智能工廠實(shí)施建設(shè)方案

隨著新一輪工業(yè)革命的發(fā)展，工業(yè)轉(zhuǎn)型的呼聲日漸高漲。面對信息技術(shù)和工業(yè)技術(shù)的革新浪潮，美國人出臺(tái)了先進(jìn)制造業(yè)回流計(jì)劃，德國人提出了工業(yè)4.0戰(zhàn)略，中國加緊推進(jìn)兩化深度融合，并發(fā)布了中國制造2025戰(zhàn)略。如何實(shí)現(xiàn)智能化？如何建設(shè)智能工廠？是當(dāng)前很多企業(yè)面臨的問題。就這個(gè)問題，在對多家優(yōu)秀制造企業(yè)參觀學(xué)習(xí)后，做如下匯報(bào)：二：智能工廠模型三：智能工廠核心-MES當(dāng)前行業(yè)特點(diǎn)決定了公司生產(chǎn)模式為多品種小批量的離散型制造，公司產(chǎn)品為機(jī)、電、軟集成度較高的系統(tǒng)產(chǎn)品，從零部件機(jī)加工制造，電氣部件的焊接調(diào)試，直至設(shè)備的裝配調(diào)試均在生產(chǎn)部門內(nèi)獨(dú)立完成。智能制造角度上來看，整個(gè)生產(chǎn)制造系統(tǒng)在存在以下五點(diǎn)不足:④信息化建設(shè)存在斷層，車間管理成為“黑匣子”⑤供應(yīng)鏈各相關(guān)環(huán)節(jié)信息“孤島”生產(chǎn)系統(tǒng)是一個(gè)由加工、裝配、質(zhì)量、設(shè)備、供應(yīng)、倉儲(chǔ)、的產(chǎn)生。上級領(lǐng)導(dǎo)只得抽出大量時(shí)間和精力被動(dòng)協(xié)調(diào)部門之間各二：智能工廠模型三：智能工廠核心-MES數(shù)字化工廠的定義是：數(shù)字化工廠是在計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境中數(shù)字化工廠的定義是：數(shù)字化工廠是在計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境中，對整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行仿真、評估和優(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，主要作為溝通產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品制造之間的橋梁。從定義中可以得出一個(gè)結(jié)論，數(shù)字化工廠的本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)信息的集成。智能工廠是在數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)上智能工廠是在數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)上，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)過程可控性、減少生產(chǎn)線人工干預(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，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)是人機(jī)交互?；侵悄芄S是數(shù)字工廠的升級，又智能制造的載體智能制造系統(tǒng)在制造過程中能進(jìn)行智能活動(dòng)智能制造系統(tǒng)在制造過程中能進(jìn)行智能活動(dòng)，諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等。通過人與智能機(jī)器的合作，去擴(kuò)大、延伸和部分地取代技術(shù)專家在制造過程中的腦力勞動(dòng)。它把制造自動(dòng)化擴(kuò)展到柔性化、智能化和高度集成化。智能制造系統(tǒng)不只是“人工智能系統(tǒng)，而是人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，是混合智能。系統(tǒng)可獨(dú)立承擔(dān)分析、判斷、決策等任務(wù)，突出人在制造系統(tǒng)中的核心地位，同時(shí)在智能機(jī)器配合下，更好發(fā)揮人的潛能。機(jī)器智能和人的智能真正地集成在一起，互相配合，相得益彰。本質(zhì)是人機(jī)一體化。當(dāng)下當(dāng)下，國內(nèi)很多企業(yè)都在炒作智能制造，但是絕大多數(shù)企業(yè)還處在部分使用應(yīng)用軟件的階段，少數(shù)企業(yè)也只是實(shí)現(xiàn)了信息集成，也就是可以達(dá)到數(shù)字化工廠的水平；極少數(shù)企業(yè)，能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)的有效交互，也就是達(dá)到智能工廠的水平。而絕大多數(shù)企業(yè)距離智能制造的要求或者工業(yè)4.0表述的狀態(tài)，還相差很遠(yuǎn)。MES是實(shí)現(xiàn)智能工廠的MES是實(shí)現(xiàn)智能工廠的核心和中間橋梁，起到承上啟下的關(guān)鍵作用。MES通過MES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。二：智能工廠模型三：智能工廠核心-MES二：智能工廠模型三：智能工廠核心-MES4.1智能設(shè)備層,這些技改一方面保證了生產(chǎn)訂單的發(fā)貨，另一方面也為智能工廠的設(shè)備層建設(shè)打下一定基礎(chǔ)。但與智能工廠層級中要求的智能設(shè)備層仍存4.1.1數(shù)控機(jī)床備；鉆床設(shè)備中數(shù)控類機(jī)床占比超過50%。4.1.2裝配流水線目前裝配過程存在的種種問題，此處不再贅述。本方案準(zhǔn)備先將制動(dòng)臺(tái)類檢測設(shè)備的裝配工位建設(shè)成流水線式裝配工位，然后逐步推廣到所有常規(guī)產(chǎn)品的裝配流程?，F(xiàn)就流水線式裝配工位做簡要介紹，如下：流水線式裝配工位主要由部裝工位、總裝工位、線邊庫、傳動(dòng)鏈板、智能起重設(shè)備五大部分組成。部裝工位主要負(fù)責(zé)定點(diǎn)組裝產(chǎn)品中較關(guān)鍵重要部件，組裝好后，通過智能起重設(shè)備起吊運(yùn)輸?shù)娇傃b工位后安裝到產(chǎn)品臺(tái)架上；總裝工位為產(chǎn)品的主裝配工位，根據(jù)裝配工藝及節(jié)拍平衡，一般分為三到五個(gè)分工位，產(chǎn)品臺(tái)架通過傳動(dòng)鏈板依次在分工位停留，并安裝部件與其他零部件后下線調(diào)試并最終進(jìn)入打包區(qū)。線邊庫為關(guān)鍵零部件和較常用標(biāo)準(zhǔn)件的放置區(qū)，存放一定周期內(nèi)產(chǎn)品裝配所需要使用到的相應(yīng)物料，以線邊庫的設(shè)立使用來大大降低來回往返倉庫領(lǐng)料所耗費(fèi)的時(shí)間；傳動(dòng)鏈板為根據(jù)具體臺(tái)架設(shè)計(jì)的專用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，保證產(chǎn)品主體按照設(shè)置好的節(jié)拍時(shí)間進(jìn)行流動(dòng)；智能起重設(shè)備主要為電動(dòng)平衡器，可根據(jù)所起吊的貨物重量自動(dòng)調(diào)節(jié)平衡，操作者輕輕推動(dòng)即可進(jìn)行后續(xù)安裝作業(yè)，使用此設(shè)備可降低裝配過程中等待起吊設(shè)備的時(shí)間。以上即為裝配流水線的主要構(gòu)成部分，相關(guān)設(shè)備的前期調(diào)研選型工作已經(jīng)開展，并對裝配工藝進(jìn)行了初步的拆分重組。目前僅焊接工位使用焊接機(jī)器人進(jìn)行平板類設(shè)備的焊接作業(yè)和軸盤類零部件自動(dòng)化專機(jī)焊接輻板組件，其他工位與作業(yè)工種使用機(jī)器人或自動(dòng)化設(shè)備較少。計(jì)劃焊接工位再增加一臺(tái)框架類產(chǎn)品的專用焊接機(jī)器人，其他工位根據(jù)情況更多得應(yīng)用自動(dòng)化加工設(shè)備，比如涂膠粘砂工位的自動(dòng)粘砂設(shè)備、表面處理工位的拋丸噴砂打磨設(shè)備和滾筒類部件的自動(dòng)化焊接專機(jī)等自動(dòng)化設(shè)備的普及應(yīng)用。隨著近幾年識(shí)別技術(shù)水平的發(fā)展進(jìn)步，立體倉儲(chǔ)與AGV小車已被越來越多的企業(yè)所接受、使用并依賴。立體倉儲(chǔ)與AGV小車作為現(xiàn)代汽車制造業(yè)準(zhǔn)時(shí)制物流的“致勝法寶”，也必將“飛入尋常百姓家”，逐漸成為一般制造業(yè)的“標(biāo)配”。公司根據(jù)場地限制與實(shí)際需求，準(zhǔn)備先行推廣AGV小車在裝配工位零件配送至線邊庫和機(jī)加工位物料轉(zhuǎn)運(yùn)這兩個(gè)常見場景中的使用，后期場地問題解決后建立立體倉儲(chǔ)并接入控制層信息，進(jìn)而打造自己的準(zhǔn)時(shí)制物流與智能配送。生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場和智能設(shè)備會(huì)產(chǎn)生大量實(shí)數(shù)據(jù)，這些生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以對企業(yè)的快速?zèng)Q策起到重要作用。而單純待在設(shè)備內(nèi)部的數(shù)據(jù)對實(shí)際生產(chǎn)沒有任何意義，只有將這些信息、數(shù)據(jù)收集控制起來，才能產(chǎn)生價(jià)值。DNC(DistributedNumericalControl)稱為直接數(shù)控，也是網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控機(jī)床常用的制造術(shù)語，其基本原理是使用計(jì)算機(jī)對具有數(shù)控裝置的機(jī)床或機(jī)床群直接進(jìn)行程序傳輸和管理。DNC聯(lián)網(wǎng)，集中管控NC程序NC程序統(tǒng)一存儲(chǔ)，提高數(shù)據(jù)安全性、共用性。NC程序自動(dòng)下發(fā)至相應(yīng)機(jī)臺(tái)，提高工作效率。NC程序版本管理，規(guī)范作業(yè)。生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)相當(dāng)一部分仍然要依靠生產(chǎn)現(xiàn)場的作業(yè)人員進(jìn)行收集，由于生產(chǎn)現(xiàn)場作業(yè)人員身兼生產(chǎn)與收集數(shù)據(jù)兩職，若采用原始的人工收集方式，不僅輸入速度慢，而且出錯(cuò)率高。數(shù)據(jù)分散在許多不同的工序環(huán)節(jié)，需要利用工位固定終端或手持終端把條碼作為紐帶把各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的信息聯(lián)接起來，從而跟蹤產(chǎn)品從生產(chǎn)開始直到裝配入庫發(fā)貨的全過程。根據(jù)生產(chǎn)訂單或生產(chǎn)計(jì)劃，在每一件產(chǎn)品開始生產(chǎn)前用終端條碼打印機(jī)列印出制程卡;該制程卡與單件品或某一批產(chǎn)品一一對應(yīng),并在生產(chǎn)過程中隨著產(chǎn)品在生產(chǎn)線的每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行流通，在每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，生產(chǎn)現(xiàn)場作業(yè)員使用思終端掃描制程卡上的條碼，以獲取前一生產(chǎn)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并在制程卡上記錄本作業(yè)環(huán)節(jié)的相關(guān)信息，直至產(chǎn)品成型包裝。工作人員用條碼表示需要采集的項(xiàng)目，并列印在標(biāo)簽上。同時(shí)也可以對一些輔助的數(shù)據(jù)對象(如工序、作業(yè)員、生產(chǎn)線、生產(chǎn)班次等)進(jìn)行條碼標(biāo)識(shí)，以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)終端數(shù)據(jù)的自動(dòng)化收集。對于無法在生產(chǎn)線上布置電腦，且不需要實(shí)時(shí)收集數(shù)據(jù)，各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)之間無關(guān)聯(lián)或關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)的應(yīng)用場合，可以使用手持終端先分散采集，后集中批量處理。此時(shí)給生產(chǎn)現(xiàn)場作業(yè)人員配備帶有條碼掃描功能的手持終端，進(jìn)行現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集。同時(shí)在現(xiàn)場也可查詢相關(guān)信息，在此之前會(huì)將系統(tǒng)中的有關(guān)數(shù)據(jù)下載手持終端中。各種樣式的終端將現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)上傳到生產(chǎn)管理系統(tǒng)中，自動(dòng)更新系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。同時(shí)也可以將系統(tǒng)中已更新后的數(shù)據(jù)下載到終端中，以便在現(xiàn)場進(jìn)行查詢和調(diào)用。MES能通過信息傳遞對從訂單下達(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)異常時(shí)，MES能對此及時(shí)做出反應(yīng)、報(bào)告，并用當(dāng)前的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)對它們進(jìn)行指導(dǎo)和處理。這種對狀態(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。將復(fù)雜排產(chǎn)運(yùn)算，壓縮到分鐘內(nèi)完成1.將產(chǎn)能約束和優(yōu)化規(guī)范整合到生產(chǎn)排程2.圖形方式呈現(xiàn)排產(chǎn)結(jié)果，可快速瀏覽3.生產(chǎn)人員獲得實(shí)際的生產(chǎn)指標(biāo)4生產(chǎn)進(jìn)度實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)計(jì)劃執(zhí)行，實(shí)時(shí)監(jiān)控1.生產(chǎn)指令、程序參數(shù)直達(dá)現(xiàn)場設(shè)備、班組2.圖紙、作業(yè)指導(dǎo)書實(shí)時(shí)在線瀏覽3.機(jī)臺(tái)運(yùn)行情況與產(chǎn)量、質(zhì)檢數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳訂單評審-提高計(jì)劃執(zhí)行性，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期u根據(jù)訂單配置要求，使用MES系統(tǒng)快速組織BOM信息u系統(tǒng)將配置保存為計(jì)算機(jī)策略，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)重用u工藝數(shù)據(jù)、物料庫存、交貨期等約束條件評審物料使用策略-將行政命令轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)指令u系統(tǒng)將各個(gè)部門下達(dá)的裝配要求和裝配限定，抽象到系統(tǒng)中管理起來；質(zhì)量部門技術(shù)部門生管部門采購部門u物料展開分解時(shí)，自動(dòng)參與運(yùn)算軍、民等限定只準(zhǔn)用XX廠家；不準(zhǔn)用XX廠家批次限定時(shí)間限定u替換件u成對使用將人工經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)排產(chǎn)策略，交互式排產(chǎn)u更加快速應(yīng)對動(dòng)態(tài)的市場和不斷變化的的需求。u將產(chǎn)能約束和優(yōu)化規(guī)范整合到生產(chǎn)排程。u準(zhǔn)確和快速地對應(yīng)與客戶需、要求相關(guān)的訂單,滿足生產(chǎn)計(jì)劃u增加工藝評審及生產(chǎn)資源評審,提前發(fā)現(xiàn)和避免生產(chǎn)瓶頸以及物料短缺u自動(dòng)處理各個(gè)部門的質(zhì)量限定u生產(chǎn)進(jìn)度實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)。計(jì)劃分解與自動(dòng)下發(fā)n根據(jù)總裝計(jì)劃自動(dòng)分解零部件計(jì)劃物料需求計(jì)劃n異常預(yù)警n計(jì)劃自動(dòng)發(fā)布、下發(fā)搭建電子平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)協(xié)同搭建電子平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)協(xié)同準(zhǔn)時(shí)制物流(just準(zhǔn)時(shí)制物流(just-in-timelogistics，JITlogistics)是一種建立在JIT管理理念基礎(chǔ)上的現(xiàn)代物流方式條碼劃分，供方源頭管理?xiàng)l碼化操作數(shù)據(jù)自動(dòng)采集單據(jù)自動(dòng)創(chuàng)建單據(jù)、業(yè)務(wù)同步零部件管理規(guī)范科學(xué)、統(tǒng)一、規(guī)范的條碼規(guī)則是JIT物流的科學(xué)、統(tǒng)一、規(guī)范的條碼規(guī)則是JIT物流的原料入庫檢驗(yàn)u根據(jù)入庫信息自動(dòng)生成“來料質(zhì)檢單”u實(shí)現(xiàn)質(zhì)檢任務(wù)自動(dòng)提醒u讓步接收，系統(tǒng)電子審核u“合格”物料方可生產(chǎn)領(lǐng)用u“不合格”物料入待處理區(qū)采用條碼化管理，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)物流全程可追溯從物流的分時(shí)配送、生產(chǎn)緩存區(qū)接收到生產(chǎn)上線、成品入庫，實(shí)現(xiàn)廠內(nèi)全過程物流條碼跟蹤到物料的廠家、批次及使用狀態(tài)。u線邊安全庫存自動(dòng)計(jì)算與預(yù)警廠內(nèi)物流三方物流供應(yīng)商u人工巡線反饋u拉動(dòng)信息可視化展示，結(jié)果統(tǒng)計(jì)與分析透明化、數(shù)字化倉儲(chǔ)看板自動(dòng)接收生產(chǎn)指令，生產(chǎn)派工與作業(yè)調(diào)整工藝作業(yè)指導(dǎo)、圖紙?jiān)诰€瀏覽，實(shí)現(xiàn)無紙化作業(yè)人員權(quán)限驗(yàn)證、績效、工時(shí)自動(dòng)記錄與設(shè)備連接，監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)自動(dòng)采集質(zhì)量數(shù)據(jù)在線采集電子化派工管理l生產(chǎn)計(jì)劃審核確認(rèn)后，自動(dòng)下發(fā)至工位相應(yīng)接受終端l工人登錄終端即可查看當(dāng)天生產(chǎn)任務(wù)l班組長可使用終端現(xiàn)場派工、作業(yè)調(diào)整現(xiàn)場工藝管理與作業(yè)指示u電子版圖紙、作業(yè)指導(dǎo)書自動(dòng)下發(fā)至接受終端，無紙化作業(yè)，降低制造成本。u自動(dòng)獲取最新版本圖紙、作業(yè)指導(dǎo)書，無需人工回收與發(fā)放。u嚴(yán)格權(quán)限控制，保證數(shù)據(jù)安全。l實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前生存狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程透明化l減少報(bào)工工作量，實(shí)現(xiàn)無紙化生產(chǎn)l生產(chǎn)異常立即反饋，以確?？焖夙憫?yīng)l采集的數(shù)據(jù)與產(chǎn)品關(guān)聯(lián)、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)不依賴于硬件設(shè)備，還可以通過移動(dòng)終端訪問l員工可直接得到關(guān)于其績效的反饋，以便于優(yōu)化改善物料數(shù)據(jù)采集與防錯(cuò)n針對物料管理等級，制定采集方案n多樣化采集方式設(shè)備數(shù)據(jù)采集與狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控n實(shí)現(xiàn)不同品牌設(shè)備聯(lián)網(wǎng)與控制，消除“設(shè)備孤島”、n實(shí)時(shí)記錄設(shè)備狀態(tài)n自動(dòng)、清晰的數(shù)據(jù)采集，避免反饋信息的卻是、錯(cuò)誤與延遲n高質(zhì)數(shù)據(jù)可用于后續(xù)評估與分析。u圖形化數(shù)據(jù)，直觀展示u支持?jǐn)?shù)據(jù)看板、電腦、手機(jī)登多種媒介序號(hào)指標(biāo)名稱1設(shè)備使用率（MU）2設(shè)備平均故障間隔時(shí)間（MTBF）3設(shè)備平均修理時(shí)間（MTTR）4設(shè)備維修效率5設(shè)備保養(yǎng)及時(shí)率6設(shè)備完好率7設(shè)備性能效率（EER）8設(shè)備綜合效率（OEE）9設(shè)備停機(jī)時(shí)間u將呼叫分類，信息直達(dá)相關(guān)班組。u呼叫計(jì)時(shí)，結(jié)果記錄，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)維修人員績效。u異常滯期，逐級上報(bào)，打破管理黑箱。u實(shí)現(xiàn)無紙化車間u多種終端、采集方式可快速采集質(zhì)量數(shù)據(jù)u通過設(shè)備聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)、實(shí)時(shí)采集加工數(shù)據(jù)u實(shí)際數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)工藝參數(shù)比對，異常立即報(bào)警雙向質(zhì)量追溯，可直達(dá)問題根源質(zhì)量問題管理持續(xù)優(yōu)化、提升品質(zhì)基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的生產(chǎn)監(jiān)控u所有的評估和分析工具均訪問同一個(gè)即時(shí)更新的數(shù)據(jù)庫u以圖形化方式呈現(xiàn)數(shù)據(jù)有助于全局概覽及支持決策u可實(shí)現(xiàn)全流程、全工序過程的全局瀏覽多層次數(shù)據(jù)逐級拆分，各取所需打破管理黑箱，讓問題浮出水面u運(yùn)營大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)深度挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，讓管理決策“有據(jù)可依”u運(yùn)用圖形化處