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打造中国版“智能工厂” 中国工业企业在行动

2016年01月25日 11:13中国机床商务网点击:4973

  【中国机床商务网 国内新闻】随着物联网、大数据和移动应用等新一轮信息技术的发展,全球化工业革命开始提上日程,工业转型开始进入实质阶段。2015年《中国制造2025》战略的出台,表明国家开始积极行动起来,把握新一轮发展机遇实现工业化转型。智能工厂作为工业智能化发展的重要实践模式,已经引发行业的广泛关注,中国工业企业也正在积极行动起来。
  
  智能工厂核心架构
  
  当前,信息化最先进的美国、制造业最强的德国、制造业最大的中国在各自的国家战略中都提出了工业4.0、工业互联网、《中国制造2025》等战略,并成为热门话题。德国工业4.0是立足机械制造、自动化工业、工业软件等领域的优势,基于CPS信息物理系统,在智能工厂与智能生产两个方向展开研究;而美国工业互联网是基于美国全球领先的互联网等IT技术,通过CPS信息物理系统,最终目的是实现“再工业化”;中国《中国制造2025》明确指出了“以信息化与工业化深度融合为主线”,重点发展新一代信息技术、航空航天装备等十大领域,实现中国由制造大国向制造强国的转变。三个国家的战略侧重点不同,但聚焦点却是相同的,那就是基于CPS信息物理系统的智能工厂。因此,通过底层设备的互联互通、基于大数据分析的决策支持、可视化展现等技术手段,实现智能化的生产过程的管理与控制,最终建设成智能生产的智能工厂,这就是中国制造企业实现智能制造的突破口与落脚点。
  
  在德国的工业4.0规划中,智能工厂的核心建构包括三个层面:
  
  其一,建设信息物理网络系统(CPS),CPS是英文CyberPhysicalSystem的缩写,就是指物理设备连接到互联网上,让物理设备具有计算、通信、精确控制、远程协调和自治等五大功能,从而实现虚拟网络世界与现实物理世界的融合,将网络空间的高级计算能力有效地运用于现实世界中,从而在生产制造过程中,与设计、开发、生产有关的所有数据将通过传感器采集并进行分析,形成可自律操作的智能生产系统。
  
  其二,实现三个集成,工业4.0中的三项集成包括:横向集成、纵向集成与端对端的集成。工业4.0将无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施通过CPS形成一个智能网络,使人与人、人与机器、机器与机器以及服务与服务之间能够互联,从而实现横向、纵向和端对端的高度集成,集成是实现工业4.0的重点也是难点。
  
  其三,大数据分析利用。“工业4.0”时代,制造企业的数据将会呈现爆炸式增长态势。随着信息物理系统(CPS)的推广、智能装备和终端的普及以及各种各样传感器的使用,将会带来无所不在的感知和无所不在的连接,所有的生产装备、感知设备、联网终端,包括生产者本身都在源源不断地产生数据,这些数据将会渗透到企业运营、价值链乃至产品的整个生命周期,是工业4.0和制造革命的基石。
  

打造中国版“智能工厂” 中国工业企业在行动(图片来自百度图片)
 
  智能工厂的积极探索
  
  显然,要实现理想中的智能工厂不是一蹴而就的事情,尤其对于基础自动化水平参差不齐的中国工业来说可谓任重而道远。然而面对席卷而来的第四次工业浪潮,一方面缘于《中国制造2025》及相关鼓励政策的激励效应,另一方面缘于为应对全球化的市场竞争,制造企业为提升自身竞争力而对于转型升级的内在需求,我们欣喜地看到中国工业企业对于智能工厂实践的探索已铺展开来。
  
  2015年初海尔向业界展示了其率先建成的全球首个家电行业智能互联工厂——沈阳冰箱工厂,通过打造自动化、智能化生产线,搭建信息化、数字化信息系统,率先形成企业与用户需求数据无缝对接的智能化制造体系,实现内外互联、信息互联、虚实互联三大互联,满足用户个性化、碎片化需求。该工厂最典型的信息互联案例就是U壳智能配送线。该配送线颠覆传统的工装车运输方式,在行业内首次实现了在无人配送的情况下,点对点精准匹配生产和全自动即时配送。在这里,传统的100多米长的生产线被4条18米长的智能化生产线所替代,几百个零部件被优化成十几个主要模块,这些模块可根据用户不同需求进行快速任意组装。目前沈阳工厂可支持9个平台500个型号的柔性大规模定制,人员配置减少57%,单线产能提升了80%,单位面积产出提升了100%,定单交付周期降低了47%,成为全球生产节拍最快的冰箱工厂。
  
  无独有偶,中国另一家电巨头——海信也在智能工厂建设方面引人关注。在海信的黄岛电视工厂里,AGV小车来回穿梭于库房与线体间,机器人、机械手和自动化专机高效精准地实现产品的装配、检测、包装,成品经自动分拣、码垛、覆膜后,由AGV自动运送到指定的货位。整个生产过程中,产品所需物料、部件与整机条码关联,实现从产品到原材料(供应商、生产批次)的质量信息双向追溯。通过自动化与信息化的深度融合,借助网络技术,实现生产中的物料信息自动采集,以BOM为基准调整条码规范,MES系统自动防错,提高数据准确性与作业效率;MES与WMS系统交互,根据线体工序节拍,明确原材料备料指令,发送给AGV控制系统,结合RFID标签、RF手持,实现高效、自动送料至线体工位的闭环管理。在智能工厂建设方面,海信已建立以主计划为中心的IOT(物联网),通过MPS、PLM、SRM、MES、WMS、CRM等信息系统的高度集成,搭建完整的SCM信息系统,实现全供应链的网络化协同。
  
  作为我国装备制造业的领军企业,三一重工的“智能化”之路也同样先人一步。2011年,三一在长沙投入建设的18号厂房是亚洲最大的智能化制造车间,这是三一工业信息化建设的一个典范。在这里,厂房更像是一个大型计算系统加上传统的操作工具、大型生产设备的智慧体,每一次生产过程、每一次质量检测、每一个工人劳动量都记录在案。装配区、高精机加区、结构件区、立库区等几大主要功能区域都是智能化、数字化模式的产物。18号厂房创造了一小时下线一台车的“三一速度”。而之后建立的临港产业园,更是创造了5分钟下线一台挖机的速度。目前,数字化工厂技术已在三一十几个业务单位得到应用,助推了公司生产模式的变革,三一的数字工厂也因此获得“智慧工厂”的美誉。另外值得一提的是,三一通过自主开发的信息系统ECC全球企业控制中心,完成企业与设备终端的联系,率先在业内开启物联网的应用。ECC可以控制设备、就近派工服务,同时采集油耗、安全等信息,客户关系管理自动化已基本实现。未来,三一将更多利用大数据技术、云计算、虚拟整合、3D打印、机器人等前沿技术,提升公司智能制造及运营能力。三一希望通过自身的实践,带动整个行业的智能化升级,带动全球智能制造装备企业协同发展,缔造中国首个“工业4.0”示范区。
  
  而在流程行业,2012年开始,九江石化开始智能工厂试点建设,经过3年努力,他们建成投用集中集成平台、应急指挥平台和三维数字化平台等公共服务平台,装置数字化、网络高速化、数据标准化、应用集成化、感知实时化的智能工厂框架初步形成。截至目前,智能工厂已有22个子项目上线或试运行,其中,企业4G无线网络应用、基于物联网的智能立体仓库、全流程一体化优化平台等一系列先进技术,均是炼化企业中首次使用。在数字化的基础上,九江石化的生产流程正在从“制造”转变为“智造”:几十万个数据的处理结果可以清楚掌握生产流程、提高生产过程的可控性、减少生产线上人工干预、即时正确地采集生产线数据,以及合理编排生产计划与生产进度。工业化与信息化深度融合效果正逐步显现。九江石化已连续5年被评为集团公司安全生产先进单位;主要污染物排放指标迈入行业领先水平;加工吨原油边际效益在行业内排名逐年上升。与此同时,管理效率大幅提升,在生产装置大幅增加的情况下,公司员工总数减少12%,班组数量减少13%。
  
  建设智能工厂是当今制造业积极努力的一个方向,但智能工厂没有统一的概念,也没有统一的衡量标准,因此,如何建设适合中国工业企业的智能工厂仍是我们需要在实践中思索和探讨的。
(来源:控制网)

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