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域的集成創(chuàng)新和應(yīng)用。 實(shí)施物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展專項(xiàng)，在重點(diǎn)行業(yè)組織開展試點(diǎn)示范，以傳感器和傳感器網(wǎng)絡(luò)、RFID、工業(yè)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用為切入點(diǎn)，重點(diǎn)支持生產(chǎn)過程控制、生產(chǎn)環(huán)境檢測(cè)、制造供應(yīng)鏈跟蹤、遠(yuǎn)程診斷管理等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益提升、安全生產(chǎn)和節(jié)能減排。 由此可見，中美德三國(guó)工業(yè)信息化的共同聚焦點(diǎn)，在于智能工廠。二、創(chuàng)新打造中國(guó)特色的智能工廠1 1）智能的設(shè)備互聯(lián)互通）智能的設(shè)備互聯(lián)互通2 2）智能的計(jì)劃排產(chǎn)）智能的計(jì)劃排產(chǎn)3 3）智能化的生產(chǎn)協(xié)同）智能化的生產(chǎn)協(xié)同4 4）智能化的生產(chǎn)資源管

4、理）智能化的生產(chǎn)資源管理5 5）智能化的決策支持）智能化的決策支持智能工廠組成-4層19個(gè)模塊基礎(chǔ)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理管理決策支持決策支持系統(tǒng)接口系統(tǒng)接口程序傳輸程序傳輸對(duì)刀儀聯(lián)對(duì)刀儀聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)數(shù)據(jù)自動(dòng)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集采集3D3D車間車間質(zhì)量管理質(zhì)量管理物料管理物料管理工具管理工具管理設(shè)備管理設(shè)備管理程序管理程序管理程序編輯程序編輯仿真仿真文檔管理文檔管理計(jì)劃管理計(jì)劃管理高級(jí)排產(chǎn)高級(jí)排產(chǎn)作業(yè)管理作業(yè)管理協(xié)同制造協(xié)同制造平臺(tái)平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)信息現(xiàn)場(chǎng)信息管理管理展現(xiàn)集成展現(xiàn)集成部分?jǐn)?shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集部分資源管理資源管理部分生產(chǎn)管理生產(chǎn)管理部分智能工廠應(yīng)用場(chǎng)景集成端口集成端口計(jì)劃管理計(jì)劃管理ASPASP高級(jí)排產(chǎn)高級(jí)排產(chǎn)作

5、業(yè)管理作業(yè)管理協(xié)同制造平臺(tái)協(xié)同制造平臺(tái)輸入輸出輸入輸出決策支持決策支持文檔管理文檔管理物料管理物料管理Smart Crib Smart Crib 刀具管刀具管理理NCNC程序管理程序管理網(wǎng)絡(luò)傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸EDITEDIT編輯與仿真編輯與仿真對(duì)刀儀聯(lián)網(wǎng)對(duì)刀儀聯(lián)網(wǎng)3D3D虛擬單間虛擬單間人員管理人員管理流程管理流程管理人員管理人員管理設(shè)備能力管理設(shè)備能力管理工序工時(shí)管理工序工時(shí)管理工廠日歷工廠日歷權(quán)限管理權(quán)限管理現(xiàn)場(chǎng)管理現(xiàn)場(chǎng)管理設(shè)備管理設(shè)備管理機(jī)床監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集機(jī)床監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集質(zhì)量管理質(zhì)量管理1）智能的設(shè)備互聯(lián)互通*設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化分布式通訊：所有的頂層設(shè)備進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)、集中控制，形成設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化分布式通訊。

6、 *加工程序集中式管理：可以直接瀏覽NC、TXT、DOC、BMP、PDF、 Autocad、Solidworks、CATIA、PRO/E、UG等多種數(shù)據(jù)文件，對(duì)CATIA 、PRO/E、UG等三維圖形文件能直接進(jìn)行縮放、旋轉(zhuǎn)、平移、剖切。程序作為數(shù)控車間最重要的技術(shù)文件，是數(shù)字化車間里面重要的一環(huán)，支持權(quán)限管理、流程管理、版本管理、信息管理等。 *程序虛擬化制造：在系統(tǒng)模擬制造過程，5軸刀位軌跡和3軸實(shí)體的動(dòng)態(tài)模擬功能，將程序錯(cuò)誤最大程度地避免在虛擬制造環(huán)境。 *智能化的數(shù)據(jù)采集：通過實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、客觀、自動(dòng)的數(shù)據(jù)采集，對(duì)不同設(shè)備進(jìn)行監(jiān)管。 *生產(chǎn)工藝參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、動(dòng)態(tài)預(yù)警：通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的形

7、式對(duì)熔煉、壓鑄、熱處理、涂裝、X光機(jī)、圖像識(shí)別系統(tǒng)等數(shù)字化設(shè)備進(jìn)行采集與管理，包括采集設(shè)備基本狀態(tài)、各類工藝過程數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、動(dòng)態(tài)預(yù)警、過程記錄分析等功能。2）智能的計(jì)劃排產(chǎn)支持多種高級(jí)自動(dòng)排產(chǎn)算法，具有按交貨期、精益生產(chǎn)、生產(chǎn)周期、最優(yōu)庫存、同一裝夾優(yōu)先、已投產(chǎn)訂單優(yōu)先等多種排產(chǎn)方式，可最大程度地滿足各類復(fù)雜的排產(chǎn)要求。圖形化的界面使排產(chǎn)形象直觀，通過手工拖拽就可調(diào)整計(jì)劃，易于掌握和使用。3）智能化的生產(chǎn)協(xié)同基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理計(jì)劃和調(diào)度管理計(jì)劃和調(diào)度管理決策支持決策支持計(jì)劃和調(diào)度管理計(jì)劃和調(diào)度管理作業(yè)管理作業(yè)管理物料管理物料管理工具管理工具管理文檔管理文檔管理零件工序零件工序流動(dòng)卡

8、流動(dòng)卡生產(chǎn)計(jì)劃生產(chǎn)計(jì)劃生產(chǎn)計(jì)劃生產(chǎn)計(jì)劃班組計(jì)劃班組計(jì)劃POMPOM數(shù)據(jù)接口數(shù)據(jù)接口作業(yè)派工作業(yè)派工配送物料配送物料配料出庫配料出庫刀具準(zhǔn)備刀具準(zhǔn)備刀具組裝刀具組裝工裝工裝/ /刀具配送刀具配送程序編制程序編制程序下發(fā)程序下發(fā)審核流程審核流程物料配送物料配送計(jì)劃計(jì)劃工裝、刀具工裝、刀具準(zhǔn)備清單準(zhǔn)備清單組合刀具信組合刀具信用單用單毛坯材料毛坯材料配送單配送單項(xiàng)目管理項(xiàng)目管理EPREPR接口接口高級(jí)撐產(chǎn)高級(jí)撐產(chǎn)任務(wù)接受任務(wù)接受文檔瀏覽文檔瀏覽信息反饋信息反饋現(xiàn)場(chǎng)信息管理現(xiàn)場(chǎng)信息管理自動(dòng)采集自動(dòng)采集質(zhì)量管理質(zhì)量管理計(jì)劃管理計(jì)劃管理?xiàng)l碼掃描條碼掃描檢查計(jì)劃?rùn)z查計(jì)劃?rùn)z查記錄檢查記錄設(shè)備運(yùn)行信息設(shè)備運(yùn)行信息

9、質(zhì)量檢驗(yàn)質(zhì)量檢驗(yàn)在制品臺(tái)賬在制品臺(tái)賬完工入庫完工入庫計(jì)劃制定情況計(jì)劃制定情況生產(chǎn)準(zhǔn)備情況生產(chǎn)準(zhǔn)備情況計(jì)劃執(zhí)行情況計(jì)劃執(zhí)行情況產(chǎn)品質(zhì)量信息產(chǎn)品質(zhì)量信息庫存成本統(tǒng)計(jì)庫存成本統(tǒng)計(jì)實(shí)實(shí)際際加加工工反反饋饋物料管理物料管理檢驗(yàn)記錄檢驗(yàn)記錄4）智能化的生產(chǎn)資源管理包含：生產(chǎn)資源（物料、刀具、量具、夾具）出入庫、查詢、盤點(diǎn)、報(bào)損、并行準(zhǔn)備、切削專家?guī)?、統(tǒng)計(jì)分析等功能，實(shí)現(xiàn)庫存的精益化管理。5）智能化的決策支持 提供各種直觀的統(tǒng)計(jì)、分析報(bào)表，為相關(guān)人員決策提供幫助，包括計(jì)劃制訂情況、計(jì)劃執(zhí)行情況、質(zhì)量情況、庫存情況等。同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)用戶在手機(jī)、IPAD等移動(dòng)設(shè)備上對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況、設(shè)備運(yùn)行情況、質(zhì)量情況的數(shù)據(jù)瀏覽

10、、異常處理。三、典型案例分享u案例1：河南平原光電有限公司u案例2：海爾模具有限公司u案例3：中信戴卡股份有限公司 MES上線后，實(shí)現(xiàn)了程序自動(dòng)修改、刀具參數(shù)自動(dòng)傳輸、準(zhǔn)備工作現(xiàn)場(chǎng)反饋同步展示。同時(shí)，通過協(xié)同平臺(tái)進(jìn)行可視化管理，通過紅綠燈看板直觀顯示各項(xiàng)任務(wù)的完成情況，包括程序、刀具、電極準(zhǔn)備的階段信息，如程序編制完成，程序格式轉(zhuǎn)換完成，刀具配送完成，電極完工、配送等信息，提高現(xiàn)場(chǎng)管理效率，并集成短信平臺(tái)對(duì)任務(wù)進(jìn)行催辦。總結(jié)智慧工廠目標(biāo)完成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)改造的企業(yè)，是全價(jià)值鏈數(shù)字化的、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型的企業(yè)。首先，企業(yè)實(shí)時(shí)掌握完整的內(nèi)部數(shù)據(jù)：人的數(shù)據(jù)（過去的管理軟件已能實(shí)現(xiàn)但現(xiàn)在能更廉價(jià)便捷），機(jī)器設(shè)備

11、的運(yùn)行數(shù)據(jù)（過去有限掌握）；其次，實(shí)時(shí)掌握供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)的完整數(shù)據(jù)（過去有限掌握）；第三，實(shí)時(shí)掌握客戶/消費(fèi)者的完整數(shù)據(jù)（過去有限掌握）?，F(xiàn)在，無處不在的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，使企業(yè)可以低成本對(duì)接消費(fèi)者和渠道商，采集并分析各環(huán)節(jié)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到銷售的全生命周期管理。射頻技術(shù)和傳感器（單價(jià)已經(jīng)降到了100美元以下）的普及，使得企業(yè)能夠?qū)C(jī)器運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，實(shí)時(shí)了解工廠的運(yùn)作情況，實(shí)現(xiàn)過去求之不得的精細(xì)化運(yùn)營(yíng)。ERPERP是英文EnterpriseResourcePlanning(企業(yè)資源計(jì)劃)的簡(jiǎn)寫。指建立在信息技術(shù)基礎(chǔ)上，以系統(tǒng)化的管理思想為企業(yè)決策層及員工提供決策運(yùn)行手段的管理平臺(tái)。

12、制造執(zhí)行系統(tǒng) (Manufacturing Execution System ）MES定義MES的定義：“MES能通過信息傳遞對(duì)從訂單下達(dá)到產(chǎn)品完成的整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化管理。當(dāng)工廠發(fā)生實(shí)時(shí)事件時(shí)，MES能對(duì)此及時(shí)做出反應(yīng)、報(bào)告，并用當(dāng)前的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)對(duì)它們進(jìn)行指導(dǎo)和處理。這種對(duì)狀態(tài)變化的迅速響應(yīng)使MES能夠減少企業(yè)內(nèi)部沒有附加值的活動(dòng)，有效地指導(dǎo)工廠的生產(chǎn)運(yùn)作過程，從而使其既能提高工廠及時(shí)交貨能力，改善物料的流通性能，又能提高生產(chǎn)回報(bào)率。MES還通過雙向的直接通訊在企業(yè)內(nèi)部和整個(gè)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中提供有關(guān)產(chǎn)品行為的關(guān)鍵任務(wù)信息?！遍_發(fā)MES的環(huán)境和工具有哪些?一, 工具及環(huán)境 1 開工具很多,看你熟悉

13、那塊,如果都不熟悉,那就選簡(jiǎn)單的 VS(C#); 2 操作系統(tǒng)當(dāng)然是 windows; 3 需要選擇數(shù)據(jù)庫, 比如 SQL SERVER ; 如果估計(jì)數(shù)據(jù)量比較大(比如每年超億條記錄),建議選ORACLE, 一般建議用ORACLE;4 其他開發(fā)設(shè)計(jì)或管理工具, 比如POWERDESIGN(數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)), SVN(代碼管理)等 二, 思路 1 了解下MES的基本概念和功能; 2 了解清楚公司內(nèi)部的MES功能需求; 3 現(xiàn)在的MES一般都會(huì)運(yùn)用條形碼RFIDRF等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù), 實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí),可移動(dòng),精確的操作, 所以要了解下這方面的技術(shù)和設(shè)備 圖1 SIMATIC IT整體結(jié)構(gòu)圖2 西門子MES系統(tǒng)與

14、PLM和ERP系統(tǒng)的集成方案SIEMENS SIMATIC IT平臺(tái)的功能與技術(shù)特點(diǎn)。 一個(gè)成熟的MES系統(tǒng)必須滿足以下三個(gè)非常重要的功能： 第一：全方位的數(shù)據(jù)集成。一是把生產(chǎn)線上所有的機(jī)器狀態(tài)、質(zhì)量情況、生產(chǎn)過程、物料信息等集成到MES平臺(tái)中，這是從下到上的集成，二是從上到下的集成，例如集成ERP、PLM等系統(tǒng)，集成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，配方、工藝流程、質(zhì)量參數(shù)等。因此，MES必須有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)集成功能，實(shí)時(shí)把生產(chǎn)線上的數(shù)據(jù)，以及商務(wù)流數(shù)據(jù)歸納到MES平臺(tái)中。 第二：強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析。采集到了數(shù)據(jù)后，MES需要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行有目標(biāo)的分析，將實(shí)時(shí)反饋的數(shù)據(jù)和商務(wù)系統(tǒng)的指導(dǎo)數(shù)據(jù)歸類、總結(jié)，生成生產(chǎn)監(jiān)控的指標(biāo)。把

15、實(shí)時(shí)反饋的數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)要求的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果沒有差距則綠燈，有一些差距則黃燈，差距較大就是紅燈。所以MES系統(tǒng)需要有非常強(qiáng)大的分析能力，能快速將清晰、總結(jié)性的分析報(bào)告提供給生產(chǎn)管理者和企業(yè)決策人士。 第三：有效的智能決策。MES系統(tǒng)要能優(yōu)化、管理、控制實(shí)時(shí)生產(chǎn)的過程，這種實(shí)時(shí)控制優(yōu)化的基礎(chǔ)來自于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，無論是質(zhì)量問題還是物料消耗或是整個(gè)生產(chǎn)線上的物流，一旦有了差異，MES系統(tǒng)可以立刻報(bào)警，進(jìn)行控制和優(yōu)化。所以一個(gè)成熟的MES應(yīng)該具有數(shù)據(jù)采集、綜合分析、智能決策三個(gè)方面的功能。西門子的MES成長(zhǎng)從2001年開始，西門子開始整合SIMATIC IT平臺(tái)，當(dāng)時(shí)最重要的目的是分兩步走。第一步是實(shí)現(xiàn)MES應(yīng)具備的三個(gè)功能中的一和二，即形成強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集平臺(tái)以及在此基礎(chǔ)上提供各類報(bào)表。在2003到2004年之后，完成了第二步，將工作流管理模塊，生產(chǎn)建模與管理模塊加入了SIMATIC IT平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的工作流控制和管理。SIMATIC IT平臺(tái)相當(dāng)于PLC的一個(gè)框架，這個(gè)框架能支持足夠大的數(shù)據(jù)采集，具有足夠多的接口。在此基礎(chǔ)上，可以加入很多特殊的制造模塊，例如工單管理、物流跟蹤、OEE（整體設(shè)備績(jī)效）、質(zhì)量管理等，客戶可以根據(jù)自身需求來采購(gòu)這些模塊，然后嵌入式地