数据算力加持, 智能工厂不再遥远!

发布时间:

2023-11-14

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被学术界誉为美国20世纪后期最有贡献的经济学家之一威廉·拉佐尼克,在其1990年出版的《车间的竞争优势》中揭示了一个制造业变革的现象——“历次工业革命,都是从车间开始的”。

历次工业革命实现了从机械化、电气化、自动化,让工厂代替了手工作坊,让机器代替了手工劳动,今天随着信息通讯技术的发展及大数据算力的加入,车间变得越来越“聪明”,正在发生的第四次工业革命必将是从智能化的工厂车间开始。

我国“十四五”规划提出,要深入实施智能制造和绿色制造工程,发展服务型制造新模式,推动制造业高端化智能化绿色化。随着5G等新一代信息技术与制造业不断深度融合,制造业智能化发展成为未来我国制造业转型升级的重要方向。面对我国制造业大国向制造业强国转变的重要阶段,制造业数智化转型是重要支撑和必由之路。到2025年,70%的规模以上制造业企业基本实现数字化网络化,建成500个以上引领行业发展的智能制造示范工厂。

智能工厂对中国制造企业从制造走向智造起到了引领作用,也代表着制造业数字化转型的趋势和新标准。积极借鉴成功“智能工厂”的建设经验,对助力我国制造型企业全面数字化转型提升具有重要的意义。

什么是智能工厂

“智能工厂”的发展代表着智能工业的新趋势。然而,并非所有实行智能化的工厂都能被归为智能工厂之列。一个真正的智能工厂至少需要涵盖五个方面的工厂运营管理:制造资源控制、现场运行监管、物流过程管控、生产执行跟踪和质量工作监督。此外,智能工厂还应具备根据客户需求快速调整工作模式的能力,以实现设备、物料和劳动力的最佳利用。同时,它还应具备及时预警和纠错功能,使制造过程更加省心省力。通过物联网(即Things to Things通信方式),实现人、设备和系统之间的智能化、交互式无缝连接。在自动化和数字化工厂的基础上,构建一个高效节能、绿色环保、环境舒适的人性化工厂。如何判断这个工厂是否是智能工厂?我们大致可以从下图六个特性入手:

 

用友U9 cloud智能工厂解决方案

U9 cloud智能工厂解决方案主要面向中型及中大型离散制造企业,融合“5G+AI”等前沿技术,聚焦机加工、毛坯连铸、机械装配、重装重机生产、新材料行业,以满足客户车间现场的精细化管理需求出发,通过U9 cloud + PLM + MES + AIOT多系统无缝集成,实现从订单、设计、计划、生产、采购、质量、数据采集到数据分析全流程业务一体化,帮助企业实现制造执行中人、机、料、法、环、测等企业核心业务有机整合与智能协作,为企业打造智能工厂一体化解决方案。建设模式为推进生产设备(生产线)智能化,通过引进各类符合生产所需的智能装备,建立智能工厂的车间级智能生产单元,提高精准制造、敏捷制造、透明制造的能力。

 

U9C智能工厂的三个管理层次

1 现场设备层:

主要功能是连接现场设备,例如分布式I/O、传感器、驱动器、执行机构和开关设备等,完成现场设备控制及设备间联锁控制。

2 车间监控层:

车间监控层又称为单元层,用来完成车间主生产设备之间的连接,包括生产设备状态的在线监控、设备故障报警及维护等。还有生产统计、生产调度等功能。传输速度不是最重要的,但是应能传送大容量的信息。

3 工厂管理层:

车间操作员工作站通过集线器与车间办公管理网连接,将车间生产数据送到车间管理层。车间管理网作为工厂主网的一个子网,连接到厂区骨干网,将车间数据集成到工厂管理层。

U9C智能工厂的三大系统平台

1 数字化设计平台

利用PLM专家知识库,快速构建数字化模型进行智能化产品设计、参数化驱动建模和CNC加工工艺指令管理; 数控编程人员可以在自己的计算机上进行编程,将加工程序上传至DNC服务器,设备操作人员可以在生产现场通过设备控制器下载所需要的程序,待加工任务完成后,再通过DNC网络将数控程序回传至服务器中,由程序管理员或工艺人员进行比较或归档,整个生产过程实现网络化、追溯化管理。

2 数字化制造平台:

利用ERP和MES集成应用使计划、生产、资源三者密切配合,从而确保决策者和各级管理者可以在最短的时间内掌握生产现场的变化,做出准确的判断并制定快速的应对措施,保证生产计划得到合理而快速的修正、生产流程畅通、资源充分有效地得到利用,进而最大限度地发挥生产效率。

3 可视化应用平台:

利用这些数据可以实现很多形式的分析,包括设备开机率、主轴运转率、主轴负载率、运行率、故障率、生产率、设备综合利用率(OEE)、零部件合格率、质量百分比等。首先,在生产工艺改进方面,在生产过程中使用这些大数据,就能分析整个生产流程,了解每个环节是如何执行的。

 

U9C智能工厂的多端程序应用

通过APP的方式部署在现场的手持终端、工控平板,实现机台的生产信息采集,机台互联,实现控制与数据传输,使生产效率最大化

通过云端部署降低运维成本;实现业务快速部署,不同地域工厂车间的业务实现个性化;实现异地多工厂实时数据同步,促进业务协同,使运营利益最大化

新部署模式应用下的生产过程中,将所有的设备及工位统一联网管理,使设备与设备之间、设备与计算机之间能够联网通讯,设备与工位人员紧密关联。

 

U9 cloud打造智能工厂典范

2023年10月26日工信部公示了新的一批《2023年度智能制造示范工厂揭榜单位和优秀场景名单》,用友U9 cloud合作的几十家客户榜上有名,如华昌液压、大连亚明、新疆特变、江苏永鼎等。

浙江华昌液压有限公司是国内最大的叉车油缸和高空作业车油缸制造厂商之一,国内市场占有率超过30%。2020年公司被国内工程机械龙头“三一重工”评为“优秀供应商”,同年入选浙江省“隐形冠军”企业名单,2021年入选国家第三批专精特新“小巨人”企业,2022年入选浙江省“未来工厂”。

早在2019年6月就选择与用友结盟基于用友U9 cloud智能工厂解决方案,开启了为期3年的“基于工业互联网的液压油缸智能工厂”项目建设。基于可控工业互联网平台,通过业务流程再造、要素资源重组等,提升产品全生命周期数字化、网络化和智能化水平,提质增效打造行业智能制造一流企业。

2021年1月1日,华昌液压正式搬迁到基于工业互联网打造的液压油缸智能工厂。华昌液压叉车系列油缸年产能从单班40万支扩大到100万支,产品研制周期缩短37%,企业生产效率提升25%,能源利用率提高15%,土地产出效率提高47%,销售收入产出效率提高51%,人均产值提高177%……,企业生产力、竞争力显著提升。

科华控股是一家专业生产汽车涡轮增压器零部件和液压泵阀、工程机械配件的上市公司,是汽车涡轮增压器零部件国际市场上最具有竞争力的供应商之一。2021年启动了智能工厂建设,工业软件选择了用友U9 cloud智能工厂解决方案,项目整合已有资源,遵循“节能、智能”原则,重点建设了一套适用于汽车高端零部件节能、智能解决方案,其中包括整合和增购熔炼、造型、浇铸、后处理、机加工、检测、物流及网络化系统等,基于完全自主可控的装备和数字化管理技术。

项目稳定运行后,量产件的生产节拍由150秒缩短为110秒,生产效率提升28%;通过快速设计和工艺数据库积累优化,同时应用3D打印快速制造技术,新品开发周期由60天降至40天,开发周期缩短30%;通过工艺设计仿真和试验验证以及智能检测和生产装备的使用,产品不良品率降低20%;通过节能型装备的应用以及对用能情况的监控,辅以光伏电站发电和热回收利用,能源利用率提高10%;通过数控机床、柔性装配装备、在线检测和智能上下料系统等协同集成以及缩短存货周期、减少资金成本,运营成本比项目实施前降低20%;通过设备的集中监控、精准运维和优化增效,设备综合效率提升到70%

中核苏阀科技实业股份有限公司是一家专业工业阀门科技型制造企业,是中国阀门行业和中国核工业集团有限公司所属的首家上市企业。依托U9 cloud构建的智能工厂,让中核苏阀的作业计划实时下达到机台, 不仅完成了车间所有76台设备实时动态监控和11台质检设备质量检测数据自动采集,还打造了智能质量数据采集与归档,实现全程质量追溯。效率提升200%;作业进度智能采集,效率提升5倍以上,同时成本核算由原来的3天缩短为3小时。

结语

类似的案例还有很多。今天,凭借深耕制造业数智化30余年丰富经验,用友正携手行业内领先企业,联合广大生态厂商,通过U9 cloud智能工厂解决方案,共同打造更多的中国智能工厂,向全球产业链价值链中高端进发,成就世界级制造。