智能工廠解決方案

當(dāng)前，我國(guó)大多數(shù)企業(yè)、大多數(shù)行業(yè)的智能制造系統(tǒng)都是處于局部應(yīng)用階段，只有少數(shù)大企業(yè)單項(xiàng)業(yè)務(wù)信息技術(shù)覆蓋面較高，關(guān)鍵業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)應(yīng)用系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)了一定的協(xié)同和集成。從制造企業(yè)生產(chǎn)力水平來(lái)看，大量企業(yè)處于工業(yè)2.0階段，有些企業(yè)處于工業(yè)3.0待普及階段，有個(gè)別意識(shí)和行動(dòng)很強(qiáng)的企業(yè)處于工業(yè)4.0要示范階段。

數(shù)字化工廠是在計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境中，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行仿真、評(píng)估和優(yōu)化，并進(jìn)一步擴(kuò)展到整個(gè)產(chǎn)品生命周期的新型生產(chǎn)組織方式。是現(xiàn)代數(shù)字制造技術(shù)與計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，要緊作為溝通產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品制造之間的橋梁。從定義中能夠得出一個(gè)結(jié)論，數(shù)字化工廠的本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)信息的集成。

智能工廠是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)加強(qiáng)信息管理服務(wù)，提高生產(chǎn)過(guò)程可控性、減少生產(chǎn)線(xiàn)人工干預(yù)，以及合理計(jì)劃排程。同時(shí)，集初步智能手段和智能系統(tǒng)等新興技術(shù)于一體，構(gòu)建高效、節(jié)能、綠色、環(huán)保、舒適的人性化工廠。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)是人機(jī)交互。

智能工廠是實(shí)現(xiàn)智能制造的重要載體，主要通過(guò)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(guò)程的智能化。企業(yè)基于CPS和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的智能工廠原型，主要包括物理層、信息層、大數(shù)據(jù)層、工業(yè)云層、決策層。其中，物理層包含工廠內(nèi)不同層級(jí)的硬件設(shè)備，從最小的嵌入設(shè)備和基礎(chǔ)元器件開(kāi)始，到感知設(shè)備、制造設(shè)備、制造單元和生產(chǎn)線(xiàn)，相互間均實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。以此為基礎(chǔ)，構(gòu)建了一個(gè)“可測(cè)可控、可產(chǎn)可管”的縱向集成環(huán)境。信息層涵蓋企業(yè)經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù)各個(gè)環(huán)節(jié)，包含研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、營(yíng)銷(xiāo)服務(wù)、物流配送等各類(lèi)經(jīng)營(yíng)管理活動(dòng)，以及由此產(chǎn)生的眾創(chuàng)、個(gè)性化定制、電子商務(wù)、可視追蹤等相關(guān)業(yè)務(wù)。在此基礎(chǔ)上，形成了企業(yè)內(nèi)部?jī)r(jià)值鏈的橫向集成環(huán)境，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息的流通和交換。

中科華智專(zhuān)為制造企業(yè)量身打造的“設(shè)備自動(dòng)化+設(shè)備集成化+車(chē)間管理數(shù)字化”智能化車(chē)間管控系統(tǒng)。系統(tǒng)集中體現(xiàn)了智能工廠將來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，即車(chē)間管理數(shù)字化、生產(chǎn)排產(chǎn)自動(dòng)化、數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化和集成化、車(chē)間物料管理可視化、生產(chǎn)過(guò)程可追溯、全面質(zhì)量管控、車(chē)間實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)可視化。

智能工廠的構(gòu)成

1、生產(chǎn)計(jì)劃和排程

從生產(chǎn)計(jì)劃源頭上集成ERP，進(jìn)行APS高級(jí)排產(chǎn)，可明顯縮短交化期、提升設(shè)備利用率，使生產(chǎn)計(jì)劃更科學(xué)。

生產(chǎn)計(jì)劃是車(chē)間生產(chǎn)管理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。提高計(jì)劃員排產(chǎn)效率和生產(chǎn)計(jì)劃準(zhǔn)確性是優(yōu)化生產(chǎn)流程以及改進(jìn)生產(chǎn)管理水平的重要手段。

車(chē)間接收主生產(chǎn)計(jì)劃，根據(jù)當(dāng)前的生產(chǎn)狀況（能力、生產(chǎn)準(zhǔn)備和在制任務(wù)等），生產(chǎn)準(zhǔn)備條件（圖紙、工裝和材料等），以及項(xiàng)目的優(yōu)先級(jí)別及計(jì)劃完成時(shí)間等要求，合理制訂生產(chǎn)加工計(jì)劃，監(jiān)督生產(chǎn)進(jìn)度和執(zhí)行狀態(tài)。  高級(jí)排產(chǎn)工具（APS）結(jié)合車(chē)間資源實(shí)時(shí)負(fù)荷情況和現(xiàn)有計(jì)劃執(zhí)行進(jìn)度、能力平衡后形成優(yōu)化的詳細(xì)排產(chǎn)計(jì)劃。其充分考慮到每臺(tái)設(shè)備的加工能力，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況隨時(shí)調(diào)整。在完成自動(dòng)排產(chǎn)后，進(jìn)行計(jì)劃評(píng)估與人工調(diào)整。在小批量、多品種和多工序的生產(chǎn)環(huán)境中，利用高級(jí)排產(chǎn)工具可以迅速應(yīng)對(duì)緊急插單的復(fù)雜情況。

2、車(chē)間資源的管理

車(chē)間資源是車(chē)間制造生產(chǎn)的基礎(chǔ)，也是MES系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)。車(chē)間資源管理主要對(duì)車(chē)間人員、設(shè)備、工裝、物料和工時(shí)等進(jìn)行管理，保證生產(chǎn)正常進(jìn)行，并提供資源使用情況的歷史記錄和實(shí)時(shí)狀態(tài)信息。

3、車(chē)間作業(yè)的管理

生產(chǎn)過(guò)程管理實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的閉環(huán)可視化控制，以減少等待時(shí)間、庫(kù)存和過(guò)量生產(chǎn)等浪費(fèi)。生產(chǎn)過(guò)程中采用條碼、觸摸屏和機(jī)床數(shù)據(jù)采集等多種方式實(shí)時(shí)跟蹤計(jì)劃生產(chǎn)進(jìn)度。生產(chǎn)過(guò)程管理旨在控制生產(chǎn)，實(shí)施并執(zhí)行生產(chǎn)調(diào)度，追蹤車(chē)間里工作和工件的狀態(tài)，對(duì)于當(dāng)前沒(méi)有能力加工的工序可以外協(xié)處理。實(shí)現(xiàn)工序派工、工序外協(xié)和齊套等管理功能，可通過(guò)看板實(shí)時(shí)顯示車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)信息以及任務(wù)進(jìn)展信息等。

4、質(zhì)量管理

生產(chǎn)制造過(guò)程的工序檢驗(yàn)與產(chǎn)品質(zhì)量管理，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)工序檢驗(yàn)與產(chǎn)品質(zhì)量過(guò)程追溯，對(duì)不合格品以及整改過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格控制。其功能包括：實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程關(guān)鍵要素的全面記錄以及完備的質(zhì)量追溯，準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品的合格率和不合格率，為質(zhì)量改進(jìn)提供量化指標(biāo)。根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量分析結(jié)果，對(duì)出廠產(chǎn)品進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)。

5、物料管理

針對(duì)車(chē)間內(nèi)的所有庫(kù)存物資進(jìn)行管理。車(chē)間內(nèi)物資有自制件、外協(xié)件、外購(gòu)件、刀具、工裝和周轉(zhuǎn)原材料等。其功能包括：通過(guò)庫(kù)存管理實(shí)現(xiàn)庫(kù)房存貯物資檢索，查詢(xún)當(dāng)前庫(kù)存情況及歷史記錄；提供庫(kù)存盤(pán)點(diǎn)與庫(kù)房調(diào)撥功能，對(duì)于原材料、刀具和工裝等庫(kù)存量不足時(shí)，設(shè)置告警；提供庫(kù)房零部件的出入庫(kù)操作，包括刀具／工裝的借入、歸還、報(bào)修和報(bào)廢等操作。

6、圖文檔管理

對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，車(chē)間加工人員需要看的工藝流程卡、工藝圖紙文檔等進(jìn)行管理，針對(duì)不用產(chǎn)品在加工過(guò)程中，可以通過(guò)工業(yè)電腦、平板電腦查詢(xún)圖紙，實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化的辦公。

7、設(shè)備管理

設(shè)備互聯(lián)互通，智能是CPS信息，物理系統(tǒng)在制造企業(yè)的具體體現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床等數(shù)字化生產(chǎn)設(shè)備的分布式網(wǎng)絡(luò)化通訊，實(shí)現(xiàn)加工程序集中管理與設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能。

8、數(shù)據(jù)采集

生產(chǎn)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)度和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況等多維度對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)間報(bào)警信息的管理，包括設(shè)備故障、人員缺勤、質(zhì)量及其他原因的報(bào)警信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、匯報(bào)問(wèn)題并處理問(wèn)題，從而保證生產(chǎn)過(guò)程順利進(jìn)行并受控。結(jié)合分布式數(shù)字控制DNC系統(tǒng)、MDC系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)采集。

9、車(chē)間看板和智能分析報(bào)表

能夠?qū)ιa(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)查詢(xún)，分析后形成報(bào)表，為后續(xù)工作提供參考數(shù)據(jù)與決策支持。生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)豐富，系統(tǒng)根據(jù)需要定制不同的統(tǒng)計(jì)查詢(xún)功能，包括產(chǎn)品加工進(jìn)度查詢(xún)、車(chē)間在制品查詢(xún)、車(chē)間和工位任務(wù)查詢(xún)、產(chǎn)品配套齊套查詢(xún)、質(zhì)量統(tǒng)計(jì)分析、車(chē)間產(chǎn)能（人力和設(shè)備）利用率分析、廢品率／次品率統(tǒng)計(jì)分析等。

10、第三方系統(tǒng)的集成

MES系統(tǒng)不是孤立存在的，它在整個(gè)制造企業(yè)的數(shù)字化建設(shè)中是非常重要的一環(huán)。MES需要和ERP系統(tǒng)、WMS系統(tǒng)，升級(jí)PLM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。