浅析智慧企业建设之智能制造

一、背景

装备制造企业面临着产品复杂度提高、研制周期更短、制造质量更稳定、制造成本更优化等挑战。制造企业如何在这一轮智能潮流中，成功转型升级，让智能为我所用，在同业中脱颖而出？答案也许是以打造智能工厂、智能车间为核心，以安全的工业物联网为基础，以端到端的数据贯通为手段，以精益化和柔性化制造为目标，以集成和协同为方向的智能制造之路。

二、智能制造理念及技术

智能制造不是无源之水无本之木，它是基于最新的信息和通讯技术，结合多种先进制造模式所构建的新型先进制造体系。它兼有精益制造、柔性制造、敏捷制造、数字化制造等先进制造模式的优势，综合利用工业大数据、人工智能、云制造、物联网、移动互联网等技术，形成具有制造模型全数字、虚实世界全互联、动态感知全智能的制造体系。

图1 虚拟制造与实物制造的融合

三、建设目标与愿景--打通“端到端”的制造闭环数字链

目前，对于国内制造企业而言，设备的自动化和数字化水平虽然已初步具备了一定的基础，但是绝大多数为单机使用，设备数据没有采集和利用。同时，产品和工艺设计、生产制造、设备管理、仓储物流管理、质量管理等方面的信息化应用尚未普及，没有充分打通从订单下达到产品交付数据通道。

企业只有通过横向的制造供应链集成和纵向的生产管控集成，贯通制造过程中产品工艺实物制造、厂房规划与设计生产系统运行维护、生产计划底层设备制造执行的数字链路，才能突破束缚，打造适合企业自身特点的智能工厂/智能车间，形成智能制造新模式，以及安全、可控的智能制造行业解决方案。

图2  “端到端”的制造闭环数字链

在研制协同层面，可通过三维、直观的工艺设计环境，实现与设计基于单一数据源的协同工作，通过维修性、装配性仿真分析，工艺性审查提前介入，及早发现干涉、设计错误、不规范等问题，预先消除制造隐患。

在资源调度层面，可借助企业资源计划ERP和制造运营管理MOM，优化生产计划和调度管理，解决以往生产组织粗放管理、生产计划柔性不足等问题，并与供应商形成敏捷供应链，提升整体竞争力。

在质量控制层面，可利用物联网技术，从设备上直接采集生产进度和设备状态，实时监控、分析，进而通过SPC统计过程控制，从源头控制设备效能、产品质量，预防不合格品产生。

在决策支持层面，利用条码、二维码、RFID等技术，提高生产制造各个环节的信息采集效率，进而应用工业大数据技术，为计划调度、质量管理、成本控制等提供精准数据支撑。

四、智能制造解决方案框架

为协助企业打通从客户订单到产品交付这一“端到端”的制造闭环数字链，国睿信维通过与国外领先企业的合作和自身的沉淀，贯通了制造过程中从产品工艺到实物制造，从厂房规划与设计到生产系统运行维护，从生产计划到底层设备制造执行三条数字链路；打造数字化工艺环境，构建制造运营管理环境，融入工业大数据、增强现实、健康诊断与管理等技术，确保生产系统高效可靠运行。进而实现“端到端”的横向制造供应链集成和纵向生产管控集成。最终向市场推出了符合中国企业实际情况、经过实践成功验证的智能制造解决方案组合。

通过如下系统的实施，可有效帮助企业稳步推进智能工厂、智能车间等建设工作：

图3 国睿信维智能制造解决方案组合

三维工艺设计与管理系统

该系统是信维公司基于GW foundation打造的自主研发产品。以PBOM为核心，实现结构化的工艺信息管理，建立设计、工艺一体化管控环境，实现了设计、工艺与制造的协同，支持产品设计、工艺设计均在同一PDM平台上实现管理，统一数据源，为企业形成全寿期数据链管理提供了支撑，确保型号设计技术状态与制造技术状态的一体化管理。

图4 三维工艺设计与管理系统

数字化工艺仿真解决方案

该解决方案提供一个完整的装配可视化和仿真校验环境，用于优化工艺工程和装配制造工艺。它使用户能够在设备安装、调试之前的规划阶段，对制造工艺规划进行审批，仿真，校验，进而发现最高效、低成本的工艺方案。工人通过了解仿真视频，可加速熟悉装配过程，减少人为差错。

图5 车间现场工艺过程仿真示例

无纸化生产系统

该系统也也是国睿信维的一款自主研发产品，通过该系统推送图纸、文档，减少了生产过程管理成本；工人通过无纸化客户端，可查看到三维可视化的模型信息及工艺，可充分了解设计意图，缩短技术准备周期；工人可通过无纸化客户端查看工艺，快速了解生产操作。

图6 无纸化生产系统

制造运营管理系统

利用运筹优化技术，实现多约束、多目标的全供应链计划排程，保证计划的高效可执行，实现企业全供应链的高效运转，保证计划的高效可执行，实现企业全供应链的高效运转。通过对生产制造、质量监控、仓储物流、生产设备等的统一管理，实时的数据采集，将制造相关的所有执行业务纳入统一平台，改善原有MES系统功能单一的缺改善原有MES系统功能单一的缺陷，对多种制造类型（零件加工、微组装、部装、总装、总调）的全支持，实现制造运营的统一管理。

图7 制造运营管理系统

外协供应链管理系统

该系统基于价值链横向集成理念，构建紧密的制造组织模型；。在互联网端，实现对供应链全过程的信息采集和管理，并与供方系统联通；。对企业内部，与ERP等系统数据联通，融入科研生产全数字化管理。实现对外协计划、工艺、质量的数字化管控。与供应商形成利益相关、连接紧密的产业链，提升整体的交付能力与市场竞争力。

图8 外协供应链管理系统

高级排程系统

该系统应用运筹技术，将实际业务问题转化为数学模型，。利用高效算法，快速找到符合各种约束和目标的最优计划方案。通过自动化的有限资源排程，避免人工经验排产的失误；；排程结果以可视化图表显示，直观、形象；支持计划调整，轻松应对插单、改单、人员变动、设备意外故障等问题，协助企业在计划层，实现缩短生产周期、降低库存、提高设备利用率等调度目标。

图9 高级排程系统

五、总结

先进制造理论技术和信息技术的不断迭代升级，推陈出新，不同供应商也在努力应用这些新理论、新技术，提供让人眼花缭乱的解决方案。总体来看，企业应立足自身的战略规划和布局，结合行业特点和自身现状，统筹考虑软件与硬件、技术与管理、信息化与工业化等手段，既顺应大势，也符合实际，结合物联网、大数据、人工智能、先进的制造技术的最新进展的最新进展，优化升级工艺流程和生产布局，构建智能制造车间体系构架框架，深入应用BI、ERP、MOM/MES、SCADA等系统，稳步推进自身的智能制造建设，最终提升自身综合竞争力。

国睿信维的智能制造解决方案组合，将帮助您的企业构建“端到端”制造闭环数字链，为打造“智慧企业”提供稳固可靠的制造端数字“神经系统”。