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導讀

本文以汽配企業智能工廠建設工程為研究對象，對汽配行業智能項目建設的全流程進行梳理和總結，針對離散智能工廠建設過程中的自動化、信息化和智能化的系統設計和實施，從智慧物聯、智能物流、移動管理、實時追溯、產業鏈協同等方面，提出離散智能工廠建設實踐的重點關注內容，幫助企業通過智能工廠實現生產過程的透明化、少人化和協同化。

作者 | 中國寶武工業互聯網研究院 李輝

來源 | 《信息技術與標準化 》2021年第4期

一、引言

智能工廠在工業界和學術界得到了巨大的發展和深入探索[1-3]。智能工廠的基本特征是將柔性自動化技術、物聯網技術、人工智能和大數據技術等全面應用于產品設計、工藝設計、生產制造、工廠運營等各個階段[4]。發展智能工廠有助于滿足客戶的個性化需求、優化生產過程、提升制造智能、促進工廠管理模式的改變 [5]。

汽配行業智能工廠的系統設計，要以汽配企業的行業特色為背景，實現從訂單下達到成品的整個生產過程透明化管理，滿足生產加工過程全流程可質量追溯，存在工廠與組織間計劃協同、生產協同、業務頻繁等現實要求，企業必須持續改進自身供應鏈和生產方式，以滿足不斷變化的市場需求。

二、智能工廠實踐

2.1 需求分析

汽配企業采用工業互聯網智能工廠解決方案，實現了全新工業網絡基礎架構的升級改造，提升了整個網絡構架的高效性和可靠性，為實現數據透明工廠打下重要基礎。應用需求包括：

(1)產業鏈協同要求高。以家用汽車為例，主機廠每生產一輛汽車，就會牽扯到1500~2000個零部件。而先進的整車裝配線，幾分鐘就會下線一輛汽車，最快的生產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苛的要求。如何保證從主機廠到一級配套企業再到二級配企業的物流、信息流、資金流高效地運行是一個很大的挑戰。

(2)品種多、數量大、追溯難。很多汽配企業生產的零部件有上千種，每種產品的每天生產數量可能會有上萬件。如果采用傳統方法，很難做到實時計劃、實時生產數據采集、實時物流監控。特別是零部件供應及內部物流管理工作量大，易造成生產缺料、物料上線不及時、庫存積壓等問題。物聯網技術的發展為這種要求提供了可能。

(3)精細化管理難。從時間節拍上看，整車廠的生產節拍是分鐘級，零部件廠的生產節拍要控制到秒級。從管理粒度看，過去僅能管理到班次、班組，現在要考核每臺設備的OEE、每個人的生產效率，甚至到每臺設備的毫秒級工藝參數監控。

2.2 總體要求

本項目建設一套面向汽配企業智能工廠系統，實現車間精細化、可視化、智能化管理。對本系統提出的技術指標如下：

(1)實現產品生產過程的全流程管理，從ERP接收生產計劃為流程起點，以產品加工完成入庫、發貨為流程終點；支持生產表單的數字化；

(2)實現產品全生命周期的數據采集、存儲、分析、統計、搜索功能；實現數據的自動化、智能化、便捷化采集及集中保存和共享；

(3)實現產品全生命周期全要素的質量追溯，支持從產品追溯到材料，也支持從材料追溯到產品；

(4)實現與供應商的在線協同，在線接單、發貨、收貨、信息交互、績效發布等。

2.3 智能工廠架構設計

主要建設內容包括：

(1)建立基于5G私有云的智能化車間IoT體系架構，建立設備異常實時采集、檢測機制，進行設備OEE核算；對不同參數進行限值設定，進行設備故障統計分析。同時將實現生產進度的實時監測，通過采集設備運行的指令號，獲知當前加工的產品型號、加工數量，對生產進度進行統計、反饋。

(2)建設生產執行管理系統，構建生產管理、設備管理、質量管理、文檔管理、物料批次管理、倉儲管理、生產調度等功能，對數據資產、數據流動、數據采集環節統一調配管理，實現車間精細化、可視化、智能化管理。

(3)建設產業鏈協同平臺，通過平臺與主機廠、設備供應商、二級供應商、物流公司及勞務公司多維度互聯，實現訂單自動導入、便捷采購、人力協同、智慧物流等功能，提升訂單準確性、財務核算效率，降低生產成本，增強產品可追溯性，提高企業對高端汽車零配件的供給服務能力，促進產業鏈高質量發展。

(4)建設企業工業數據管理系統，通過將設備采集的工作信息與訂單信息、工藝數據相關聯，打通PLM、MES、ERP等系統信息互聯，進行工業大數據梳理、清洗、分析與挖掘，構建知識圖譜和算法數據庫、工業機理庫，將工業知識進行沉淀和復用，形成企業新能力。