1 項目背景

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(zhuān)業(yè)研制、生產(chǎn)骨干企業(yè)之一。在信息化方面，ERP系統、OA、PDM、CAD、CAE、CAM、CAPP均早有實(shí)施，2014年引進(jìn)了西門(mén)子PLM系統，目前正在推進(jìn)MES系統的應用。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(chǎng)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)能調用僅可考慮本地事業(yè)部資源，不能有效地利用訂單等數據驅動(dòng)，合理地協(xié)同資源和產(chǎn)能。

（2）跨事業(yè)部、跨客戶(hù)與供應商的協(xié)同研發(fā)缺乏手段，效率低下。企業(yè)無(wú)法實(shí)現跨平臺的流程協(xié)同和可視化，協(xié)同研發(fā)周期長(cháng)、效率低、質(zhì)量不高。

（3）企業(yè)生產(chǎn)計劃排產(chǎn)按照無(wú)限產(chǎn)能開(kāi)展，排產(chǎn)準確率低。企業(yè)排產(chǎn)計劃結果需經(jīng)過(guò)人工調整，計劃合理性需人工優(yōu)化。

（4）大量設備、生產(chǎn)過(guò)程數據未被有效利用。企業(yè)設備數據、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。

（5）虛實(shí)結合協(xié)同制造需求迫切。企業(yè)需要應用仿真工具和實(shí)時(shí)數據遠程監控平臺，搭建從事前仿真優(yōu)化、事中監控、事后優(yōu)化的閉環(huán)透明管控模式。

2 整體方案架構

項目總體實(shí)施方案包括云端應用、有限產(chǎn)能計劃、數據采集及SMARTIOT應用VR產(chǎn)線(xiàn)模擬/AR裝配指導開(kāi)發(fā)、實(shí)施，PLM、MOM、TIA、自動(dòng)化設備及物流系統集成及實(shí)施。

圖1 整體方案架構圖

應用INDICS平臺構筑航天電器智能制造樣板間線(xiàn)上線(xiàn)下相結合的生產(chǎn)計劃、BOM/工藝數據、企業(yè)運行數據三條主線(xiàn)，整體構建航天電器基于云平臺的智能工廠(chǎng)。其中包含：以生產(chǎn)計劃為核心驅動(dòng)的產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)制造流程、以BOM/工藝數據為核心驅動(dòng)的企業(yè)研發(fā)流程、以企業(yè)運行數據為核心驅動(dòng)的大數據分析與應用流程。

3 項目實(shí)施

（1）自動(dòng)化產(chǎn)線(xiàn)建設

開(kāi)展接觸件加工區、外殼合件組裝區、基座合作組裝區及總裝區相關(guān)自動(dòng)化產(chǎn)線(xiàn)建設。產(chǎn)品零部件來(lái)料通過(guò)AGV小車(chē)轉運到上料工位，生產(chǎn)加工時(shí)產(chǎn)品放置在輸送載盤(pán)上，工站之間通過(guò)皮帶輸送線(xiàn)運送到各個(gè)工站及倉庫中，每個(gè)載盤(pán)上配置有RFID芯片，用于產(chǎn)品的身份識別及工藝路線(xiàn)的確認。

（2）PLM、MOM及TIA建設

PLM：開(kāi)展Teamcenter，NX等系統升級，建立在PLM數據管理統一平臺下的設計制造協(xié)同體系、研發(fā)生產(chǎn)的高效運行模式、研發(fā)生產(chǎn)的管控流程。

MOM：通過(guò)SIMATICIT的實(shí)施，圍繞產(chǎn)品智能制造過(guò)程中生產(chǎn)數據的采集與跟蹤、質(zhì)量控制、生產(chǎn)監控以及物料管理等需求，建設精密電子元器件智能制造車(chē)間生產(chǎn)運營(yíng)管理環(huán)境。

TIA：結合MOM上層功能以及INDICS、SMARTIoT、生產(chǎn)線(xiàn)、工站、立庫、SCADA系統的整體功能需求，建立車(chē)間互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò )結構，實(shí)現主控PLC對生產(chǎn)線(xiàn)輸送的控制及綜合監控。

（3）云制造平臺建設內容

• CRP云資源計劃

基于INDICS平臺，實(shí)施CRP云資源計劃，實(shí)現從INDICS平臺接收訂單需求、生成銷(xiāo)售訂單、支撐開(kāi)展有限產(chǎn)能計劃排程、平衡產(chǎn)能、整體實(shí)現線(xiàn)上線(xiàn)下業(yè)務(wù)閉環(huán)管理，增強生產(chǎn)計劃功能，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云設計工藝協(xié)同

應用智能設計與仿真技術(shù)、模塊化設計、協(xié)同設計等新技術(shù)，圍繞產(chǎn)品系列設計，實(shí)現項目管理、產(chǎn)品數據管理、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，提高協(xié)同研發(fā)效率及質(zhì)量。

圖3 CPDM云端設計工藝協(xié)同

• 工業(yè)大數據分析應用

工業(yè)大數據分析應用突破工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、智能裝備、大數據分析等新技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應用，通過(guò)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)SMART IoT采集生產(chǎn)現場(chǎng)實(shí)時(shí)設備、生產(chǎn)數據，實(shí)施質(zhì)量工藝優(yōu)化分析、產(chǎn)線(xiàn)設備管理、關(guān)鍵設備預防性維護、運營(yíng)分析等四類(lèi)大數據分析應用，為工藝優(yōu)化、設備及工裝預防性維修維護、企業(yè)計劃、銷(xiāo)售、采購等提供優(yōu)化決策依據。

圖4 產(chǎn)品質(zhì)量工藝分析

圖5 關(guān)鍵性設備預防性維護

• VR虛擬工廠(chǎng)及產(chǎn)線(xiàn)仿真

應用VR技術(shù)搭建產(chǎn)品裝配車(chē)間虛擬工廠(chǎng)，對廠(chǎng)房、產(chǎn)線(xiàn)、物流進(jìn)行建模，實(shí)現對電連接器組裝產(chǎn)線(xiàn)及裝配過(guò)程模擬，實(shí)現遠程透明管控、運維，實(shí)現設備利用率等仿真，為物流設計優(yōu)化，節拍計算、產(chǎn)線(xiàn)均衡等提供依據。

圖6 VR產(chǎn)線(xiàn)仿真

• AR裝配指導

基于A(yíng)R增強虛擬現實(shí)技術(shù)，實(shí)現外殼合件人工組裝工位的AR裝配指導，快速指導操作員進(jìn)行裝配作業(yè)，有效防錯，提高裝配操作質(zhì)量。

4 項目成果

（1）首創(chuàng )基于云平臺的智能制造解決方案

首創(chuàng )基于INDICS平臺線(xiàn)上線(xiàn)下相結合的智能制造整體解決方案。面向航天電器應用需求，通過(guò)線(xiàn)上開(kāi)展與供應商、客戶(hù)的在線(xiàn)研發(fā)協(xié)同、供應鏈協(xié)同、資源計劃協(xié)同及工業(yè)大數據分析，線(xiàn)上形成產(chǎn)品訂單，驅動(dòng)線(xiàn)下基于訂單的生產(chǎn)和工程，并推進(jìn)線(xiàn)下工藝、質(zhì)量?jì)?yōu)化。

（2）首創(chuàng )“設備上云、產(chǎn)線(xiàn)上云”新模式

應用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)SMART IoT，開(kāi)展設備數據、產(chǎn)線(xiàn)運行數據、運營(yíng)狀態(tài)數據實(shí)時(shí)上云，實(shí)現數據驅動(dòng)的設備運營(yíng)；通過(guò)CRP、CMOM系統，開(kāi)展智能排產(chǎn)，開(kāi)展企業(yè)運營(yíng)、產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)及設備數據的實(shí)時(shí)處理、分析，支持產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)計劃、質(zhì)量、工藝優(yōu)化，實(shí)現產(chǎn)線(xiàn)上云。

（3）打通數據鏈條，推進(jìn)企業(yè)智能生產(chǎn)

建設以數據為驅動(dòng)的基于INDICS平臺的智能工廠(chǎng)，實(shí)現價(jià)值鏈全貫通，數據鏈全過(guò)程流轉，經(jīng)營(yíng)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(guò)構建基于云制造協(xié)同平臺的航天電器智能制造系統，實(shí)現面向高端電器連接件制造的需求、研發(fā)、生產(chǎn)規劃、制造執行、智能服務(wù)等跨企業(yè)價(jià)值鏈環(huán)節全貫通。

5 實(shí)施效果

基于云平臺的高端電器連接件裝配智能工廠(chǎng)建設完成后，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(mǎn)足產(chǎn)品的個(gè)性化定制和柔性生產(chǎn)需求，滿(mǎn)足產(chǎn)品設計、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)能達到50萬(wàn)件/年，生產(chǎn)效率提高40%以上，運營(yíng)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%。

項目通過(guò)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(guò)建立具備云制造能力的示范車(chē)間，構建“虛體+實(shí)體”數字化企業(yè)和工藝，實(shí)現基于模型的企業(yè)和數據驅動(dòng)的企業(yè)運營(yíng)，實(shí)現工廠(chǎng)和工藝動(dòng)態(tài)仿真，并通過(guò)工業(yè)大數據分析優(yōu)化產(chǎn)品工藝、質(zhì)量，對設備進(jìn)行預測性維護。項目通過(guò)線(xiàn)上線(xiàn)下相結合構建的生產(chǎn)計劃、BOM/工藝數據、企業(yè)運行數據三條主線(xiàn)，實(shí)現了價(jià)值鏈橫向、縱向、端到端的無(wú)縫集成。

作者簡(jiǎn)介：

柴旭東，航天云網(wǎng)科技發(fā)展有限責任公司黨委副書(shū)記、總經(jīng)理，總架構師。

摘自《自動(dòng)化博覽》2020年4月刊