系統(tǒng)工程思想在工程機(jī)械智能制造技術(shù)體系設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

整個(gè)系統(tǒng)工程思想是利用系統(tǒng)科學(xué)的方法和原理，對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成和優(yōu)化、定制的一項(xiàng)綜合性技術(shù)。把總系統(tǒng)作為若干分系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合成的整體來設(shè)計(jì)，對(duì)每個(gè)分系統(tǒng)的技術(shù)要求都首先從實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)技術(shù)協(xié)調(diào)的觀點(diǎn)來考慮。1、系統(tǒng)工程與智能制造1.1系統(tǒng)工程原理系統(tǒng)工程指的是利用系統(tǒng)科學(xué)的方法和原理，對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成和優(yōu)化配置的一項(xiàng)技術(shù)。1978年9月27日，錢學(xué)森撰寫的《組織管理的技術(shù)—系統(tǒng)工程》對(duì)系統(tǒng)工程的定義是，系統(tǒng)工程是組織管理系統(tǒng)的規(guī)劃、研究、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和使用的科學(xué)方法。對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)問題，錢學(xué)森指出：把總系統(tǒng)作為若干分系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合成的整體來設(shè)計(jì)，對(duì)每個(gè)分系統(tǒng)的技術(shù)要求都首先從實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)技術(shù)協(xié)調(diào)的觀點(diǎn)來考慮。1.2系統(tǒng)工程應(yīng)用工程機(jī)械智能制造技術(shù)體系設(shè)計(jì)作為一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，涵蓋工藝、制造、標(biāo)準(zhǔn)、系統(tǒng)平臺(tái)和精益管理等若干各分系統(tǒng)，各分子系統(tǒng)都應(yīng)該從智能制造系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)出發(fā)，并相互協(xié)調(diào)開展。對(duì)于廣義的制造，國際系統(tǒng)工程提出的基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車等領(lǐng)域來解決制造領(lǐng)域復(fù)雜系統(tǒng)工程。對(duì)于工廠內(nèi)的制造，工程機(jī)械智能制造技術(shù)體系設(shè)計(jì)作為一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，涵蓋工藝、制造、標(biāo)準(zhǔn)、系統(tǒng)平臺(tái)和精益管理等若干各分系統(tǒng)，各分子系統(tǒng)都應(yīng)該從智能制造系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)出發(fā)，并保證各子系統(tǒng)間相互協(xié)調(diào)。在工程機(jī)械智能制造領(lǐng)域，即利用系統(tǒng)工程的方法和工具，對(duì)設(shè)備、產(chǎn)線、工廠及生產(chǎn)過程的工藝、安全、數(shù)據(jù)等進(jìn)行全方位、深度的綜合設(shè)計(jì)與優(yōu)化配置，達(dá)到智能化生產(chǎn)和運(yùn)營的目的。2、智能制造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀2.1智能工廠/工藝仿真設(shè)計(jì)技術(shù)在智能工廠工藝仿真設(shè)計(jì)方面，結(jié)合工程機(jī)械離散制造的特點(diǎn)，借助智能工廠工藝仿真軟件，對(duì)智能工廠布局、產(chǎn)能、節(jié)拍，以及鍛壓、鑄造、焊接、加工和裝配等關(guān)鍵工藝進(jìn)行仿真驗(yàn)證、優(yōu)化和調(diào)試，提前驗(yàn)證智能工廠和先進(jìn)工藝的可行性，優(yōu)化生產(chǎn)流程及工藝，節(jié)約生產(chǎn)成本。2.2

綠色低碳環(huán)保在綠色低碳環(huán)保方面，工程機(jī)械企業(yè)積極落實(shí)國家3060戰(zhàn)略目標(biāo)，逐步提升制造過程清潔能源利用比例，開展綠色焊機(jī)、綠色涂裝等綠色低碳制造工藝研發(fā)及應(yīng)用，健全工廠能源計(jì)量管理體系，實(shí)現(xiàn)能源碳排放精細(xì)化管理，降低智能制造過程能源消耗與碳排放，助力工程機(jī)械企業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型。2.3先進(jìn)工藝技術(shù)在工程機(jī)械下料分揀、材料應(yīng)用、智能焊接、數(shù)字機(jī)加、表面處理、綠色涂裝、精密裝配、智慧物流和循環(huán)包裝九大基礎(chǔ)工藝方面，已逐步開展下料自動(dòng)分揀、成型缺陷預(yù)測(cè)與控制、焊接變形控制、疲勞壽命設(shè)計(jì)、高性能切削加工、自動(dòng)噴涂、數(shù)字化裝配和超音速火焰噴涂等先進(jìn)工藝技術(shù)的研究和典型應(yīng)用，保證了質(zhì)量一致性和高可靠性，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。2.4精益生產(chǎn)工程機(jī)械從2022年進(jìn)入低谷，國內(nèi)市場(chǎng)的飽和及技術(shù)同質(zhì)化嚴(yán)重阻礙工程機(jī)械的發(fā)展。精益生產(chǎn)是來自日本豐田的企業(yè)管理理念，目前在中國已生根發(fā)芽，隨著我國經(jīng)濟(jì)模式由“內(nèi)向型”逐漸過渡到“內(nèi)向型+外向型”，要依靠?jī)?yōu)先發(fā)展出口產(chǎn)品生產(chǎn)，走進(jìn)國際市場(chǎng)。積極推進(jìn)精益生產(chǎn)，建立學(xué)習(xí)型組織，以精益生產(chǎn)目標(biāo)為導(dǎo)向，持續(xù)改善，通過降成本、補(bǔ)短板等措施，低成本、高質(zhì)量實(shí)現(xiàn)快速交付，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。2.5智能裝備技術(shù)在智能裝備技術(shù)方面，從基本的數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)下料機(jī)等自動(dòng)化設(shè)備使用，逐漸將工業(yè)機(jī)器人、工業(yè)互聯(lián)、先進(jìn)制造等智能裝備技術(shù)應(yīng)用于制造過程，推動(dòng)了生產(chǎn)過程智能化，形成了專用先進(jìn)制造裝備，提高了生產(chǎn)質(zhì)量和效率，減少了現(xiàn)場(chǎng)人工，降低了生產(chǎn)成本。徐工在下料分揀、切破口、焊接和噴涂等工序廣泛應(yīng)用機(jī)器人，正在快速提升制造過程智能化水平。2.6智能檢測(cè)技術(shù)在智能檢測(cè)技術(shù)方面，依托于智能傳感、機(jī)器視覺等檢測(cè)手段與人工智能技術(shù)深度融合的智能檢測(cè)技術(shù)，在工程機(jī)械行業(yè)主要應(yīng)用于自動(dòng)分揀、上下料、拼點(diǎn)、焊接、裝配和外觀質(zhì)檢等典型場(chǎng)景。目前視覺定位與引導(dǎo)技術(shù)、視覺識(shí)別抓取技術(shù)、幾何精度檢測(cè)技術(shù)等已經(jīng)在制造過程得到應(yīng)用，徐工后續(xù)持續(xù)突破在焊接質(zhì)量在線檢測(cè)技術(shù)、工人合規(guī)性分析等場(chǎng)景的應(yīng)用，為生產(chǎn)制造過程提供產(chǎn)品質(zhì)量控制、智能優(yōu)化和決策支持，推動(dòng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。2.7工業(yè)軟件應(yīng)用技術(shù)工業(yè)軟件已形成從硬件設(shè)備、操作系統(tǒng)、開發(fā)工具和中間件為上游；嵌入式軟件、研發(fā)設(shè)計(jì)軟件、生產(chǎn)控制管理軟件和協(xié)同集成軟件等為中游；各應(yīng)用行業(yè)為下游的完整的產(chǎn)業(yè)鏈。機(jī)械設(shè)備制造行業(yè)應(yīng)以ERP為核心，構(gòu)建貫穿研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、經(jīng)營管理及服務(wù)的產(chǎn)品全生命周期的工業(yè)軟件體系，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享和協(xié)同工作，提高生產(chǎn)效率、降低運(yùn)營成本，為大數(shù)據(jù)分析提供數(shù)據(jù)源。2.8工業(yè)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)大數(shù)據(jù)分析是對(duì)大量的、多樣化的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、處理和分析，以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的規(guī)律和模式，從而為決策提供支持和優(yōu)化。工業(yè)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)主要用在提升人員效率、改善設(shè)備利用、優(yōu)化物料管理、改進(jìn)工藝方法、優(yōu)化生產(chǎn)過程和控制產(chǎn)品質(zhì)量等方面。構(gòu)建制造大數(shù)據(jù)平臺(tái)，對(duì)大量的、多樣化的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、處理和分析，挖掘數(shù)據(jù)的價(jià)值和發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)規(guī)律，進(jìn)而開發(fā)制造、成本、存貨、質(zhì)量和營銷等核心應(yīng)用場(chǎng)景，為決策提供支持和優(yōu)化。2.9基于系統(tǒng)工程思想的智能制造技術(shù)分析融合系統(tǒng)工程思想，智能制造離不開頂層設(shè)計(jì)+先進(jìn)工藝+先進(jìn)裝備+運(yùn)營系統(tǒng)的支撐，同時(shí)在運(yùn)行中離不開精益生產(chǎn)提升+智能系統(tǒng)集成+工業(yè)大數(shù)據(jù)深度應(yīng)用，以持續(xù)提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低制造成本，實(shí)現(xiàn)智能工廠總體效益最優(yōu)，在此過程中實(shí)現(xiàn)循環(huán)迭代升級(jí)。3、智能制造技術(shù)規(guī)劃3.1技術(shù)體系架構(gòu)圖綜上分析，構(gòu)架了包含“先進(jìn)工藝及精益管理、智能工廠規(guī)劃設(shè)計(jì)、先進(jìn)制造技術(shù)、工業(yè)軟件和制造大數(shù)據(jù)分析”等4個(gè)大類、16個(gè)子類的智能制造關(guān)鍵性共性技術(shù)體系，通過標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)庫（含知識(shí)庫）、軟件的系統(tǒng)化產(chǎn)出，筑牢智能制造技術(shù)底座，支撐智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展。3.2筑牢智能制造關(guān)鍵核心技術(shù)底座徐工集團(tuán)的智能制造技術(shù)底座，以制造和管理技術(shù)為唯一目標(biāo)牽引，著力打造徐工的總體規(guī)劃、先進(jìn)工藝、先進(jìn)制造和工藝軟件四類技術(shù)能力平臺(tái)，構(gòu)建典型的數(shù)字化工藝體系，筑牢全流程的技術(shù)底座，打通信息化、數(shù)字化、智能化的主體升級(jí)。3.3搭建先進(jìn)工藝、智能制造、綠色低碳標(biāo)準(zhǔn)體系基于系統(tǒng)工程思想，以工程機(jī)械產(chǎn)品制造場(chǎng)景和需求為根基，搭建工程機(jī)械先進(jìn)工藝、智能制造、綠色低碳等3類技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，以標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)智能產(chǎn)線、領(lǐng)航工廠建設(shè)，打造高質(zhì)量工程機(jī)械產(chǎn)品。3.4打造智能制造共性能力平臺(tái)在打造智能制造共性能力平臺(tái)方面，圍繞工程機(jī)械制造過程全面數(shù)字化、智能化升級(jí)需求，開發(fā)領(lǐng)航工廠規(guī)劃設(shè)計(jì)、數(shù)字化工藝仿真、工業(yè)大數(shù)據(jù)分析挖掘等3類6種共性能力平臺(tái)，支撐徐工智能制造高質(zhì)量發(fā)展。3.5開發(fā)智能制造中央控制塔聚焦工程機(jī)械制造運(yùn)營管理自主、安全、可控需求，融入系統(tǒng)工程思想，設(shè)計(jì)事業(yè)部-集團(tuán)兩級(jí)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，開發(fā)數(shù)字基建系統(tǒng)，建立企業(yè)自主的制造運(yùn)營管理平臺(tái)，構(gòu)建數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、自主可控的智能制造中央控制塔，支撐智能決策與運(yùn)營。3.6設(shè)計(jì)全球云制造架構(gòu)攻克生產(chǎn)要素協(xié)同交互、生產(chǎn)異常智能預(yù)防、設(shè)備運(yùn)行模型自優(yōu)化和制造資源云調(diào)度等關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)全要素云制造平臺(tái)架構(gòu)，探索面向服務(wù)、高效低耗和基于知識(shí)的網(wǎng)絡(luò)化敏捷制造新模式，將國內(nèi)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)能輸出國外產(chǎn)業(yè)鏈形成國際化智能制造產(chǎn)業(yè)集群示范效應(yīng)。徐工在2027年設(shè)計(jì)了面向全球云制造的一個(gè)技術(shù)架構(gòu)，未來要將國內(nèi)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)能輸出到國外產(chǎn)業(yè)鏈，形成徐工標(biāo)準(zhǔn)的國際化智能制造產(chǎn)業(yè)集群。3.7

總體技術(shù)路線總體技術(shù)路線從先進(jìn)工藝創(chuàng)新和智能制造技術(shù)兩個(gè)主線，發(fā)揮工藝指導(dǎo)、智造助推作用，力爭(zhēng)2027年實(shí)現(xiàn)國家級(jí)智能制造產(chǎn)業(yè)集群、數(shù)字化工藝全球工廠協(xié)同，實(shí)現(xiàn)智造領(lǐng)航之路。4、總體建設(shè)規(guī)劃4.1總體建設(shè)規(guī)劃主體規(guī)劃是目標(biāo)，是建成以業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)賦能為主線，滿足產(chǎn)品工藝制造全要素管控、全流程協(xié)同需求的，工藝先進(jìn)、流程高效、管控精細(xì)和集約安全綠色的智能化生產(chǎn)體系。在總體實(shí)施中，以業(yè)務(wù)流程數(shù)字化、生產(chǎn)制造自動(dòng)化、數(shù)據(jù)追溯透明化、信息系統(tǒng)集成化為目標(biāo)，打通并融合多個(gè)制造基礎(chǔ)能力平臺(tái)，逐步實(shí)