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隨著社會(huì)飛速的發(fā)展和時(shí)代的不斷進(jìn)步,傳統(tǒng)制造業(yè)的模式已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)階段的需求,智能制造應(yīng)運(yùn)而生.各個(gè)國(guó)家逐漸開(kāi)始重視智能工廠的規(guī)劃與建設(shè),智能工廠規(guī)劃是企業(yè)數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型的開(kāi)始，起到明確目標(biāo)、設(shè)計(jì)模式、框定藍(lán)圖、確定路徑的作用，本文根據(jù)多年智能工廠規(guī)劃經(jīng)驗(yàn)，分享了智能工廠規(guī)劃十大重點(diǎn)方向。
智能工廠咨詢?cè)\斷
2021年發(fā)布了2項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)：《智能制造能力成熟度模型GB∕T 39116-2020》和《智能制造能力成熟度評(píng)估方法GB∕T 39117-2020》，對(duì)企業(yè)的智能制造成熟度分為了5個(gè)等級(jí)，即：一級(jí)（規(guī)劃級(jí)）、二級(jí)（規(guī)范級(jí)）、三級(jí)（集成級(jí)）、四級(jí)（優(yōu)化級(jí)）、五級(jí)（引領(lǐng)級(jí)），按五個(gè)能力要素、12個(gè)能力域、20個(gè)能力子域展開(kāi)評(píng)估，每個(gè)子域也給出了所對(duì)應(yīng)的1-5級(jí)評(píng)估要求和打分分值，企業(yè)可以根據(jù)自身的建設(shè)情況，對(duì)應(yīng)到不同的等級(jí)要求上，然后給出分值，相對(duì)比較客觀（流程行業(yè)和離散行業(yè)也分別給出了不同的要求），企業(yè)可參照此體系進(jìn)行評(píng)估。
這份成熟度評(píng)估方法適應(yīng)于大部分企業(yè)，相對(duì)會(huì)比較粗放一點(diǎn)，企業(yè)如果需要精細(xì)化的評(píng)估問(wèn)題和診斷定位，需要對(duì)業(yè)務(wù)管理現(xiàn)狀、數(shù)字化系統(tǒng)、自動(dòng)化應(yīng)用等方面進(jìn)行精細(xì)化評(píng)估可以與我們聯(lián)系，用新一代自動(dòng)化、信息化、數(shù)字化、智能化技術(shù)、新工藝加持制造業(yè)，實(shí)現(xiàn)降本增效提質(zhì)，創(chuàng)造制造新模式。
智能工廠廠房設(shè)計(jì)
智能工廠的廠房設(shè)計(jì)需要引入數(shù)字孿生的理念，通過(guò)三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)，尤其是水、電、氣、網(wǎng)絡(luò)、通信等管線的設(shè)計(jì)。同時(shí)，智能廠房要規(guī)劃智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)、智能采光與照明系統(tǒng)、通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)、智能安防報(bào)警系統(tǒng)、智能門禁一卡通系統(tǒng)、智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)等。采用智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)人臉識(shí)別技術(shù)以及其他圖像處理技術(shù)，可以過(guò)濾掉視頻畫面中無(wú)用的或干擾信息、自動(dòng)識(shí)別不同物體和人員，分析抽取視頻源中關(guān)鍵有用信息，判斷監(jiān)控畫面中的異常情況，并以最快和最佳的方式發(fā)出警報(bào)或觸發(fā)其它動(dòng)作。
整個(gè)廠房的的工作分區(qū)（加工、裝配、檢驗(yàn)、進(jìn)貨、出貨、倉(cāng)儲(chǔ)等）應(yīng)根據(jù)工業(yè)工程的原理進(jìn)行分析，可以使用數(shù)字化制造仿真軟件對(duì)設(shè)備布局、產(chǎn)線布置、車間物流進(jìn)行仿真。在廠房設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)當(dāng)思考如何降低噪音，如何能夠便于設(shè)備靈活調(diào)整布局，多層廠房如何進(jìn)行物流輸送等問(wèn)題。
智能產(chǎn)線規(guī)劃
智能產(chǎn)線是智能工廠規(guī)劃的核心環(huán)節(jié)，企業(yè)需要根據(jù)生產(chǎn)線要生產(chǎn)的產(chǎn)品、產(chǎn)能和生產(chǎn)節(jié)拍，采用價(jià)值流圖等方法來(lái)合理規(guī)劃智能產(chǎn)線。智能產(chǎn)線的特點(diǎn)是：在生產(chǎn)和裝配的過(guò)程中，能夠通過(guò)傳感器、數(shù)控系統(tǒng)或RFID自動(dòng)進(jìn)行生產(chǎn)、質(zhì)量、能耗、設(shè)備績(jī)效（OEE）等數(shù)據(jù)采集，并通過(guò)電子看板顯示實(shí)時(shí)的生產(chǎn)狀態(tài)，能夠防呆防錯(cuò)；通過(guò)安燈系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工序之間的協(xié)作；生產(chǎn)線能夠?qū)崿F(xiàn)快速換模，實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化；能夠支持多種相似產(chǎn)品的混線生產(chǎn)和裝配，靈活調(diào)整工藝，適應(yīng)小批量、多品種的生產(chǎn)模式；具有一定冗余，如果生產(chǎn)線上有設(shè)備出現(xiàn)故障，能夠調(diào)整到其他設(shè)備生產(chǎn)；針對(duì)人工操作的工位，能夠給予智能的提示，并充分利用人機(jī)協(xié)作。
設(shè)計(jì)智能產(chǎn)線需要考慮如何節(jié)約空間，如何減少人員的移動(dòng)，如何進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，從而提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。企業(yè)建立新工廠非常強(qiáng)調(diào)少人化，因此要分析哪些工位應(yīng)用自動(dòng)化設(shè)備及機(jī)器人，哪些工位采用人工。對(duì)于重復(fù)性強(qiáng)、變化少的工位盡可能采用自動(dòng)化設(shè)備，反之則采用人工工位。
精益生產(chǎn)管理
精益生產(chǎn)的核心思想是消除一切浪費(fèi)，確保工人以最高效的方式進(jìn)行協(xié)作。很多制造企業(yè)采取按訂單生產(chǎn)或按訂單設(shè)計(jì)，滿足小批量、多品種的生產(chǎn)模式。智能工廠需要實(shí)現(xiàn)零部件和原材料的準(zhǔn)時(shí)配送，成品和半成品按照訂單的交貨期進(jìn)行及時(shí)生產(chǎn)，建立生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的電子看板，通過(guò)拉動(dòng)方式組織生產(chǎn)，采用安東系統(tǒng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的異常問(wèn)題；同時(shí)，推進(jìn)目視化、快速換模。很多企業(yè)采用了U型的生產(chǎn)線和組裝線，建立了智能制造單元。推進(jìn)精益生產(chǎn)是一個(gè)持續(xù)改善的長(zhǎng)期過(guò)程，要與信息化和自動(dòng)化的推進(jìn)緊密結(jié)合。
智能物流規(guī)劃
推進(jìn)智能工廠建設(shè)，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的智能物流十分重要，尤其是對(duì)于離散制造企業(yè)。智能工廠規(guī)劃時(shí)，要盡量減少無(wú)效的物料搬運(yùn)。很多優(yōu)秀的制造企業(yè)在裝配車間建立了集中揀貨區(qū)，根據(jù)每個(gè)客戶訂單集中配貨，并通過(guò)DPS(Digital Picking System)方式進(jìn)行快速揀貨，配送到裝配線，消除了線邊倉(cāng)。
離散制造企業(yè)在兩道機(jī)械工序之間可以采用帶有導(dǎo)軌的工業(yè)機(jī)器人、桁架式機(jī)械手等方式來(lái)傳遞物料，還可以采用AGV、RGV（有軌穿梭車）或者懸掛式輸送鏈等方式傳遞物料。在車間現(xiàn)場(chǎng)還需要根據(jù)前后道工序之間產(chǎn)能的差異，設(shè)立生產(chǎn)緩沖區(qū)。立體倉(cāng)庫(kù)和輥道系統(tǒng)的應(yīng)用，也是企業(yè)在規(guī)劃智能工廠時(shí)，需要進(jìn)行系統(tǒng)分析的問(wèn)題。
信息化規(guī)劃
企業(yè)信息化規(guī)劃是為了促使業(yè)務(wù)管理程序更加合理，從而有助于增強(qiáng)企業(yè)的快速反應(yīng)能力；為了促進(jìn)企業(yè)資源的合理高效利用，使其在現(xiàn)在資源條件下達(dá)到最佳利用效果，求得最大的經(jīng)濟(jì)利益。
建立企業(yè)信息化規(guī)劃需要考慮全局性，構(gòu)建一個(gè)可拓展、具有張力和彈性的基礎(chǔ)協(xié)同架構(gòu)，解決在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下業(yè)務(wù)集成的需要，將應(yīng)用程序和不同服務(wù)，通過(guò)這些服務(wù)之間定義好的接口和協(xié)議對(duì)接起來(lái)。
需要設(shè)計(jì)三層平臺(tái)支持整個(gè)企業(yè)信息化，三層平臺(tái)分別是---硬件支撐平臺(tái)、軟件支撐平臺(tái)、應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)。硬件支撐平臺(tái)是整個(gè)信息化的基礎(chǔ)，軟件支撐平臺(tái)是信息系統(tǒng)應(yīng)用的支撐，應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)是企業(yè)實(shí)現(xiàn)管理信息化的手段。
應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)應(yīng)部署四個(gè)層面的應(yīng)用：運(yùn)營(yíng)層、管理層、決策層、呈現(xiàn)層。各層部署的應(yīng)用最終集成在企業(yè)信息化建設(shè)平臺(tái)，綜合運(yùn)用現(xiàn)代管理技術(shù)和信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)的管理、經(jīng)營(yíng)、決策等各方面的總體集成，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息化規(guī)劃的目的。
數(shù)據(jù)采集
生產(chǎn)過(guò)程中需要及時(shí)采集產(chǎn)量、質(zhì)量、能耗、加工精度和設(shè)備狀態(tài)等數(shù)據(jù)，并與訂單、工序、人員進(jìn)行關(guān)聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的全程追溯。出現(xiàn)問(wèn)題可以及時(shí)報(bào)警，并追溯到生產(chǎn)的批次、零部件和原材料的供應(yīng)商。此外，還可以計(jì)算出產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的實(shí)際成本。有些行業(yè)還需要采集環(huán)境數(shù)據(jù)，如溫度、濕度、空氣潔凈度等數(shù)據(jù)。
企業(yè)需要根據(jù)采集的頻率要求來(lái)確定采集方式，對(duì)于需要高頻率采集的數(shù)據(jù)，應(yīng)當(dāng)從設(shè)備控制系統(tǒng)中自動(dòng)采集。企業(yè)在進(jìn)行智能工廠規(guī)劃時(shí)，要預(yù)先考慮好數(shù)據(jù)采集的接口規(guī)范，以及SCADA（監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集）系統(tǒng)的應(yīng)用。不少?gòu)S商開(kāi)發(fā)了數(shù)據(jù)采集終端，可以外接在機(jī)床上，解決老設(shè)備數(shù)據(jù)采集的問(wèn)題，企業(yè)可以進(jìn)行選型應(yīng)用。
設(shè)備管理
制造企業(yè)在規(guī)劃智能工廠時(shí)，必須高度關(guān)注智能裝備的最新發(fā)展。機(jī)床設(shè)備正在從數(shù)控化走向智能化，實(shí)現(xiàn)邊測(cè)量、邊加工，對(duì)熱變形、刀具磨損產(chǎn)生的誤差進(jìn)行補(bǔ)償，企業(yè)也開(kāi)始應(yīng)用車銑復(fù)合加工中心，很多企業(yè)在設(shè)備上下料時(shí)采用了工業(yè)機(jī)器人。
未來(lái)的工廠中，金屬增材制造設(shè)備將與切削加工（減材）、成型加工（等材）等設(shè)備組合起來(lái)，極大地提高材料利用率。除了六軸的工業(yè)機(jī)器人之外，還應(yīng)該考慮SCARA機(jī)器人和并聯(lián)機(jī)器人的應(yīng)用，而協(xié)作機(jī)器人則將會(huì)出現(xiàn)在生產(chǎn)線上，配合工人提高作業(yè)效率。
能源管理
為了降低智能工廠的綜合能耗，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，特別是對(duì)于高能耗的工廠，進(jìn)行能源管理是非常有必要的。采集能耗監(jiān)測(cè)點(diǎn)（變配電、照明、空調(diào)、電梯、給排水、熱水機(jī)組和重點(diǎn)設(shè)備）的能耗和運(yùn)行信息，形成能耗的分類、分項(xiàng)、分區(qū)域統(tǒng)計(jì)分析，可以對(duì)能源進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度、優(yōu)化能源介質(zhì)平衡，達(dá)到優(yōu)化使用能源的目的。
同時(shí)，通過(guò)采集重點(diǎn)設(shè)備的實(shí)時(shí)能耗，還可以準(zhǔn)確知道設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)（關(guān)機(jī)、開(kāi)機(jī)還是在加工），從而自動(dòng)計(jì)算OEE。通過(guò)感知設(shè)備能耗的突發(fā)波動(dòng)，還可以預(yù)測(cè)刀具和設(shè)備故障。此外，企業(yè)也可以考慮在工廠的屋頂部署光伏系統(tǒng)，提供部分能源。
數(shù)據(jù)可視化
數(shù)據(jù)大屏是當(dāng)前流行的數(shù)據(jù)可視化工具，它將工廠、車間、倉(cāng)庫(kù)、實(shí)驗(yàn)室的關(guān)鍵業(yè)務(wù)指標(biāo)以可視化的方式展示到大屏上，不僅能讓生產(chǎn)人員快速?gòu)姆彪s的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中找到目標(biāo)數(shù)據(jù)，還可以對(duì)決策者起到輔助作用。隨著可視化時(shí)代的到來(lái)，規(guī)?；a(chǎn)的出現(xiàn)，不斷更新HG-BI工業(yè)大數(shù)據(jù)可視化平臺(tái)。
對(duì)于數(shù)據(jù)可視化，很多人會(huì)理解成頁(yè)面設(shè)計(jì)，認(rèn)為沒(méi)有什么難度。如果在單純的技術(shù)層面解讀也許沒(méi)有問(wèn)題，但更多的價(jià)值是數(shù)據(jù)維度的設(shè)計(jì)，這些并不是技術(shù)難度，而是業(yè)務(wù)難度。這其中核心的價(jià)值是數(shù)據(jù)分析的結(jié)果是否有用，圖表分析目的是讓更多的人看得懂，分析維度的準(zhǔn)確更加重要。所以，單純的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的需求，數(shù)據(jù)可視化，要從業(yè)務(wù)角度、技術(shù)角度、交互角度、美術(shù)設(shè)計(jì)角度、算法角度綜合考慮。
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