綠色智能工廠建設(shè)新模式 重慶達策智慧工廠方案

一、智能工廠概述

智能制造和綠色制造都是當前制造業(yè)的熱點話題，企業(yè)在推動智能制造時會發(fā)現(xiàn)智能制造和綠色制造二者其實是密不可分的，因為綠色制造中會涉及智能化的提升，同樣智能制造推進中亦會有關(guān)于綠色零碳等的規(guī)劃設(shè)計和實施，比如環(huán)保等方面，二者相輔相成、互為促進。

智能工廠作為智能制造的典型實踐，充分融合了信息技術(shù)、先進制造技術(shù)、自動化技術(shù)、通信技術(shù)和人工智能技術(shù)，與企業(yè)的產(chǎn)品特點和制造工藝緊密結(jié)合。智能工廠主要特征為：

1）精益生產(chǎn)理念的結(jié)合，充分體現(xiàn)工業(yè)工程和精益生產(chǎn)的理念。

2）柔性自動化的實現(xiàn)，結(jié)合企業(yè)的產(chǎn)品和生產(chǎn)特點，持續(xù)提升自動化。

3）廣泛應(yīng)用工業(yè)軟件，MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）、APS（先進生產(chǎn)排程）、能源管理、 質(zhì)量管理等工業(yè)軟件，實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的可視化和透明化。

4）設(shè)備互聯(lián)技術(shù)，包括DNC/SCADA、RFID（無線射頻技術(shù)）、條碼（一維和二維）。

5）智能倉儲物流的運用。

6）實時洞察監(jiān)測生產(chǎn)各環(huán)節(jié)。

二、機械制造業(yè)建設(shè)智能工廠面臨的主要問題

機械制造業(yè)行業(yè)多為典型的離散型制造，為多品種、多規(guī)格、批量或小批量生產(chǎn)性質(zhì)，因此，機械制造業(yè)企業(yè)在實施智能制造時不可避免會遇到如下問題：

1）自動化程度低。大部分依靠人工；裝配環(huán)節(jié)自動化程度差；自動化檢測手段缺失。

2）多點“煙囪式”系統(tǒng)。信息孤島嚴重；信息化與業(yè)務(wù)沒有充分融合；存在較多業(yè)務(wù)流程斷點。

3）管理基礎(chǔ)薄弱。工時不準確；精益管理差；標準化欠缺。

4）數(shù)據(jù)缺乏有效管理。無法保證數(shù)據(jù)質(zhì)量；數(shù)據(jù)采集難度大；缺少統(tǒng)一的數(shù)據(jù)治理原則。

5）業(yè)務(wù)模式與流程變革難。組織架構(gòu)調(diào)整難度大；流程優(yōu)化阻力大；業(yè)務(wù)模式變革方向不明確。

智能工廠建設(shè)到底包括哪些內(nèi)容？怎么建？在新編制的國標里對智能工廠架構(gòu)的每一項具體內(nèi)容都進行了詳細梳理和定義。智能工廠包括物理工廠和虛擬工廠兩部分：智能工廠總體架構(gòu)以智能制造標準體系和安全體系為兩翼，其中物理工廠包括實體工廠、工廠物聯(lián)網(wǎng)和信息化系統(tǒng)；虛擬工廠包括與實體工廠一一映射的三維信息模型和賦予邏輯算法的仿真模型。物理工廠和虛擬工廠通過數(shù)字孿生技術(shù)進行連接，然后達到虛實集成。

三、智能工廠建設(shè)新模式

針對典型的離散型制造模式，在智能工廠建設(shè)過程中，要先診斷，找短板、定方向；再進行總體規(guī)劃，提目標、穩(wěn)推進，關(guān)鍵的還是工藝、物流和產(chǎn)線優(yōu)化設(shè)計，這是根本所在；然后才是基于綠色技術(shù)的土建公用配套設(shè)計；并進行信息系統(tǒng)集成，做到互聯(lián)互通。這樣才能打造一個精益、綠色、智能化的工廠。

（1）診斷評估

先要做好診斷，調(diào)查企業(yè)基本情況、問題、痛點和需求，評估智能制造水平，分析差距原因，提出改造頂層方案和優(yōu)先級建議。我們搭建了河南省的智能制造服務(wù)平臺，參與診斷超過500家，獲得了一手數(shù)據(jù)，積累了一些經(jīng)驗。

1）調(diào)查企業(yè)基本情況。企業(yè)基本情況包括企業(yè)規(guī)模、所屬領(lǐng)域、職工人數(shù)、產(chǎn)品及市場占有率、技術(shù)創(chuàng)新、上下游產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)狀和協(xié)同能力水平等情況。

2）評估企業(yè)綠色智能制造水平。調(diào)研工廠規(guī)劃、產(chǎn)品產(chǎn)量、設(shè)備與自動化、信息化軟件、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、質(zhì)量管理等方面現(xiàn)狀。

3） 分析差距原因。分析現(xiàn)有工廠制造水平與智能工廠之間的差距。

4）針對企業(yè)現(xiàn)狀和存在問題，提出企業(yè)開展智能化改造的頂層設(shè)計方案和優(yōu)先級建議；或從智能裝備應(yīng)用、車間設(shè)備互聯(lián)互通、生產(chǎn)過程實時調(diào)度、物料自動配送、產(chǎn)品信息可追溯等方面給出規(guī)劃建議。

（2）綠色智能工廠總體規(guī)劃

智能工廠涵蓋精益改善、工藝流程再造、物流、自動化改造、工廠物聯(lián)網(wǎng)、信息化應(yīng)用系統(tǒng)、土建公用設(shè)施、建模仿真和數(shù)字孿生等建設(shè)內(nèi)容，是個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，投資大、周期長，因此在實施時前需進行整體化規(guī)劃和頂層設(shè)計。

通過規(guī)劃好實施路徑，幫助企業(yè)實現(xiàn)智能制造轉(zhuǎn)型升級之路，提高生產(chǎn)效率，降低成本，增加利潤。同時企業(yè)要緊跟政策，申請專項獎勵。

（3）采用全新設(shè)計手段

全新的設(shè)計需要先進的設(shè)計工具，采用自主開發(fā)的設(shè)計協(xié)同云平臺，所有專業(yè)在同一個平臺上協(xié)同設(shè)計，可以兩維三維聯(lián)動，一鍵生成支吊架，快速標注和出圖，量單報價集成。

（4）基于精益的工藝優(yōu)化設(shè)計

基礎(chǔ)的工作還是進行工藝優(yōu)化，先調(diào)出所有的零部件圖樣和工藝卡詳細分析，單件小批工件合并同類項，組合成流水線和單元，并通過繪制未來價值流圖，識別關(guān)鍵線路，找出瓶頸，提出改善措施。

（5）智能裝備及生產(chǎn)線設(shè)計選型

基于精益的工藝優(yōu)化后，要提高設(shè)備的自動化，即通常所說的機器換人或機器助人環(huán)節(jié)。常規(guī)的工廠設(shè)計主要是標準設(shè)備選型，智能工廠場景下，由于大量的個性化定制、柔性、協(xié)同等需求，出現(xiàn)了設(shè)備非標化趨勢，需要定制化研制，特別是輸送、上下件、工裝夾具等。工藝、物流、產(chǎn)線關(guān)系緊密，互相影響，反復(fù)迭代優(yōu)化。

（6）智能倉儲物流設(shè)計

設(shè)備自動化提升后，要把所有制造過程貫通，工件一個流流下去，智能倉儲和物流設(shè)計就顯得很重要，包括自動化立體存儲、分揀、AGV配送、調(diào)度系統(tǒng)、交通管理等。

（7）工廠建模仿真優(yōu)化

在虛擬工廠搭建過程中，通過建模和仿真的工具，對產(chǎn)品、工廠、生產(chǎn)過程和架構(gòu)進行數(shù)字化建模，對建筑物性能進行仿真。對工藝布局、物流、關(guān)鍵產(chǎn)線、人機工程和產(chǎn)能進行仿真優(yōu)化。

（8）工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計

對于工廠物聯(lián)網(wǎng)及系統(tǒng)集成的設(shè)計，常規(guī)工廠只進行I T基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃和信息化應(yīng)用系統(tǒng)規(guī)劃，在新設(shè)計中，還要進行SCADA、安燈看板、設(shè)備聯(lián)網(wǎng)、透明工廠等系統(tǒng)的設(shè)計，同時進行各個系統(tǒng)的集成設(shè)計。

（9）綠色智能工廠數(shù)據(jù)采集

這個環(huán)節(jié)要考慮采集什么數(shù)據(jù)、怎么采集數(shù)據(jù)、采集數(shù)據(jù)的周期及如何利用采集的數(shù)據(jù)。人機料法環(huán)測各方面的信息，采少了不夠用，采多了增加傳感和數(shù)據(jù)存儲成本。要做好頂層的功能模塊規(guī)劃，明確數(shù)據(jù)類型需求；統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口協(xié)議；建立每臺設(shè)備的數(shù)據(jù)字典；寫入采購合同。

（10）敏捷看板數(shù)據(jù)解決方案

數(shù)據(jù)采集之后就要做好數(shù)據(jù)的應(yīng)用，搭建移動透明工廠，將信息及時推送到看板和移動端。

（11）智能管控平臺

車間和產(chǎn)線級的生產(chǎn)管控系統(tǒng)，有效提升了車間的透明管控能力和設(shè)備的運維水平等。

（12）綠色智能工廠數(shù)字孿生

可以實現(xiàn)實體工廠和虛擬工廠的雙向數(shù)據(jù)集成、數(shù)字孿生，可以進行虛擬工廠的實時監(jiān)控、歷史回溯和調(diào)產(chǎn)推演等。

（13）綠色零碳解決方案

智能工廠可視化展示用能負荷大的專機、產(chǎn)線、車間、整廠能效地圖、碳排放和污染物排放指標，并與智能排產(chǎn)聯(lián)動。綜合碳排放指標在訂單增多的情況下同期下降25%以上。同時除了前面的土建公用設(shè)施綠色設(shè)計的基礎(chǔ)上，從能源綜合利用方面入手，實現(xiàn)多能互補，打造零碳綠色智慧能源示范園區(qū)。

通過上述介紹可以看到，綠色智能工廠建設(shè)投資大、周期長、責任大；涉及工藝、物流、產(chǎn)線、自控和信息化，技術(shù)含量高、系統(tǒng)性強、資質(zhì)要求高。如果在前期沒有綠色智能工廠整體規(guī)劃，工藝、物流、產(chǎn)線、工廠物聯(lián)網(wǎng)、信息系統(tǒng)集成技術(shù)方案不可行，所配套的基礎(chǔ)建設(shè)和信息化系統(tǒng)就不是量身定制，就會一邊建設(shè)，一邊改造，所以新設(shè)計貫穿整個實施工程。因此，智能工廠的實施應(yīng)該是基于新設(shè)計的全過程咨詢和EPC總承包模式，也就是系統(tǒng)集成。SAP服務(wù)商重慶達策為制造企業(yè)提供專業(yè)化智慧工廠解決方案，幫助企業(yè)有效規(guī)劃數(shù)字化建設(shè)。

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