朱海平：智能制造与智能化工厂建设

 

智能化工厂建设案例

 

    第二部分我们来探讨一下关于落地的一些内容。今年工信部先后启动了两个项目，一个是智能制造专项，另一个是智能制造试点示范项目。其中智能制造专项在十大领域支持智能制造新模式建设，同时也支持智能制造标准建设，全国一共94个项目入围。而智能制造试点示范项目，主要是从六个方面，工厂、车间、装备与产品、模式、管理还有服务支持试点示范建设，最终46家企业入围。我也参加了其中几个项目，下面就把我们做的规划工作给大家做一个分享，由于项目才刚启动，目前看不到一个完整的应用效果，我只能把我们的规划给大家做一个展示。

 

案例1：3C产品智能加工工厂建设

 

    这是我们在东莞的一个3C产品的案例，3C就是我们推行的3个C（Computer、Communication、Consumer Electronic）的简称，中国是3C产品的制造大国，东莞手机每年2.3亿台，产值超过1800亿，现在手机金属外壳是一个趋势，金属外壳要到机床去加工，因此机床去年猛增，现在珠三角现役高速钻攻中心数量超过十万台。而富士康一共有几万台，几千个机器人，规模是非常非常大的，而且它是全自动物流，据估计每天数据量超过1TB，所以这是一个很典型的大数据应用案例。但是在大陆应该说还达不到这个水平，所以国家支持这个项目，就是希望企业能够向富士康学习，东莞现在推行的机器化，就是希望用一些机器，包括机器人去替代人工操作，这个机器最好是国产的，数字系统也最好是国产的。第二就是产线自动化，物流自动化，检测自动化，比如说采集、分析、决策都在你自己，目标就是实现国产机器，包括大数据管理还有决策支持。

 

    我们把这个智能工厂分为五个层次，最底下是智能设备，包括各种各样的加工设备、物流设备，以及产线的控制系统等等，构成了一个智能设备。中间是物联网层面，就是实现数据采集与指令下达。再往上就是业务系统，右边是MES，左边是三维的虚拟生产建模，中间是三维工艺设计。再往上就是数据中心层，包括云数据中心、决策分析平台等等，是数据集中管理的一个地方。最上面是智能展现层，我们把它分为集中的生产管控中心，以及移动终端应用等等。这个项目工作目前正在开展，它主要的难点在于我们引入国产的数字中心，带的是国产的数字系统，以及一百台国产机器人构成柔性加工，应该说这个在国内目前还是第一家。其中装备中心还有机器人跟国外相比还是有差距。这是工信部里面投入最大的项目，900台国产的机床，数据系统还有100台机器人，另外就是我们的智能工艺，将会实现全三维加工工艺。此外，智能MES我们用的也是国产的。在智能决策方面，工厂和数据中心实现智能的生产决策，包括设备状态诊断、过程质量控制等。我们想做一个什么项目呢？就是虚拟车间和物理车间的同步，车间可以支持漫游，当你进到里面之后，想看具体的生产状况，只需要在虚拟机上点一下，它马上就会出现相应的变化，我们希望最后能够实现虚拟车间和物理车间的百分之百同步。但是这里面有一定的技术难度，我们希望朝这个方向努力。

 

案例2：输配电装备企业智能化工厂

 

    第二个案例是我们跟国内最大的电力装备企业西电集团去年做的一个项目，是建一个变压器的智能化生产。变压器是一个完全零散的制造，不像其它技术有流水线，它完全就是零散加工的，我们当时是怎样设计的？这样一个工厂要做智能制造，也就是设计过程的数字化、智能化，这实际上就是一个变压器的专项系统，变压器在设备过程中需要做大量的科技计算等等，因此，我们必须设计一个专项库去实现设计过程的数字化、智能化，主要是数字化车间、虚拟车间还有经营管理、能源管理，以及设备的整装。在产品使用过程中的数字化和智能化，我们主要是通过远程监控服务来实现。

 

    在这个项目里面，有这么几项关键技术，第一就是面向多型号产品混流生产的智能柔性生产线。其中产品的生产智能柔性生产线，是目前一个比较大的问题，在这个项目中，他们希望建十几条生产线，而在这个过程中还要能体现智能化设备，并且支持多频的混流生产。第二是构建设备监测与控制系统，实现多条柔性生产线、物流单元、检测单元的集成管控和协同工作。第三是制造大数据采集、分析及利用，主要包括智能能源管理，以及质量大数据分析。最后，是虚拟与物理融合的制造过程控制，即生产过程仿真分析与优化，和三维透明工厂。

 

案例3：船舶配套企业智能工厂规划

 

    案例3是武汉本地的一个项目，我们做的智能工厂的规划，当时我们也在思考一个问题，怎么样去描述智能工厂。我们说一个智能工厂，首先得是工厂，那么怎么去描述工厂呢？实际上可以从三个维度去描述：第一工厂是产品全生命周期的，从设计制造到销售服务。第二是生产制造流动，从下到上，设备、产线、车间、工厂、企业到供应链。第三个维度就是供应链维度，从上游到下游，还有企业自身。描述一个工厂从三个维度可以把它描述清楚，而智能工厂我们也是从三个维度去描述，但是要体现它的智能化特点。我们画了一个图，左边是数字化设计与工艺还有产品的全生命周期，中间是数字化智能车间，右边是数字化服务。从下到上，中间有五个程式，智能设备、智能控制、智能生产管控，还有智能生产等等。供应链单独画一个框框，这个和现在工业4.0里面讲的三个集成是完全吻合的。这个项目主要的内容是产品的制造和升级，以及产品的全生命周期的数字化和智能化改造，包括设施的升级以及管控中心智能决策的升级等。

 

案例4：输配电行业智能化工厂标准建设

 

    最后一个案例跟前面几个不太一样，这是一个做标准的案例。刚才说了，国家智能制造项目里面，也支持智能制造的标准建设，而智能化工厂的标准建设里面要做四个标准，其中一个标准就是智能工厂的体系架构。大家可能看到过国家智能制造标准体系建设指南，我们也参与了这个工作。聚焦输配电行业，我们帮它设计了一个智能化工厂的标准，还有一个子系统。这里面我们要回答几个问题，这几个问题其实现在在国内都没有回答好。

 

    第一就是智能化工厂的定义是什么，第二是智能化工厂的边界范围是什么，第三是智能化工厂的标准与构成是什么，第四是智能化特征怎么体现，第五是如何评价智能化工厂。

 

    这几个问题，我们现在都没有回答好，因此希望通过这个标准的建设，把这几个问题回答清楚。这是我们当时梳理的一个智能化工厂系统的模型，11个子系统，有各种各样复杂的信息交互。另外就是为了能够说服工信部的领导做的这个标准是可行的，我们也做了一个标准的验证平台，即在我们的科普企业建立一个平台。这是一条流水线，这个流水线要做准确，体现智能化特征，把我们前面所提的这些功能基本上在这里都能够体现。

 

    我们以前不敢做标准，也不知道做的标准到底是不是可行，而现在我们就既要做标准，而且要验证这个标准是可行的、先进的。

 

关于智能化工程建设的建议

 

一是规划先行，有必要邀请相对中立的专业咨询机构来制定智能工厂总体规划；二是问题牵引，要明确智能工厂要解决什么问题，且确信能解决这些问题；三是夯实基础：是否具备实施智能化工厂的基础条件？比如，是否满足工信部智能制造试点示范项目定义的六要素；四是循序渐进，目前的一些智能制造项目面铺的太广了，实际上不利于形成亮点。