某工具生產(chǎn)企業(yè)---數(shù)字化智能工廠建設(shè)
一、項(xiàng)目背景
該項(xiàng)目是一家已有六十年專業(yè)生產(chǎn)切削工具的國(guó)內(nèi)知名企業(yè)，在國(guó)內(nèi)同行業(yè)中占有龍頭地位。在傳統(tǒng)型生產(chǎn)企業(yè)中，對(duì)于設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集，幾乎完全依靠人工完成，流動(dòng)的人員、散落的數(shù)據(jù)，同時(shí)人工統(tǒng)計(jì)的效率也非常的低，完全不能進(jìn)行實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)更新。導(dǎo)致生產(chǎn)效率低，運(yùn)營(yíng)成本高，數(shù)據(jù)不透明，管理不到位，出現(xiàn)問(wèn)題不能及時(shí)處理。
除了數(shù)據(jù)管理問(wèn)題，車間設(shè)備經(jīng)常遭遇意外故障導(dǎo)致停機(jī)，不僅造成生產(chǎn)停滯，而且對(duì)于設(shè)備造成的隱性破壞帶來(lái)的損失不可估量。
針對(duì)該企業(yè)產(chǎn)品中存在的多品種、小批量、不同型號(hào)同時(shí)間段生產(chǎn)、執(zhí)行過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范嚴(yán)、生產(chǎn)任務(wù)計(jì)劃性強(qiáng)、工藝單一、生產(chǎn)質(zhì)量要求高等特點(diǎn)，改變目前產(chǎn)品制造執(zhí)行過(guò)程中計(jì)劃和過(guò)程管理主要依賴線下溝通的現(xiàn)狀，提升制造執(zhí)行過(guò)程信息化管理水平。
二、建設(shè)內(nèi)容
1、面向工廠設(shè)備智能化數(shù)據(jù)采集與融合
基于智能數(shù)采終端合理規(guī)劃設(shè)備智能體的數(shù)據(jù)采集路徑與采樣頻率。利用傳感網(wǎng)、智能機(jī)器人、無(wú)人車等智能體進(jìn)行協(xié)同采樣，探索多源數(shù)據(jù)分布特征，研究利用趨勢(shì)分析、觸發(fā)器、生產(chǎn)業(yè)務(wù)邏輯確定設(shè)備模型。基于多智能體之間的完全合作關(guān)系，使用頻率最大Q值、聯(lián)合數(shù)據(jù)分析等方案，研究實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中的協(xié)作機(jī)制，提出協(xié)同感知與交互協(xié)作的核心方法。研究工廠設(shè)備畫像的深層潛在聯(lián)系，提升工廠多源數(shù)據(jù)協(xié)同感知與融合準(zhǔn)確性，助力獲得精確的設(shè)備多模態(tài)模型。
2、面向工廠生產(chǎn)過(guò)程動(dòng)態(tài)優(yōu)化調(diào)度
對(duì)工廠堆料、生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)壬a(chǎn)線各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中、實(shí)時(shí)、綜合統(tǒng)計(jì)和分析，借助可視化技術(shù)清晰呈現(xiàn)數(shù)據(jù)背后規(guī)律，對(duì)工廠生產(chǎn)進(jìn)行推斷和預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效益最優(yōu)化。
當(dāng)檢測(cè)到生產(chǎn)異常、作業(yè)異常及設(shè)備能耗過(guò)大時(shí)，管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)發(fā)出預(yù)警，管理人員通過(guò)系統(tǒng)及時(shí)遠(yuǎn)程查看、核實(shí)和處理，避免延誤生產(chǎn)。
3、面向工廠整合基于智能化信息管理系統(tǒng)
企業(yè)對(duì)于工廠活動(dòng)的一切細(xì)節(jié)都是通過(guò)MES等業(yè)務(wù)信息化管理系統(tǒng)來(lái)實(shí)施管理的。這些業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)可以映射出工廠的可視化生產(chǎn)過(guò)程，將其整體數(shù)據(jù)進(jìn)行體系化集成，整合成以工廠為對(duì)象的信息化平臺(tái)。以大數(shù)據(jù)平臺(tái)為存儲(chǔ)層，以成熟軟件框架為計(jì)算層，以多種科學(xué)數(shù)據(jù)處理軟件為支撐，在展現(xiàn)層通過(guò)可視化技術(shù)以美觀直接的可視化方式進(jìn)行呈現(xiàn)，形成完整的具備自主監(jiān)測(cè)功能的智能化信息管理平臺(tái)。
三、實(shí)施過(guò)程
1、建設(shè)數(shù)字化生產(chǎn)車間
對(duì)原有生產(chǎn)車間設(shè)備進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)改造，利用物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)和設(shè)備監(jiān)控技術(shù)加強(qiáng)信息管理和服務(wù)；幫助產(chǎn)銷流程、提高生產(chǎn)過(guò)程的可控性、減少生產(chǎn)線上人工的干預(yù)、即時(shí)正確地采集生產(chǎn)線數(shù)據(jù)，以及合理的生產(chǎn)計(jì)劃編排與生產(chǎn)進(jìn)度。
開發(fā)MES制造執(zhí)行系統(tǒng)，連接企業(yè)ERP管理系統(tǒng)和生產(chǎn)控制層，提供實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程管理�；趯�(duì)進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生數(shù)據(jù)和上下游信息的整合，以標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)管理流程來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)，由生產(chǎn)訂單驅(qū)動(dòng)，通過(guò)簡(jiǎn)潔明確的操作，改善企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化控制、工藝管理、質(zhì)量管理和部門協(xié)作等管理難題。
1.1 設(shè)備聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)采集
每臺(tái)機(jī)床旁接線控制柜，加裝通訊模塊，實(shí)現(xiàn)單臺(tái)機(jī)床的監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集。所有機(jī)床通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)連通與傳輸，保證了數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)母咚�、穩(wěn)定。通過(guò)車間設(shè)備聯(lián)網(wǎng)與信息自動(dòng)采集，實(shí)現(xiàn)車間設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率、故障率的統(tǒng)計(jì)分析，輔助報(bào)工等。
現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)車間涵蓋銑齒、打磨、分齒、清洗、熱處理、下料等多工序加工工藝。已完成五十余臺(tái)機(jī)床設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)控制與數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程生產(chǎn)設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控，為MES提供數(shù)據(jù)，為數(shù)字化工廠整體解決方案提供支撐平臺(tái)。
1.2 物料編碼統(tǒng)一化
物料編碼的標(biāo)準(zhǔn)化，才能有效的進(jìn)行物料生產(chǎn)追蹤，質(zhì)量追溯。將人機(jī)料法環(huán)中的料作為核心因素。通過(guò)生產(chǎn)信息的綁定和報(bào)工，可以進(jìn)行人員、設(shè)備的流水作業(yè)管理。
1.3 信息化系統(tǒng)建設(shè)
（1）MES系統(tǒng)建設(shè)
MES系統(tǒng)是面向制造企業(yè)車間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)。主要管理及監(jiān)控車間生產(chǎn)過(guò)程，介于企業(yè)計(jì)劃層與車間控制層之間，起到承上啟下的橋梁作用，通過(guò)各種標(biāo)準(zhǔn)接口與計(jì)劃層/控制層進(jìn)行通信協(xié)同生產(chǎn)，是實(shí)現(xiàn)智能制造的核心系統(tǒng)。
MES可以為企業(yè)提供包括制造數(shù)據(jù)管理、計(jì)劃排程管理、庫(kù)存管理、質(zhì)量管理、設(shè)備管理等管理模塊。系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)資源和生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行評(píng)估，生成較優(yōu)的生產(chǎn)排程方案，通過(guò)與設(shè)備互聯(lián)實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化生產(chǎn)執(zhí)行、流程跟蹤、工藝路徑控制和數(shù)據(jù)收集、分析，保障生產(chǎn)有序、可控，通過(guò)相應(yīng)的質(zhì)量計(jì)劃、保障生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量可控，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程精益化、可視化，減少生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
（2）手機(jī)APP系統(tǒng)
開發(fā)的手機(jī)端APP程序與綜合管理系統(tǒng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)三地分廠統(tǒng)一業(yè)務(wù)管理。已上線的《商城系統(tǒng)》、《銷管系統(tǒng)》零延時(shí)完成供產(chǎn)銷業(yè)務(wù)。降低溝通成本，提高管理效率，保持一致的產(chǎn)品品質(zhì)與服務(wù)品質(zhì)。
（3）手持終端系統(tǒng)
引入條碼識(shí)別技術(shù)，由于物料表面沒(méi)有油污情況，可粘貼條碼，對(duì)物料的檢驗(yàn)、入庫(kù)、出庫(kù)、盤點(diǎn)、工序加工流轉(zhuǎn)等各個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行信息管理。條碼內(nèi)可記錄物料的信息，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程信息采集、跟蹤，通過(guò)手持終端讀取其中的信息，免去傳統(tǒng)人工記錄數(shù)據(jù)，保證信息化管理各個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)輸入的效率和準(zhǔn)確性，保證企業(yè)及時(shí)的掌握生產(chǎn)、儲(chǔ)存等各環(huán)節(jié)的有效數(shù)據(jù)。
（4）信息看板系統(tǒng)
信息看板是企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能化、實(shí)時(shí)化、可視化生產(chǎn)的重要手段。信息看板幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)可視化管理，將原本看不見(jiàn)的內(nèi)容可視化。信息看板管理還可以提高制造效率、設(shè)備效率和產(chǎn)品質(zhì)量，從而控制庫(kù)存、生產(chǎn)、質(zhì)量和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。部門與生產(chǎn)環(huán)節(jié)緊密配合，可視化管理，精細(xì)化管理，節(jié)約庫(kù)存。當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可以第一時(shí)間感知，相關(guān)人員可以第一時(shí)間采取措施，從而減少企業(yè)的響應(yīng)時(shí)間。
（5）呼叫系統(tǒng)
呼叫管理系統(tǒng)是由呼叫系統(tǒng) + 呼叫按鈕組成
呼叫按鈕分為：硬件呼叫按鈕 /平板電腦軟件控制
主要用于物料周轉(zhuǎn)、工藝流程管理等，可提高生產(chǎn)過(guò)程的可控性、減少人工的干預(yù)、可大幅度提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行。
2、建設(shè)數(shù)字化生產(chǎn)車間
建設(shè)智能物流管控平臺(tái)是以信息技術(shù)為支撐，運(yùn)用科學(xué)的思路、方法和先進(jìn)技術(shù),在生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品自動(dòng)化搬運(yùn)，信息化分揀，智能化儲(chǔ)存管理。智能物流建設(shè)也將為企業(yè)帶來(lái)更好的綜合效益。
2.1 智能存儲(chǔ)綜合管理
通過(guò)倉(cāng)儲(chǔ)物流管理系統(tǒng)及條碼識(shí)別技術(shù)，對(duì)物料流轉(zhuǎn)和存儲(chǔ)過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)記錄，綜合批次管理、物料貨位自動(dòng)分配、庫(kù)存統(tǒng)計(jì)管理等功能有效控制并跟蹤倉(cāng)庫(kù)業(yè)務(wù)的物流全過(guò)程。
（1）復(fù)合帶存儲(chǔ)管理
對(duì)復(fù)合帶存放的平庫(kù)區(qū)域進(jìn)行貨區(qū)管理，通過(guò)物料的批次、規(guī)格等參數(shù)規(guī)劃不同的貨位，根據(jù)出入庫(kù)策略，實(shí)現(xiàn)信息化、可視化的管理目的。能幫助企業(yè)精準(zhǔn)的追蹤庫(kù)存數(shù)量，以及當(dāng)前庫(kù)存中每種物料的庫(kù)存變化，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理。
（2）火后庫(kù)存儲(chǔ)管理
對(duì)淬火后的半成品物料，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)出入庫(kù)管理。半成品物料由原來(lái)的地堆存放，轉(zhuǎn)化成立體貨架存放，節(jié)省占地空間，提高庫(kù)存容量。同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了庫(kù)存信息化管理。
（3）成品和包裝存儲(chǔ)管理
對(duì)成品車間的成品及包裝做庫(kù)存管理，成品車間設(shè)置物料存放站點(diǎn)與成品庫(kù)實(shí)現(xiàn)信息化統(tǒng)一管理。確保及時(shí)準(zhǔn)確地掌握庫(kù)存的真實(shí)數(shù)據(jù)。
2.2 智能流轉(zhuǎn)綜合控制
（1）復(fù)合帶轉(zhuǎn)運(yùn)
（2）銑刀轉(zhuǎn)運(yùn)
（3）淬火半成品轉(zhuǎn)運(yùn)
四、實(shí)現(xiàn)效果
1、智能生產(chǎn)：
打通“訂單-工藝-排產(chǎn)-生產(chǎn)-質(zhì)檢-包裝-入庫(kù)-發(fā)貨”整個(gè)流程，將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，優(yōu)化流程，減少現(xiàn)場(chǎng)錯(cuò)報(bào)、誤報(bào)等現(xiàn)象；實(shí)時(shí)采集米重，降低生產(chǎn)偏差，有利于產(chǎn)品成本核算，優(yōu)化材料使用管理，穩(wěn)定產(chǎn)品關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)；利用集中供料系統(tǒng)降低設(shè)備能耗和維修成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和工作效率；啟動(dòng)設(shè)備云平臺(tái)，打造生產(chǎn)人員快速報(bào)修、機(jī)修人員快速響應(yīng)、管理人員精準(zhǔn)分析的主線業(yè)務(wù)流程。
2、智能倉(cāng)儲(chǔ)：
根據(jù)流轉(zhuǎn)產(chǎn)品采用AGV轉(zhuǎn)運(yùn)方式，實(shí)現(xiàn)物料按指定路線的點(diǎn)到點(diǎn)流轉(zhuǎn)，保證物料流轉(zhuǎn)的精確性；通過(guò)AGV實(shí)現(xiàn)車間成品及半成品、原材料的智能轉(zhuǎn)運(yùn)；通過(guò)在盤具上搭配二維碼標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)盤具物料信息的追蹤及管理，有效減少盤具尋找時(shí)間，提高盤具管理和生產(chǎn)效率，減少了上千次人工作業(yè)的搬運(yùn)/班次。
3、智能檢測(cè)：
將5G、人工智能、邊緣計(jì)算和機(jī)器視覺(jué)等新技術(shù)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線的高精度檢測(cè)；通過(guò)工業(yè)云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)模型的迭代和共享，提升產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)高效率的過(guò)程追溯及故障排查。
4、智能展示：
對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的整體可視化及數(shù)據(jù)分析進(jìn)行展示；根據(jù)整體運(yùn)維需求，對(duì)單條生產(chǎn)線的生產(chǎn)分析、單個(gè)設(shè)備的運(yùn)行及故障狀態(tài)進(jìn)行信息集成；對(duì)接WMS、能源、設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以及智能安全系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)物流、能源、安全、設(shè)備數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)展示，進(jìn)一步提升品牌形象，加強(qiáng)公司對(duì)外宣傳展示。
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