当前位置:首页 > 新闻中心 > 公司新闻

智能工厂点评模型研讨

发布时间:2022-09-25 14:34:43 来源:米乐m6网页版在线登录

  :经过对国内外现有智能制作点评模型的研讨,结合重庆制作业职业领跑者与落后者之间距离大的现状,以完成全要素全衔接的数字化工厂为起点,交融工业互联网标识,构建实践可行的智能工厂点评模型推进中小型企业参加智能制作转型,平缓两极分化问题。本点评模型包含工厂系统架构的3个层级,供给用于推进智能制作转型的参阅,包含规划、出产、办理的全进程点评。

  :李琦琦, 孙银, 杨潇, 等. 智能工厂点评模型研讨[J]. 信息通讯技能与方针, 2022,48(4):66-75.

  受职业需求与技能立异的影响,全球制作业在历经了工业1.0机械化、工业2.0电气化和工业3.0主动化阶段后,正加速走向工业4.0智能化阶段。工业4.0开始由德国政府于2013年4月在汉诺威工业饱览会上正式提出,其意图是运用物联网、云核算、大数据、人工智能等新技能完成更高的出产力和赢利率。现在,工业2.0和3.0运用浸透率较高且技能较老练,相比之下工业4.0新式技能没有老练、运用待遍及、商场格式不决,领军企业和其他制作商的距离越来越大。为了进一步缩小职业中领跑者与后进者之间的距离,加速新式智能化配备和制作技能的展开和遍及,平缓“非赢即输”的两极分化局势,国内外纷繁施行智能工厂点评项目。本文依据重庆制作业面对的问题及其本身优势,构建了智能工厂点评模型,旨在助力企业依据本身详细需求,有要点有次序地逐渐拟定并施行改造方案,提前完成全面智能化、数字化转型。

  。欧美等兴旺国家和地区为稳固其在技能、工业方面的抢先优势,活跃展开新一代网络和智能工厂技能系统。可是,智能工厂的建造需求不断迭代,必将阅历一个长时刻的进程。在智能工厂的建造进程中不断点评本身智能化水平、所在方位以及与职业界其他企业的距离,然后清晰下一步方案和方向,显得尤为要害。点评是全面推进企业智能化、数字化转型的有用途径。

  2018年,世界经济论坛和麦肯锡咨询公司一起发动全球性的灯塔网络项目,在全球制作业企业中遴选具有敏捷应对商场需求、下降出产本钱、进步出产功率才能的“数字化制作”和“全球4.0”运用演示者,深化了解其出产办法,然后推进全球经济持续增加。到2021年3月,世界灯塔网络共有69 家灯塔工厂,其间我国灯塔工厂占21 席,是世界上灯塔工厂最多的国家,且数量是位居第二的美国的3 倍(见图1)。一起,我国灯塔工厂首要散布于沿海地区,西部地区四川省占2 席,且均在成都,存在严峻的散布失衡问题(见图2)。

  为呼应国家战略,不断加速推进数字化信息技能与现代制作业的深度交融,加速促进工业转型晋级,我国各省市及单位纷繁发布智能制作老练度点评规范(见表1)。

  其间,2020年11月发布的《智能制作才能老练度模型》[2]和《智能制作老练度点评办法》[3]两项国家规范运用最广泛。该规范别离对人员、技能、资源、制作(包含规划、出产、物流、出售和服务)等才能要素进行点评,终究给出智能制作才能进步的5个等级,别离为智造1.0数字制作、智造2.0集成制作、智造3.0协同制作、智造4.0云网制作、智造5.0才智制作。我国21家灯塔工厂中有3家已获得4级鉴定,别离是海尔冰箱(沈阳)、海尔中央空调(青岛)、潍柴(山东)。

  可是,这两项规范适用于大部分企业,老练度要求的设置相对比较粗豪。例如,对数据、配备和出产作业的一级老练度要求别离为“应搜集事务活动所需的数据”“应在要害工序运用主动化设备”“应记载要害工序的出产进程信息”,对掩盖程度和对事务需求的满意程度均无清晰的量化方针。企业假如需求精细化地点评存在的问题和确诊定位,还需求进一步进行详细的条件设置。

  2.1 重庆大力推进智能工厂建造重庆作为旧工业出产基地之一和国家重要的现代制作业基地,为推进制作业转型晋级,2018年12月重庆市人民政府正式同意印发《重庆市展开智能制作施行方案(20192022年)》(渝府发〔2018〕56号)[4]。方针是到2022年,累计对5 000 家企业施行智能化改造,建造50 个智能工厂、500 个数字化车间,推出25 个职业级智能制作标杆企业。2021年5月,重庆市经济和信息化委员会正式拟定发布《展开2021年重庆市数字化车间和智能工厂确认作业》[5],加速推进新一代信息电子技能和传统制作业展开深度交融。现在,重庆制作业数字化转型已获得阶段性效果。依据《2020年重庆市经济运转状况》[6]的相关统计数据,2020年同期重庆市榜首工业、第二工业、第三工业工业结构比为7.2∶40.0∶52.8。其间,第二工业增加值为9 992.21 亿元,同比增加4.9%,增加份额最大,且赢利比上年增加21.3%。

  2.2 重庆制作业面对的问题从全国来看,依据“智能制作点评点评公共服务渠道”发布的数据,重庆自确诊企业数量107个,在32个省、自治区、直辖市中排名第16位。一起,重庆的区域平均水平为2.66,位居全国榜首,高于全国平均水平的2.08。由此可见,重庆参加自确诊的企业数量少,但智能制作水平较高。在重庆现有的2.6 万多家科技型企业中,本钱投入首要集中于少量的规划以上企业,对占有大幅份额的中小微企业研制投入遍及缺乏[7]。

  由此可见,重庆智能制作两极分化问题显着,是亟待解决的重要问题之一。2018年4月,《重庆市数字化车间和智能工厂确认办理办法(试行)》[8]对设备数控化、规划数字化、办理数字化等提出基本条件,但未构成全面系统化的智能工厂点评规范。因而,需推出更全面的具有重庆特征的智能工厂点评规范,对工厂进行定时点评与监控。依据评测成果优化、调整智能制作战略,然后推进中小型企业参加智能制作形式转型,缩小与领军企业的距离,进步重庆制作业在国内甚至世界的全体中心竞争力。

  2.3 发挥优势、解决问题2018年12月,重庆市引进工业互联网标识解析国家尖端节点(重庆),是推进以智能制作转型为代表的新制作工业形式的战略挑选。工业互联网标识以全面互联人、机、物,构建全要素、全工业链、全价值链的全面衔接、数据驱动工业出产制作和服务系统为方针,构建新式技能运用形式和新的工业展开生态,是新式信息通讯技能与传统制作业进行长时刻深度对接交融的要害根底性配套设备。经过近3年的持续性系统建造与各项布置的不断完善,到2021年9月11日,重庆尖端节点完成累计标识注册量56.6 亿次,标识解析总量23.3 亿次,增速稳居五大尖端之首,极大推进了重庆甚至整个西部的数字经济高质量展开。

  建造一批智能工厂,将先进的物联网和信息技能、柔性主动化技能、大数据和人工智能技能与根底配套设备、产品/服务开发规划、设备出产工艺、出产制作、工厂管控等各个阶段相交融,是制作企业提质增效、节能降本的重要手法。本文依据5G+工业互联网交融展开趋势,为全面推进企业智能化、数字化“两化”转型,将工业互联网标识运用写入智能工厂点评模型,构建了一个系统化、精细化的智能工厂点评模型。本模型从纵向与横向两方面,探究打造人、机、物全面互联的全衔接工厂途径,助力企业两化转型,完成灵敏的、高效的、智能的出产、办理与服务。

  因为企业对供应链的各个环节需求不同,着要点也不同,不同职业的制作流程既有共性特征,又有个性特征。为便于企业灵敏高效地将智能化改造转化成为最大出产力,本文的模型依据闻名的事务流程办理学者August-WilhelmScheer所提出的工厂系统架构构建,分为根底设备层、出产制作层、工厂管控层3个层级。出产制作层从订单获取到商场投进,又分为智能规划层、智能出产层、智能物流层3个层级,其间智能出产层是履行智能化改造的重要载体,进一步细分为智能配备、智能产线)。由此,此模型涵盖了智能工厂系统架构中智能设备层、现场操控层、车间管控层、工厂办理层的各要素。从技能视点来看,智能工厂具有全面信息化、高度智能化、制作柔性化、出产要素协同化、服务增值化、工厂绿色化特色。针对以上方面,本模型在各个层级别离设置了相应的二、三、四级点评方针,旨在从制作资源、系统集成、互联互通、信息交融等方面进行全面点评。

  根底设备层是模型的最底层,是出产制作层与工厂管控层的支撑,首要由4个二级、12个三级、33个四级方针构成(见表2)。信息根底设备、厂区监测、企业界部协同和企业间协同4个二级方针别离首要对工厂的信息化、绿色化、协同化进行点评。

  信息化根底设备包含信息化技能设备配备、物联网掩盖程度与车间联网环境3个部分。信息化技能设备配备应具有数据接纳、数据处理、数据输出中至少一项才能,是智能制作的根底。在此根底上,经过构建集成化车间联网环境,引进工业互联网标识、智能终端等完成人、机、物的互联互通。

  厂区监测包含环境监测、安全监测与动力监测3个部分。环境监测首要包含对工厂的温度、湿度、气体、污水、噪声等的操控;安全监测首要包含工业主动化系统安全、出产环境安全、人员安全;动力监测首要包含对水、电、气等动力消耗的实时监控,便于了解动力消耗状况。经过封装工业互联网标识在芯片、模组等主动标识载体中完成数据的主动搜集,有利于完成厂区监测的实时化、规划化、规范化与低本钱化。

  企业界部协同包含出产进程办理与企业资源方案协同度、出产进程办理与出产制作履行协同度、产供销协同度、财政与事务协同度、决议方案支撑5个部分。企业资源方案系统(Enterprise Resource Planning,ERP)、出产制作履行系统(Manufacturing Execution System,MES)等作为中心的办理系统,完成设备功用自治(设备自我感知、自我调整、自我确诊、自我修正)、出产产线功用协同(设备间自主交互、互检防错、差错主动修正)、部分间事务协同(完成人、机、料、法、环五单合一,树立出产闭环)、层级联动(大局监控)、主动决议方案(经过搜集、剖析和处理数据信息完成出产全进程主动化处理)等,并经过给订单、物料、财政报表等赋予仅有标识,完成产供销、财政与其他事务的高效协同,然后完成柔性出产制作、协同作业、厂区才智物流等运用场景。

  企业间协同度依据工业互联网标识解析系统的标识运用,完成跨企业、跨职业、跨地域的信息查询与同享,打通端到端价值链(包含端到端规划、端到端交给、客户衔接等)。经过与供应链上下游合作企业的信息与技能互联互通,加强整个工业链的协同展开立异,然后树立起一个面向数字化智能制作的工业生态系统规划。

  (1)智能规划层智能规划旨在从传统的手艺经历规划转变为依据数据库的参数优化、依据机器学习的模型化规划,是完成智能制作的重要根底技能。其间,离散型智能规划包含产品规划与工艺规划,流程型智能规划仅包含工艺规划。智能规划层方针首要由2个二级方针、5个三级、7个四级方针构成(见表3)。其二级方针首要对工厂的个性化、信息化、智能化、协同化进行点评。

  用户定制化的完成途径首要是构建在线定制渠道。为满意广阔顾客日趋增加的个性化、差异化和多元化需求,经过在线定制渠道精准掌握客户偏好、了解客户需求,并充沛凭借柔性化的制作系统进行定制化和多样化出产,在斩获商场份额的一起很大程度地进步了客户满意度。

  规划与仿真包含数字规划、虚拟规划、仿真优化、大数据/人工智能赋能4个部分。经过大数据/人工智能的科学核算和仿真优化完成产品高精度、高性能规划,经过数字规划与虚拟规划技能使长途作业人员能够并行协同规划产品,及时有用反应规划制作信息,进步规划功率。

  在出产系统中,单机智能设备是制作业展开的重要载体,不同类型和功用的智能单机设备互联组成智能出产线,不同的智能出产线间互联组成智能车间,智能车间互联组成智能工厂。智能出产层在设备、产线、车间等层面,导入数字化技能手法,系统地搜集出产制作进程中的数据,进行剖析建模,凭借数据驱动技能优化配备出产资源、科学分配出产使命、对出产进程进行精细化办理与操控以及完成才智科学的出产与办理决议方案。智能出产层方针首要由3个二级方针,11个三级方针、20个四级方针构成(见表4)。智能配备首要对工厂的智能化,智能产线首要对工厂的柔性化、信息化和服务化,智能车间首要对工厂的信息化、智能化和服务化进行点评。

  智能配备包含智能出产配备、智能检测配备、智能物流配备3个部分。其间,智能出产配备有智能穿戴、传感器及仪器仪表、操控系统、人机交互系统、工业机器人等。工业互联网标识能够代替温度、湿度、压力传感器等的运用,经过RFID完成数据搜集,然后下降配备本钱和运维本钱。或许直接选用主动标识载体技能完成数据的实时安全搜集。智能检测设备具有实时数据上传功用,包含视觉检测、光电检测、三坐标仪、计量检测等,满意智能化加工中心边检测边加工要求。智能物流设备首要有主动化立体仓库、主动分拣设备、AGV搬运车、桁架式机械手、带式输送机等。经过工业互联网标识能够完成物料盯梢以及库存精细化办理。

  智能产线包含柔性化出产线、出产数据搜集与智能化增值服务3个部分。柔性化出产线能够依据客户订单的改变灵敏地调整产品的出产使命,具有快速的重布置才能,完成一条产线的多产品出产形式。出产数据搜集包含对产能数据(个人、车间产值和功率、有用工时、设备运用率、设备修理次数)、进展数据(出产方案或使命完成率、及时出货率)、质量数据(良品数、次品数、合格率、漏检率)、本钱数据(耗损率、作废率)的搜集。智能化增值服务是经过智能设备与信息物理系统(Cyber-Physical Systems,CPS)的互联互通,完成产品的长途数据搜集剖析、智能图画质检、长途毛病确诊和实时确诊等衍生服务,然后进步服务水平、发明更大的服务价值。

  智能车间包含智能出产排产、制作资源盯梢、出产进程监控、集成化管控、工业AR/VR 5个部分。在设备联网的根底上,运用制作履行系统、先进出产排产系统等软件进行高效的出产排产,进步设备的运用率和出产功率;经过盯梢制作资源与监控出产进程完成出产进程的追溯,运用工业AR/VR技能将反映设备实时状况的数据映射到虚拟三维车间中,有用管控出产进程;集成化管控促进企业完成各事务、各信息等的互联互通与互操作,是企业完成智能制作的要害中心。

  智能物流运用电子条形码、射频信号辨认处理技能、操控器、传感器、移动通讯技能及卫星定位系统等智能化数控物流信息处理技能,完成主动化货品分拣配送、高功率优化办理,缩短调度时刻、节省运送本钱,然后进步物流业的服务水平。智能物流层方针首要由2个二级方针、4个三级方针、7个四级方针构成(见表5)。其二级方针首要对工厂的信息化、智能化、协同化进行点评。

  智能仓储包含出入库办理和库存优化两个部分。依据条形码、二维码等标识与无线射频辨认等标识辨认技能,完成对主动出入库办理、仓储办理和出产调度系统等事务的一体化集成;依据客户订单的需求和产品的出产与仓储状况调整方针库存水平,依据出产线的实践详细出产状况调度物料配送,然后完成库存最优化。

  智能配送包含订单办理和运送办理两个部分,给每个订单赋予工业互联网标识。订单办理包含订单接纳、订单拆分与兼并、仓储办理、运送方案拟定、使命分配、物流本钱核算、时刻与反常办理等数据。运送办理系统依据订单办理系统集成,合理调整运力资源,进步运送功率,下降运送本钱。运送配送信息盯梢系统对在途车辆定位盯梢,削减丢包事情。

  工厂管控层是智能工厂的“大脑”,经过各个出产与办理系统监控工厂实时运作状况,完成多个车间之间的系统协作与资源调度。工厂办理层方针首要由5个二级方针、11个三级方针、15个四级方针构成(见表6)。其二级方针首要对工厂的信息化、协同化、服务化、绿色化进行点评。

  动力办理包含动力监控、动力调度、动力剖析、动力优化4个部分,精确掌握各种动力介质的运转状况,完善动力计量系统,供给数据支撑。收购办理包含供货商办理和供应链办理2个部分。供货商办理依据客户订单与出产制作信息,主动化地拟定原材料收购清单与出产制作分配方案,下降收购危险,进步供货商对收购决议方案的客观信赖度。供应链办理经过对供货商、制作商、仓储与配送服务中心、渠道商等要素进行相关细分,完成方案、收购、制作、配送、出售等各环节要素的标签化,做到实时监控与动态调整供应链各环的资源配备和信息流向,加强供应链的稳定性和防备危险的才能,完成供应链整体办理才能的进步。

  出售办理包含客户办理、出售猜测、事务集成3个部分。客户办理的意图是完成对企业界部出售信息系统和面向商场的商业机会的全方位办理,触及数据包含交期达到、产品质量、售前(售后)服务等,规划主体包含人员、订单、服务、客户互动的信息渠道等。出售猜测经过运用机器学习、专家系统等人工智能技能对企业的收购数据、出产经营数据、出售数据等进行归纳剖析和发掘,完成对未来出售的精准猜测,然后起到决议方案支撑的效果。

  财物办理包含对财政财物、设备、资源的办理。经过工业互联网标识完成财政财物码、设备码、资源码三码合一,一致编码规范。树立收购环节、工程建造环节、运营办理环节和物资处置环节全生命周期财物办理系统与运用,完成财物状况在线监测与运维。一起运用大数据/人工智能技能,对设备进行毛病猜测与确诊,进步设备运用率。

  安全环保办理包含安全办理和环保办理2个部分。安全办理要求构建健全的工业信息安全监督办理体制和技能性防护办法,而且具有网络安全防备、应急反应呼应报警等网络安全保证才能;构建面向全生命周期的系统功用安全维护系统,有用避免系统失效导致的数据丢掉或出产中止。环保办理要求经过电子商务和网络技能的手法,记载产品出厂后的运用状况(例如产品运用年限、产品状况等),点评产品残值,确认产品收回方法,拟定产品收回方案,能够为客户供给产品收回和再制作、再运用的绿色节能服务。

  现阶段尽管展开智能制作已是大势所趋,可是从传统出产链快速过渡到互联互通、灵敏高效、有用可推行的数字化出产网络的实在途径仍待探究与研讨。本点评模型结合工业互联网标识技能,为根底设备、出产以及给办理环节内以及环节间的互联互通供给了更大可行性与可推行性。另一方面,依据工厂系统架构构建的特色,使企业可依据本身详细需求,有要点有次序地逐渐拟定并施行数字改造方案。