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1 項(xiàng)目背景

貴州航天電器股份有限公司是我國高端連接器、繼電器和組件電纜的專業(yè)研制、生產(chǎn)骨干企業(yè)之一。在信息化方面，ERP系統(tǒng)、OA、PDM、CAD、CAE、CAM、CAPP均早有實(shí)施，2014年引進(jìn)了西門子PLM系統(tǒng)，目前正在推進(jìn)MES系統(tǒng)的應(yīng)用。在自動(dòng)化方面也已布局。

但是高端電器連接件智能裝配工廠還存在一些不足，具體需求如下：

（1）跨地域資源協(xié)作水平低。企業(yè)資源的利用，庫存、產(chǎn)能調(diào)用僅可考慮本地事業(yè)部資源，不能有效地利用訂單等數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，合理地協(xié)同資源和產(chǎn)能。

（2）跨事業(yè)部、跨客戶與供應(yīng)商的協(xié)同研發(fā)缺乏手段，效率低下。企業(yè)無法實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的流程協(xié)同和可視化，協(xié)同研發(fā)周期長、效率低、質(zhì)量不高。

（3）企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃排產(chǎn)按照無限產(chǎn)能開展，排產(chǎn)準(zhǔn)確率低。企業(yè)排產(chǎn)計(jì)劃結(jié)果需經(jīng)過人工調(diào)整，計(jì)劃合理性需人工優(yōu)化。

（4）大量設(shè)備、生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)未被有效利用。企業(yè)設(shè)備數(shù)據(jù)、生產(chǎn)信息未進(jìn)行整合、利用，很難為企業(yè)的業(yè)務(wù)優(yōu)化提供依據(jù)。

（5）虛實(shí)結(jié)合協(xié)同制造需求迫切。企業(yè)需要應(yīng)用仿真工具和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)，搭建從事前仿真優(yōu)化、事中監(jiān)控、事后優(yōu)化的閉環(huán)透明管控模式。

2 整體方案架構(gòu)

項(xiàng)目總體實(shí)施方案包括云端應(yīng)用、有限產(chǎn)能計(jì)劃、數(shù)據(jù)采集及SMARTIOT應(yīng)用VR產(chǎn)線模擬/AR裝配指導(dǎo)開發(fā)、實(shí)施，PLM、MOM、TIA、自動(dòng)化設(shè)備及物流系統(tǒng)集成及實(shí)施。

圖1 整體方案架構(gòu)圖

應(yīng)用INDICS平臺(tái)構(gòu)筑航天電器智能制造樣板間線上線下相結(jié)合的生產(chǎn)計(jì)劃、BOM/工藝數(shù)據(jù)、企業(yè)運(yùn)行數(shù)據(jù)三條主線，整體構(gòu)建航天電器基于云平臺(tái)的智能工廠。其中包含：以生產(chǎn)計(jì)劃為核心驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)制造流程、以BOM/工藝數(shù)據(jù)為核心驅(qū)動(dòng)的企業(yè)研發(fā)流程、以企業(yè)運(yùn)行數(shù)據(jù)為核心驅(qū)動(dòng)的大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用流程。

3 項(xiàng)目實(shí)施

（1）自動(dòng)化產(chǎn)線建設(shè)

開展接觸件加工區(qū)、外殼合件組裝區(qū)、基座合作組裝區(qū)及總裝區(qū)相關(guān)自動(dòng)化產(chǎn)線建設(shè)。產(chǎn)品零部件來料通過AGV小車轉(zhuǎn)運(yùn)到上料工位，生產(chǎn)加工時(shí)產(chǎn)品放置在輸送載盤上，工站之間通過皮帶輸送線運(yùn)送到各個(gè)工站及倉庫中，每個(gè)載盤上配置有RFID芯片，用于產(chǎn)品的身份識(shí)別及工藝路線的確認(rèn)。

（2）PLM、MOM及TIA建設(shè)

PLM：開展Teamcenter，NX等系統(tǒng)升級(jí)，建立在PLM數(shù)據(jù)管理統(tǒng)一平臺(tái)下的設(shè)計(jì)制造協(xié)同體系、研發(fā)生產(chǎn)的高效運(yùn)行模式、研發(fā)生產(chǎn)的管控流程。

MOM：通過SIMATICIT的實(shí)施，圍繞產(chǎn)品智能制造過程中生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集與跟蹤、質(zhì)量控制、生產(chǎn)監(jiān)控以及物料管理等需求，建設(shè)精密電子元器件智能制造車間生產(chǎn)運(yùn)營管理環(huán)境。

TIA：結(jié)合MOM上層功能以及INDICS、SMARTIoT、生產(chǎn)線、工站、立庫、SCADA系統(tǒng)的整體功能需求，建立車間互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)主控PLC對生產(chǎn)線輸送的控制及綜合監(jiān)控。

（3）云制造平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容

• CRP云資源計(jì)劃

基于INDICS平臺(tái)，實(shí)施CRP云資源計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)從INDICS平臺(tái)接收訂單需求、生成銷售訂單、支撐開展有限產(chǎn)能計(jì)劃排程、平衡產(chǎn)能、整體實(shí)現(xiàn)線上線下業(yè)務(wù)閉環(huán)管理，增強(qiáng)生產(chǎn)計(jì)劃功能，為企業(yè)生產(chǎn)管理提供科學(xué)的管理手段。

圖2 CPR排程優(yōu)化

• CPDM云設(shè)計(jì)工藝協(xié)同

應(yīng)用智能設(shè)計(jì)與仿真技術(shù)、模塊化設(shè)計(jì)、協(xié)同設(shè)計(jì)等新技術(shù)，圍繞產(chǎn)品系列設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、審簽管理及BOM管理等功能，提供基于三維可視化技術(shù)文件傳遞、管理平臺(tái)，提高協(xié)同研發(fā)效率及質(zhì)量。

圖3 CPDM云端設(shè)計(jì)工藝協(xié)同

• 工業(yè)大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用

工業(yè)大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用突破工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、智能裝備、大數(shù)據(jù)分析等新技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)SMART IoT采集生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)時(shí)設(shè)備、生產(chǎn)數(shù)據(jù)，實(shí)施質(zhì)量工藝優(yōu)化分析、產(chǎn)線設(shè)備管理、關(guān)鍵設(shè)備預(yù)防性維護(hù)、運(yùn)營分析等四類大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用，為工藝優(yōu)化、設(shè)備及工裝預(yù)防性維修維護(hù)、企業(yè)計(jì)劃、銷售、采購等提供優(yōu)化決策依據(jù)。

圖4 產(chǎn)品質(zhì)量工藝分析

圖5 關(guān)鍵性設(shè)備預(yù)防性維護(hù)

• VR虛擬工廠及產(chǎn)線仿真

應(yīng)用VR技術(shù)搭建產(chǎn)品裝配車間虛擬工廠，對廠房、產(chǎn)線、物流進(jìn)行建模，實(shí)現(xiàn)對電連接器組裝產(chǎn)線及裝配過程模擬，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程透明管控、運(yùn)維，實(shí)現(xiàn)設(shè)備利用率等仿真，為物流設(shè)計(jì)優(yōu)化，節(jié)拍計(jì)算、產(chǎn)線均衡等提供依據(jù)。

圖6 VR產(chǎn)線仿真

• AR裝配指導(dǎo)

基于AR增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)外殼合件人工組裝工位的AR裝配指導(dǎo)，快速指導(dǎo)操作員進(jìn)行裝配作業(yè)，有效防錯(cuò)，提高裝配操作質(zhì)量。

4 項(xiàng)目成果

（1）首創(chuàng)基于云平臺(tái)的智能制造解決方案

首創(chuàng)基于INDICS平臺(tái)線上線下相結(jié)合的智能制造整體解決方案。面向航天電器應(yīng)用需求，通過線上開展與供應(yīng)商、客戶的在線研發(fā)協(xié)同、供應(yīng)鏈協(xié)同、資源計(jì)劃協(xié)同及工業(yè)大數(shù)據(jù)分析，線上形成產(chǎn)品訂單，驅(qū)動(dòng)線下基于訂單的生產(chǎn)和工程，并推進(jìn)線下工藝、質(zhì)量優(yōu)化。

（2）首創(chuàng)“設(shè)備上云、產(chǎn)線上云”新模式

應(yīng)用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)SMART IoT，開展設(shè)備數(shù)據(jù)、產(chǎn)線運(yùn)行數(shù)據(jù)、運(yùn)營狀態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上云，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的設(shè)備運(yùn)營；通過CRP、CMOM系統(tǒng)，開展智能排產(chǎn)，開展企業(yè)運(yùn)營、產(chǎn)線生產(chǎn)及設(shè)備數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理、分析，支持產(chǎn)線生產(chǎn)計(jì)劃、質(zhì)量、工藝優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線上云。

（3）打通數(shù)據(jù)鏈條，推進(jìn)企業(yè)智能生產(chǎn)

建設(shè)以數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)的基于INDICS平臺(tái)的智能工廠，實(shí)現(xiàn)價(jià)值鏈全貫通，數(shù)據(jù)鏈全過程流轉(zhuǎn)，經(jīng)營管控、研發(fā)、生產(chǎn)業(yè)務(wù)全覆蓋。

圖7 企業(yè)業(yè)務(wù)流程數(shù)字化集成

（4）打通企業(yè)全價(jià)值鏈，初步形成產(chǎn)業(yè)生態(tài)

通過構(gòu)建基于云制造協(xié)同平臺(tái)的航天電器智能制造系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)面向高端電器連接件制造的需求、研發(fā)、生產(chǎn)規(guī)劃、制造執(zhí)行、智能服務(wù)等跨企業(yè)價(jià)值鏈環(huán)節(jié)全貫通。

5 實(shí)施效果

基于云平臺(tái)的高端電器連接件裝配智能工廠建設(shè)完成后，形成符合高端電器連接件“多品種、小批量、按單生產(chǎn)”特點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造模式，滿足產(chǎn)品的個(gè)性化定制和柔性生產(chǎn)需求，滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝、制造、檢測、物流等全生命周期的智能化需求，使企業(yè)產(chǎn)能達(dá)到50萬件/年，生產(chǎn)效率提高40%以上，運(yùn)營成本降低21%以上，產(chǎn)品研制周期縮短33%以上，產(chǎn)品不良品率降低56%，能源利用率提高21%，自動(dòng)化率提升至60%。

項(xiàng)目通過技術(shù)創(chuàng)新、商業(yè)模式創(chuàng)新、管理創(chuàng)新，提升了智能制造關(guān)鍵能力。通過建立具備云制造能力的示范車間，構(gòu)建“虛體+實(shí)體”數(shù)字化企業(yè)和工藝，實(shí)現(xiàn)基于模型的企業(yè)和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的企業(yè)運(yùn)營，實(shí)現(xiàn)工廠和工藝動(dòng)態(tài)仿真，并通過工業(yè)大數(shù)據(jù)分析優(yōu)化產(chǎn)品工藝、質(zhì)量，對設(shè)備進(jìn)行預(yù)測性維護(hù)。項(xiàng)目通過線上線下相結(jié)合構(gòu)建的生產(chǎn)計(jì)劃、BOM/工藝數(shù)據(jù)、企業(yè)運(yùn)行數(shù)據(jù)三條主線，實(shí)現(xiàn)了價(jià)值鏈橫向、縱向、端到端的無縫集成。

作者簡介：

柴旭東，航天云網(wǎng)科技發(fā)展有限責(zé)任公司黨委副書記、總經(jīng)理，總架構(gòu)師。

摘自《自動(dòng)化博覽》2020年4月刊