高端装备制造业智能工厂建设思路和构想

    4 建设内容及构想

    4.1 网络架构

    CPS网络是智能工厂重要的组成部分，也是实现终端数据采集的重要手段。企业实现智能工厂的建设，必须建立覆盖全厂的CPS网络。基于CPS的智能工厂架构见第18页图1。

    图1 基于CPS的智能工厂架构

    4.2 基于模型的系统工程研制体系

    基于模型的系统工程(Model Based SystemEngineering，MBSE)体系是通过应用模型来支持系统的需求定义、设计、验证，从方案设计开始贯穿整个研制流程，是系统工程的重要一环。通过基于模型的系统工程应用，使来自设计、工艺和制造等部门的子系统模型集成在一起，实现系统的虚拟验证，改变了传统的研制模式。

    1)基于模型的产品三维设计。当前，汾西重工已经统一形成了Teamcenter+NX的研发平台，并进行了PDM系统和NX设计工具的深入应用，实现了基于MBD的设计．取消了传统的二维工程图纸，保证了设计和制造流程中数据源的唯一性；加大产品研制过程中仿真技术的应用．逐步形成多学科仿真应用平台；构建产品的知识管理平台、设计资源库，实现新型产品的快速设计、智能设计，形成研发新模式。

    2)基于模型的工艺(装)设计。工艺是连接产品设计与产品制造的桥梁，所产生的工艺数据是产品全生命周期中最重要的数据之一。智能工厂的项重要的建设内容就是实现工艺规划、验证、管理的数字化．实现三维工艺的工程化应用。三维工艺是用结构化以及模型化的方式，利用三维模型全面表达工艺设计和验证结果．并将工艺设计的模型数据直接传递到生产现场，直接指导生产制造过程。通过实现三维工艺设计，打通设计、工艺、制造的数字化业务流程．这是智能工厂建设的基础之一。根据产品的特点，可将基于模型的工艺分为按照基于模型的零件工艺和装配工艺。工装设计是产品研制过程的重要环节，工装种类多，需求量大，工装开发的进度直接影响产品的制造周期。在产品实现数字化设计和管理的基础上，搭建数字化工装设计系统，实现单一数据源的工艺工装设计并行工作模式：将全三维数字化产品研发技术MBD应用于工装设计。通过工装设计智能经验的积累和重用以及工装设计的模块化应用，实现工装快速设计，达到工装设计的标准化和规范化。

    3)基于模型的制造。通过设计、工艺阶段形成的模型直接生成用于机床加工的NC代码，实现零件的快速加工。需进一步完善数控设备、检测设备的联网，全面提升加工利用率。同时，在零件制造过程中，对各个工序进行数字化检测，实现零件制造过程的全面管理。形成智能检测知识库，有效提升产品质量。

    4)基于模型的服务保障。产品的服务保障是产品全生命周期重要的组成部分之一，尤其是高端装备产品。目前，公司的产品维护还是以由基于纸质及其他非智能的数字化过程为主导。基于模型的服务保障在降低维护成本、提升维护效率与质量方面发挥着巨大的作用，可形成设计、制造、服务保障一体化以及闭环所反馈，加快产品快速改进改型。基于模型的服务保障可分为基于模型的交互式电子技术手册(IETM)和基于模型的数字化服务(MRO)。

    4.3 智能工厂虚实融合系统

    1)智能工厂驾驶舱(数字管控中心)。驾驶舱是智能工厂的数据显示中心，也是智能工厂最高的指挥中心，可以将工厂的设备、物料、人员等信息直观地在大屏幕上显示。具体包括以下7个方面：是工厂整体布局、车间内部展示；二是科研产品的三维模型、三维工艺展示；三是各专业的设计仿真和工艺仿真展示；四是生产计划展示；五是设备运行状态监控及进度、人员等；六是所有产品的质量统计分析；七是原材料库房信息统计。

    2)智能生产管控系统是智能工厂的核心部分，当前，很多企业实施了ERP系统，取得了良好的效果。在智能工厂的建设中，ERP系统需重点在成本管理、质量管理、销售管理方面进行更深入的应用。全面实现从销售订单、供应链、产品的全生产过程、售后服务保障等全方面的管控。

    3)智能车间执行管理系统。车间执行管理系统(MES)是智能工厂的重要组成部分，主要功能模块包括：车间生产计划管理、高级排产、工具工装管理、车间数据采集、生产过程管理、质量管理、看板管理、统计分析、产品追溯管理、报表管理等等。需达到以下3点目标：扁平化生产管理模式，提高管理效率；精细化生产管理；优化生产制造流程。

    4.4 智能车间试点

    智能工厂的建设过程是一个长期的过程，需要根据企业实际从智能单元、智能生产线、智能车间、智能工厂的建设思路来逐步实现。同时在实施的过程中必须与车间MES／DNC／CAPP等系统进行集成，实现生产数据的全面采集、设备运行状态监控等。根据企业不同可进行机加、焊接、装配、喷涂、电装、铸造等智能单元(线)以及与之相适应的立体仓库建设，从而实现虚拟制造与现实生产深度融合的智能工厂／数字化车间。

    4.5 智能管理

    通过企业门户系统，集成OA系统、财务、人力资源等管理系统，进一步推广应用能源管控、资产管理、决策支持、集中物资采购平台，形成集团化管控模式下的信息集成平台，全面提升集团化管控模式下的管理能力和决策支持能力。

    综上所述， “十三五”期间，高端装备制造业企业将全面推动智能工厂／数字化车间的建设。要充分认识建设智能工厂／数字化车间的重大意义，结合业务工作实际，推动信息化与工业化的深度融合，为企业的转型发展提供强有力的保障。汾西重工作为山西省“信息化与工业化深度融合示范企业”，将深入推动高端装备制造业企业在智能工厂／数字化车间的实施落地。