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整體規劃
根據制造實際問題,結合新一代的信息技術實現智能工廠改造:通過計算機輔助工藝設計系統
(Computer Aided Process Planning,CAPP),企業資源計劃管理系統(Enterprise Resource
Planning,ERP),虛擬仿真系統,通過企業服務總線(Enterprise Service Bus,ESB,ESB)與制造  執行系統(Manufacturing Execution System,MES),高級計劃排程系統(Advanced Planning  and Scheduling,APS),交通管理系統(Traffic Control System,TCS),倉庫管理系統
(Warehouse Management System,WMS)信息共享,MES與現場數字化設備(工業機器人,立
體倉庫,數字化高精度專用設備等)使用工業以太網做數據傳輸,鑫光智能自主研發的工業智能網關
(運行牛頓1.0系統)做連接嵌入式硬件以及協議標準化;車間設備通過網絡物理連接后,牛頓1.0系統  作為監控與數據采集系統(Supervisory Control And Data Acquisition,SCADA)采集節點,做第  一層語義轉化;使用推送或讀取的方式,將數據上傳到部署在數據中心中的MES系統, MES系統執行  數學模型分析;進行第二次語義轉化生成決策,再將生產指令通過網絡發給SCADA節點,進行語義轉  化后控制現場的數字化設備執行操作。

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產品通過CAD設計軟件得到數字化體現,產品在工廠流轉情況通過VR虛擬仿真系統得到映射體現,  制造過程、物流過程和交付過程產生的數據都將被采集、儲存和分析;在得到產品實體資產的同時,也  收獲到相對應映射的虛擬數字資產,在設計、制造、服務過程得到無縫的數字化、可視化滿足,形成全  數字產品生命周期管理系統(Product Lifecycle Management,PLM)。


實施技術路線

使用三維計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助工藝規劃(CAPP)、設計和工藝路線仿真、可靠性評價  等先進技術。產品信息能夠貫穿于設計、制造、質量、物流等環節,實現產品的全生命周期管理(PLM)。


車間/工廠總體設計、工藝流程及布局建立數字化模型,并進行模擬仿真,實現規劃、生產、運營全流程數  字化管理(PDM),相關數據進入企業核心數據庫。


建立生產過程數據采集和分析系統(SCADA),能充分采集制造進度、現場操作、質量檢驗、設  備狀態等生產現場信息,并與車間制造執行系統實現數據集成和分析。


建立車間制造執行系統(MES),實現計劃、排產(APS)、生產、檢驗的全過程閉環管理,并與企業資  源計劃管理系統(ERP)集成。


建立車間級的工業通信網絡,系統、裝備、零部件以及人員之間實現信息互聯互通和有效集成。


運用企業資源計劃管理系統(ERP),其中供應鏈管理??檳蓯迪植曬?、外協、物流的管理與優化。利用  云計算、大數據等新一代信息技術,在保障信息安全的前提下,實現經營、管理和決策的智能優化。


整體目標

? 使用CAD、CAE、CAM、CAPP等計算機輔助系統對產品設計全面采用數字化,建立產品數據管理系統,實現產品  全生命周期管理,縮短產品研發周期20%;

? 采用多軸機器人技術、多軸聯動數控設備、3D打印增材制造等自動化數字技術,實現生產設備數控化率達到80%以  上,對生產過程進行實時控制、預警和可視化管理;

? 使用多源傳感和影像在線尺寸檢測技術;機械性能、電性能等功能性在線檢測技術,實現工序在線檢測和成品檢測  數據自動上傳率超過90%;

? 通過實時采集的制造過程數據,建立產品質量追溯系統,實現產品不良品率降低10%;

? 通過設備互聯互通,利用云計算、大數據等新一代技術,建立生產過程數據庫,深度采集制造進度、現場操作、設  備狀態等生產現場信息,生產效率提高20%以上;

? 采用面向多品種、小批量的制造執行系統實現10種以上產品/規格混合生產的排產和生產管理;

? 通過企業資源計劃管理系統(ERP),實現供應資源(SCM)、客戶資源(CRM)、物流的管理與優化。利用云計算、大  數據等新一代信息技術,在保障信息安全的前提下,實現經營、管理和決策的智能優化。最終績效指標體現為生產  效率提高20%以上,運營成本降低20%,產品研制周期縮短20%,產品不良品率降低10%,能源利用率提高6%。



智能制造信息物理模型



智能制造信息物理模型




數字化的工廠藍圖


從產品設計 ->工藝->制造-> 維護 提供一站式、統一數據源數的一體化管理平臺



智能制造流程


集成協議


系統物理架構


智能制造系統功能藍圖


MES業務功能模型


系統集成

? MES需要同上層業務系統進行集成,以獲取必要的主數據、業務數據和反饋執行結果數據。MES將與  ERP系統和PLM系統實現數據集成。

? MES系統與ERP系統集成,ERP系統提供讀取數據的接口給MES系統,部份數據(如物料基礎信息、  生產BOM信息、庫存等信息)實現同步到MES系統;ERP分類整理訂單需求, MES 系統可以隨時讀  取最新的產品需求數量,包括訂單詳細信息等。同時,MES系統提供數據接口給ERP系統使用,MES  系統的完工入庫數據集成到ERP系統。

? MES系統與PLM系統集成主要體現在讀取圖紙功能上,MES系統通過ERP系統下載物料的圖號信息,  與PLM系統匹配查找最新版制作圖紙、工藝路線、作業指導書,在生產制造過程中,可以針對在制品  需要查看以上資料。


數據集成

鑫光智能網關


鑫光智能網關是為了解決工業現場設備互聯互通問題,  解決工業現場設備接口不統一,協議不統一導致的組網難的問
題,而研發的一套具有數據采集和控制功能的軟硬件操作系統。  牛頓1.0操作系統是一套軟硬件開發工具鏈(包含硬件平臺,
軟件平臺,配置工具,客戶端軟件),硬件平臺是基于ARM  Cortex 處理器的工業級嵌入式智能網關,軟件平臺是基于鑫光自主知識產權嵌入式Newton內核的平臺軟件。



鑫光智能網關實時操作系統



鑫光智能網關支持西門子,三菱,臺達等數十種  PLC的采集,支持Fanuc,三菱,西門子840D等十余種主  流數控系統的數據采集,該系統的投入使用將工業4.0項目  的實施難度降低60%,維護成本降低90%,用戶只需簡單  配置即可按照自己意愿去采集想要的數據,鑫光智能網關讓每一個用戶成為工業4.0的開發者



鑫光智能網關支持哪些設備



鑫光智能網關配置管理





關鍵技術



生產流程圖建模技術
? 工藝流程建模:基于有向有權圖,節點為工位與邊庫,邊為物流過程
? 生產計劃建模:每個生產排程單位對應工藝圖中的一棵樹
? 車間資源建模:競爭性原則,排程單位競爭有限資源




關鍵技術


操作界面

解決方案


工廠需求:
?  有限產能下,配備柔性生產線的車間生產計劃排  產
? 排產需以提高設備利用率,縮短訂單生產時間為
目標
?  排產系統需對插單,訂單刪除與修改,總生產計  劃重置等情況作出及時響應




解決方案:  使用基于優化算法的排產方案,以生產時間最短為  目標,使用遺傳算法引擎求解。  對于插單與訂單修改,對插入訂單賦予不同權重,  以原生產計劃為初始解進行計算。
排產效果:  最短時間完成給定生產計劃  遇到插單時,計劃變更幅度最小





監控中心




生產線狀態監控




智能倉庫監控界面


AGV監控界面


人員管理



工人資質矩陣管理:
通過用戶標簽二維碼實現自動掃描登陸;
同時系統根據用戶資質矩陣判斷用戶是否有本機  操作權限;
驗證通過后設備可以正常啟動,獲取生產排成信  息,開始生產。





工位電子作業指導書





拉式物料配送




智能倉庫管理


設備管理

① 設備安全周期管理

② 設備數據監控

③ 設備管理維修管理

④ 點檢

⑤ 設備備件管理

⑥ 設備文檔管理


設備管理


設備管理可視化


趨勢分析


質量管理





質量分析

 SPC就像房屋中的煙霧探測器:只要這種裝置備有電池,并且被正確安  置以及旁邊有人監聽,那么它就可以提前發出警報使你有足夠時間阻  止房屋起火。

 ——《6 Sigma管理法 追求卓越的階梯》



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