一、引言

智能工廠在工業(yè)界和學(xué)術(shù)界得到了巨大的發(fā)展和深入探索[1-3]。智能工廠的基本特征是將柔性自動化技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)等全面應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、工廠運(yùn)營等各個(gè)階段[4]。發(fā)展智能工廠有助于滿足客戶的個(gè)性化需求、優(yōu)化生產(chǎn)過程、提升制造智能、促進(jìn)工廠管理模式的改變 [5]。

汽配行業(yè)智能工廠的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，要以汽配企業(yè)的行業(yè)特色為背景，實(shí)現(xiàn)從訂單下達(dá)到成品的整個(gè)生產(chǎn)過程透明化管理，滿足生產(chǎn)加工過程全流程可質(zhì)量追溯，存在工廠與組織間計(jì)劃協(xié)同、生產(chǎn)協(xié)同、業(yè)務(wù)頻繁等現(xiàn)實(shí)要求，企業(yè)必須持續(xù)改進(jìn)自身供應(yīng)鏈和生產(chǎn)方式，以滿足不斷變化的市場需求。

二、智能工廠實(shí)踐

2.1 需求分析

汽配企業(yè)采用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能工廠解決方案，實(shí)現(xiàn)了全新工業(yè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)的升級改造，提升了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架的高效性和可靠性，為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)透明工廠打下重要基礎(chǔ)。應(yīng)用需求包括：

(1)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同要求高。以家用汽車為例，主機(jī)廠每生產(chǎn)一輛汽車，就會牽扯到1500~2000個(gè)零部件。而先進(jìn)的整車裝配線，幾分鐘就會下線一輛汽車，最快的生產(chǎn)線一分鐘就下線一輛汽車。這就給下游的一級配套商以及二級配套商提出了很嚴(yán)苛的要求。如何保證從主機(jī)廠到一級配套企業(yè)再到二級配企業(yè)的物流、信息流、資金流高效地運(yùn)行是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。

(2)品種多、數(shù)量大、追溯難。很多汽配企業(yè)生產(chǎn)的零部件有上千種，每種產(chǎn)品的每天生產(chǎn)數(shù)量可能會有上萬件。如果采用傳統(tǒng)方法，很難做到實(shí)時(shí)計(jì)劃、實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)物流監(jiān)控。特別是零部件供應(yīng)及內(nèi)部物流管理工作量大，易造成生產(chǎn)缺料、物料上線不及時(shí)、庫存積壓等問題。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展為這種要求提供了可能。

(3)精細(xì)化管理難。從時(shí)間節(jié)拍上看，整車廠的生產(chǎn)節(jié)拍是分鐘級，零部件廠的生產(chǎn)節(jié)拍要控制到秒級。從管理粒度看，過去僅能管理到班次、班組，現(xiàn)在要考核每臺設(shè)備的OEE、每個(gè)人的生產(chǎn)效率，甚至到每臺設(shè)備的毫秒級工藝參數(shù)監(jiān)控。

2.2 總體要求

本項(xiàng)目建設(shè)一套面向汽配企業(yè)智能工廠系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車間精細(xì)化、可視化、智能化管理。對本系統(tǒng)提出的技術(shù)指標(biāo)如下：

(1)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)過程的全流程管理，從ERP接收生產(chǎn)計(jì)劃為流程起點(diǎn)，以產(chǎn)品加工完成入庫、發(fā)貨為流程終點(diǎn)；支持生產(chǎn)表單的數(shù)字化；

(2)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的數(shù)據(jù)采集、存儲、分析、統(tǒng)計(jì)、搜索功能；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動化、智能化、便捷化采集及集中保存和共享；

(3)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期全要素的質(zhì)量追溯，支持從產(chǎn)品追溯到材料，也支持從材料追溯到產(chǎn)品；

(4)實(shí)現(xiàn)與供應(yīng)商的在線協(xié)同，在線接單、發(fā)貨、收貨、信息交互、績效發(fā)布等。

2.3 智能工廠架構(gòu)設(shè)計(jì)

主要建設(shè)內(nèi)容包括：

(1)建立基于5G私有云的智能化車間IoT體系架構(gòu)，建立設(shè)備異常實(shí)時(shí)采集、檢測機(jī)制，進(jìn)行設(shè)備OEE核算；對不同參數(shù)進(jìn)行限值設(shè)定，進(jìn)行設(shè)備故障統(tǒng)計(jì)分析。同時(shí)將實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)進(jìn)度的實(shí)時(shí)監(jiān)測，通過采集設(shè)備運(yùn)行的指令號，獲知當(dāng)前加工的產(chǎn)品型號、加工數(shù)量，對生產(chǎn)進(jìn)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、反饋。

(2)建設(shè)生產(chǎn)執(zhí)行管理系統(tǒng)，構(gòu)建生產(chǎn)管理、設(shè)備管理、質(zhì)量管理、文檔管理、物料批次管理、倉儲管理、生產(chǎn)調(diào)度等功能，對數(shù)據(jù)資產(chǎn)、數(shù)據(jù)流動、數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)統(tǒng)一調(diào)配管理，實(shí)現(xiàn)車間精細(xì)化、可視化、智能化管理。

(3)建設(shè)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同平臺，通過平臺與主機(jī)廠、設(shè)備供應(yīng)商、二級供應(yīng)商、物流公司及勞務(wù)公司多維度互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)訂單自動導(dǎo)入、便捷采購、人力協(xié)同、智慧物流等功能，提升訂單準(zhǔn)確性、財(cái)務(wù)核算效率，降低生產(chǎn)成本，增強(qiáng)產(chǎn)品可追溯性，提高企業(yè)對高端汽車零配件的供給服務(wù)能力，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈高質(zhì)量發(fā)展。

(4)建設(shè)企業(yè)工業(yè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，通過將設(shè)備采集的工作信息與訂單信息、工藝數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，打通PLM、MES、ERP等系統(tǒng)信息互聯(lián)，進(jìn)行工業(yè)大數(shù)據(jù)梳理、清洗、分析與挖掘，構(gòu)建知識圖譜和算法數(shù)據(jù)庫、工業(yè)機(jī)理庫，將工業(yè)知識進(jìn)行沉淀和復(fù)用，形成企業(yè)新能力。

(5)基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的工業(yè)APP應(yīng)用系統(tǒng)，開發(fā)應(yīng)用覆蓋維修與生產(chǎn)、質(zhì)量巡檢、綜合管理等全過程的工業(yè)APP，以實(shí)現(xiàn)輕便快速的數(shù)字化管理。智能工廠總體架構(gòu)如圖1所示。