打造数字化智能工厂新引擎——大连富士冰山自动售货机有限公司智能工厂案例

发布时间：2018-02-02 作者：许可

关键字：智能工厂大连富士冰山

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为实现“建立国际一流自动售货机研发平台、创中国特色智能化自动售货机制造企业”的目标，2016年，富士冰山投资兴建新工厂，吸收日本最先进的自动售货机生产线，导入更先进、更高水准的管理系统、自动化设备和先进生产管理模式，全面打造智能化工厂。

为实现“建立国际一流自动售货机研发平台、创中国特色智能化自动售货机制造企业”的目标，2016年，富士冰山投资兴建新工厂，吸收日本最先进的自动售货机生产线，导入更先进、更高水准的管理系统、自动化设备和先进生产管理模式，全面打造智能化工厂。富士冰山自动售货机新工厂位于大连经济技术开发区双D港产业园区，紧邻英特尔公司，占地面积近十万平米。新工厂于2016年7月6日奠基兴建，建筑面积7万平方米，投资金额5亿元人民币。于今年7月5日正式投产启用。

那么，到底什么是智能工厂？智能工厂的核心架构是怎样的？能为企业的转型提供哪些支撑？大连天翼信息科技有限公司作为富士冰山本次新厂建设MES系统的实施方，结合新工厂的建设和实施经验，为大家做一些分享。

智能工厂、数字化工厂与智能制造

数字化工厂

数字化工厂是在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生成组织方式，是现代数字制造技术与计算机仿真技术相结合的产物，主要作为沟通产品设计和产品制造之间的桥梁。其本质是信息的集成。

智能工厂

智能工厂是在数字化工厂的基础上，利用物联网技术和监控技术加强信息管理服务，提高生产过程可控性、减少生产线人工干预，以及合理计划排程。同时，集初步智能手段和智能系统等新兴技术于一体，构建高效、节能、绿色、环保、舒适的人性化工厂。

智能工厂已经具有了自主能力，可采集、分析、判断、规划；通过整体可视技术进行推理预测，利用仿真及多媒体技术，将实境扩增展示设计与制造过程。系统中各组成部分可自行组成最佳系统结构，具备协调、重组及扩充特性。已系统具备了自我学习、自行维护能力。因此，智能工厂实现了人与机器的相互协调合作，其本质是人机交互。

图1 智能工厂信息化建设范围

智能制造

智能制造系统在制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等。通过人与智能机器的合作，部分取代专家脑力劳动。智能制造系统不只是人工智能，在突出人核心地位的同时，使智能机器和人能真正地结合在一起，其本质是人机一体化。

富士冰山智能工厂建设情况

富士冰山第新工厂是是国内外行业单体厂房最大建筑，年产各类自动售货机10万台，处于世界前列。

经过多年精心建设，目前，富士冰山在信息化和智能化建设方面，不断深化投入，随着新工厂的投产，通过制造执行系统（MES）、高级计划排程系统（APS）、智能化加工中心与生产线、基于DNC系统的车间设备智能监控网络、基于条码及无线传感网络的物料和资源跟踪定位系统、生产控制中心管理决策系统等各方软件与硬件的深入应用，实现了对制造资源跟踪、生产过程监控，计划、物流、质量集成化管控下的柔性生产目标。

一、智能加工中心与生产线

1、智能化加工设备

富士冰山新工厂建设，引入的大量的自动化生产设备和加工中心，结合企业自身产品特性，焊接机器人大规模投入使用，通过系统集成，将焊接机器人连接为焊接自动生产线，共配置点焊机器人及弧焊机器人20余台。

经过系统集成，天翼公司负责实施的MES系统，通过与PLC进行数据交互，直接下达生产任务及作业指示，指导线体机器人自动进行加工，大幅提升了产品的稳定性，使得售货机箱体和外门的焊接效率提升两倍以上，由于规范了管理，又进一步提升了整个生产体系的效率。不但如此，机器人的使用减少了工人数量，管理模式的重心从原来的管人转移到了管理设备上，相对而言，管理设备要容易很多。

图6 外箱自动焊接生产线

2、DNC

DNC是计算机与具有数控装置的机床群使用计算机网络技术组成的分布在车间中的数控系统。该系统对用户来说就像一个统一的整体，系统对多种通用的物理和逻辑资源整合，可以动态的分配数控加工任务给任一加工设备，是提高设备利用率，降低生产成本。

通过MES系统与DNC功能，将数控设备的加工信息直接提取，在制造进行调度的节点，将任务下发到各数控设备，同时可提取加工程序的的尺寸信息、模具信息、材料寸法和展开图形等信息，直接在车间现场MES系统终端上进行查看和调阅，也可输出打印作业指导书，极大的提高了工人作业的便利性和准确性。

图7 通过DNC联网的NCT设备（配套自动料库、自动模具库，无人值守）

部分数控加工设备可通过MES系统直接下达生产任务，自动加工执行，反馈加工进度和问题。部分设备通过自动料库和自动模具库等配套设施的投入，可做到无人值守，自动运行。

图8 设备自带教工任务清单，与MES系统对接自动执行

二、智能化物流

1、供应商管理平台及仓储条码应用

富士冰山为满足柔性制造管理需求，其生产过程遵循严格的批次管理模式，在物资采购供应环节，相同的原料，应用在不同的生产批次时，从采购环节就会体现生产批次目标信息，通过不同批次不同的上线时间，按JIT的形式拉动供应商进行送货，这样既能高效率的管理物资的收货和向现场发运的过程，又能有效的减少库存物资的挤压降低库存资金的占用。

因此，在物流环节，需要将区分比较详细的订单信息即使有效的分发给供应商，还要提供信息给供应商打印标识，区分相同材料不同批次的情况，结合以上情况，天翼公司为富士冰山提供一套供应商管理平台，通过此平台，供应商端，可通过BS平台直接访问，获取采购订单，并根据采购订单信息生成相关批次。采购人员可通过平台及时获取供应商接单信息，跟踪供应商生产及发运情况，物流人员根据发货信息可准备物资接收，并通过手持式移动终端，扫描在供应商平台上打印输出的送货单以及货物条码标签，实现快速的收发货。

2、智能配送

通过天翼公司MES系统中的生产任务信息，计划时间，备料清单等功能的应用，对物资的配送进行拉动，通过配送系统实现了该公司本体装配，部品组装等环节所需物料的暂存、拣选、配送功能，物料直接按需、按时配送至各个工位。

按照工位进行配送。通过建立专门的顺建场区域，根据装配工位数量及各工位装配物料情况，对原料进行分配，拣配过程中采用LED显示屏+手持终端模式进行人工作业。根据各工位装配物料情况，配合用户设计了多种不同的配送容器，采用多层存放，提高容器使用效率，减少线边容器数量，最终提高了物资配送的整体效率。

三、智能化生产执行过程控制

1、高级计划排程

在考虑企业资源所提供的可行物料需求规划与生产排程计划，让规划者快速结合生产限制条件与相关信息(如订单、途程、存货、BOM与产能限制等)，以做出平衡企业利益与顾客权益的最佳规划与决策，满足顾客需求及面对竞争激烈的市场。强化了ERP系统中以传统MRP规划逻辑为主的生产规划与排程的功能，APS系统的同步规划能力，不但使得规划结果更具备合理性与可执行性，亦使企业能够真正达到供需平衡的目的。

针对富士冰山的产品生产特性，本次天翼MES系统中的计划排程功能，不但满足了生产线体，按节拍的生产的排程模式，还针对离散性较强的钣金加工环节，定制化调整了按设备进行生产任务分配，根据工时自动计划排程的功能，结合生产现场的MES移动终端，和电子看板，对车间层的作业进行实际指导，同时根据排程结果和实际加工的执行数据采集（通过条码和固定式影像扫描读头，进行自动采集）。

2、执行过程调度

富士冰山车间内各加工职场的MES终端机，生产线上醒目的LED电视屏幕，通过大连天翼为富士冰山量身定制的制造执行系统（MES），充分利用信息化技术，从生产计划下达、物料配送、生产节拍、完工确认、标准作业指导、质量管理、条码采集等多个维度进行管控，并通过网络实时将现场信息及时准确地传达到生产管理者与决策者。该系统除了通过各种方式如短信、邮件向管理者传递生产信息外，其设置在生产现场的MES终端机，给现场作业工人生产制造带来了极大的便利。

图11 图纸文档查看

通过MES终端机，生产线工人不仅可以及时报完工、方便快捷地查询物料设计图纸和库存情况，更重要的是可以正确地指导工人每个工位如何进行教工、加工时需要何种模具信息、需要哪些零部件，同时给予安全提示。有了MES系统后，不用去借图纸，直接在MES终端就能查到最新的图纸信息，全触摸屏操作，简单方便，而且通过查看标准作业指导以规范工人的操作，避免了纸质作业指导书的损坏和更新不及时造成的附加作业，极大提高了工作效率和作业质量。

3、数字化质量检测

以前质检，是采用纸质记录本记录检验结果和质量问题，现在则是用生产管理系统（MES），每一个检验项目都标准化、电子化，以前在本子上的内容都作为数据录入PDA和平板电脑等终端。一旦发现质量异常，系统就会第一时间自动启动不合格处理流程，将情况发送给相关责任人。而数据的录入则会为产品质量追溯提供可靠依据。

四、可视化控制

1、电子看板

A利通直观的视觉感知，获取生产加工组织情况和问题，提高生产管理效率

B以视觉信号为手段，以公开化为基本原则，将管理要求和意图让大家看得见，籍以推动自主管理、自我控制

C以明确的目标和顺序，推动生产现场效率的提升

目前富士冰山工厂内主要看板管理维度如下：

·生产计划及执行情况、设备状态

·生产统计图表

·采购物资供应看板

·组装线生产进度看板

·自动焊接线提进度看板展示及异常报警

·物资配送看板

结语：

目前富士冰山在智能工厂建设方面成效显著，但未来仍存在较大提升空间，从智能工厂向智能制造迈进，还有很多挑战需要面对，而这些问题都需要企业自身、硬件设备、管理软件、技术手段的不断提升与磨合，是一项庞大的系统集成工程。作为管理软件提供方，大连天翼信息科技有限公司仍将继续与富士冰山深入合作，继续探索。为向更完善完美的智能制造目标迈进。