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先導智能車間綜合管理系統：引領中小企業步入“工業4.0”時代
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文章來源: 新華網
發布時間: 2016-11-4
新華網南京10月29日電 中小企業呼喚“工業4.0”。無錫先導自動化設備股份有限公司聯合江蘇海寶軟件股份有限公司，研發“數字化智能車間綜合管理系統”，集成應用物聯網、云計算等新一代信息技術，實現生產管理全過程的協同化、虛擬化和柔性化智能車間 達成產品多樣化與流水線效率最大化目標智能車間 在國內中小企業中率先實現人與人、人與機器、機器與機器以及服務與服務之間的互聯和協同，大大提高企業生產效率和市場響應速度，有效滿足中小企業智能制造轉型的需求，開創中小企業啟程“工業4.0”轉型路徑。
自入選“無錫物聯網應用2015年年度十大案例”以來管理系統，該系統不斷提升對市場變化的反應效率管理系統工業4.0，使客戶需求、市場變化信息及時精準傳遞到研發、生產、采購、倉庫、銷售、售后等部門管理系統工業4.0，減少了人工錄入工作工業4.0，降低了錯誤率，最大程度降低了因生產條件變更對工程進度造成的影響。2015年，先導的裝配車間被江蘇省經信委評為“江蘇省示范智能車間”。該系統為先導贏得了市場認可，其高端鋰電池裝備、高端光伏裝備在國內市場占有率均位居前三名。2015年，先導實現產值8.5億元，今年預計可達13億元。
建在“云端”的“工業4.0”工廠
制造業作為我國國民經濟的支柱產業，不僅是國內經濟增長的中堅力量，也是國內經濟結構調整和發展方式轉變的主戰場。2014年，我國制造業增加值占全球總量的20.8%，連續多年居首，我國已躋身世界制造大國行列。
隨著人口紅利逐漸弱化，“中國制造”正在遭遇空前的危機。相比發達國家，我國制造業企業，特別是中小企業在質量效益、創新能力、產業結構和持續發展等方面差距明顯，處于價值鏈底端。
無錫先導自動化設備股份有限公司今年聯合江蘇海寶軟件股份有限公司，設計建設數字化智能車間綜合管理系統，集成應用傳感器和RFID技術、企業資源計劃管理系統（ERP）、制造執行系統（MES）、車間現場數據智能交互系統（WIT）、PDM系統、公司協同辦公管理系統、大數據和云計算技術等，實現生產全過程協同化管理、虛擬化生產、柔性化生產、全自動生產，以及相關產品的服務化延伸，打造數據聯動的“工業4.0”工廠。
該綜合管理系統的核心是海寶智能制造執行系統，簡稱i-MES，即生產車間的信息化管理平臺，連接ERP與底層自動化系統、PLC控制系統。“作為高度集成和高度智能的新一代MES，i-MES綜合應用物聯網技術、云計算技術、RFID傳感技術、智能識別技術、移動智能終端等新一代信息技術，對車間人、機、料、法、環等生產要素全面管控，實現全自動排程、透明化工廠、無紙化生產。”無錫先導IT總監王新寶說。
調研發現，無錫先導的i-MES主要由車間透明化數字化系統（i-WIT）、車間物料智能配送系統（i-DMS）、生產過程質量統計控制系統（i-SPC）、生產過程質量追溯系統（i-QTS）、車間倉庫物料管理系統（i-WMS）、車間設備聯網系統（i-EMS）六個子系統組成。
i-WIT，基于各種智能設備實現派工、報工、業績、圖文、異常呼叫、看板、安燈等各類管理功能，是實施i-MES的基礎。i-DMS，保障車間各生產工位、生產人員精準獲得生產所需的各種物料。i-SPC，可實現生產過程產品質量數據的自動采集、自動判斷、自動生產統計分析報表、自動通知警等功能。i-QTS，基于條碼及RFID等智能技術，實現從物料入庫、物料領用、生產過程每一工序的相關人員信息、設備信息、物料信息、工藝數據、質量信息的記錄和追溯。
i-WMS，采用計算機與數據識別技術，實現業務流程與人員作業的有效互動。i-EMS，實現生產車間所有設備儀器的聯網與集中管理、生產信息的自動采集與數據傳輸、設備運行狀態及生產過程遠程監控與自動控制。
所有子系統除可以橫向進行數據交互和系統集成外，還可以和企業現有的ERP及其它信息化系統、控制系統、生產設備及各種硬件終端實現縱向集成，保障生產的高效運行。
“高度集成的系統背后是云數據平臺的支撐、數據的實時高效交互。2013年無錫先導與IBM啟動開發‘先導云’和大數據中心，先后投入近500萬元，于2014年底建成先導云計算應用服務基礎平臺。根據規劃，到2017年無錫先導生產和管理的所有數據將集成到云端上，實現數據共享、協同設計、模擬設計、仿真生產。”王新寶說。
2015年6月，無錫先導公司的數字化智能車間項目入選江蘇省首批示范智能車間。
三維可視化虛擬技術實現“柔性生產”
一位一線工人正在工位電腦觸控屏進行刷卡操作上工，這時屏幕顯示出他當天的所有生產任務及相關圖紙、操作說明書等信息。待生產任務完成后，他在工位電腦上提交自己的實際生產數據，數據實時傳輸到云平臺。
與此同時，一位生產管理人員通過車間LED屏幕、辦公室電腦和LCD看板進行現場控制。這些屏幕實時滾動各工位生產任務的計劃數量、完成數量、合格數量，分析生產任務的完成率，合格率、返工率、報廢率等。同時，設計變更等異常情況、物料配送和缺料信息亦直觀地反映出來。
不同于規模制造企業，無錫先導公司主要為新能源領域企業定制鋰電池、光伏、電容器制造裝備等。這就需要我們打造快速反應體系實施柔性化生產，根據每個訂單需求定制產品設計，在同一條生產線上快速調整設備完成不同品種批量生產任務，達成產品多樣化與流水線效率最大化目標。
在設計端，先導數字化智能車間綜合管理系統構建了全方位制造規劃仿真平臺，實現設計、仿真、試驗數據閉環。根據客戶對產品的功能和性能需求，研發設計部運用仿真、建模、虛擬現實等技術，建立了三維可視環境，對產品設計、研發到生產制造全過程進行模擬，用模擬反饋的數據指導調整設計方案，根除問題于萌芽，從而大幅降低材料損耗，縮短開發周期。
在設計過程中，研發人員采用SOLIDWORKS建立模型，借助PDM協同設計平臺，實現多人在同一平臺上的協同設計，提高研發效率、減低設計失誤率，同時應用CAM系統，將設計方案導入加工中心，實現零件自動加工，提高加工效率，保障了設計圖紙與數控加工之間無縫對接。
在生產端，江蘇海寶軟件股份有限公司咨詢顧問吳凱說，“海寶軟件在無錫先導公司的生產設備、車間等布設包括傳感器、RFID、識別模塊等多種采集模塊，構建完善的物聯網智能信息采集系統，實時采集數控機床狀態信息（關機、空閑、加工、機床所有報警信息及內容）、機床工作模式信息（EDIT、MDI、MEM、HANDLE、FREE）、設備運行狀態等設備數據，車間的人員上工、生產任務完成情況、物料配送等生產信息數據均集成到云數據平臺進行深入分析，通過云終端與云桌面的數據交互使數據分析結果反向指導生產，實現靈活生產和閉環式管理。”
“這種設備管理和生產流程符合彈性生產的需求，一旦設計變更、訂單需求變化，智能車間綜合管理系統會根據設計方案相應調整設備運行安排，對工人和管理人員工作要求，同時生產車間的情況可以實時反饋至設計端，指導研發人員及時調整異常問題，數據、信息實現閉環流動。”王新寶說。
柔性生產的關鍵是標準化，無錫先導將來自不同廠商的PDM、ERP、MES、SIM等生產管理系統集成到智能車間綜合管理平臺時，制定統一標準，保障技術、流程和數據的匹配和統一，同時預留一個開放端口，一旦訂單需求變化，IT部門會重新調整技術、流程和數據。
據了解，無錫先導數字化智能車間綜合管理系統在國內中小企業中率先實現人與人、人與機器、機器與機器以及服務與服務之間的互聯，以數據驅動企業高效生產、快速響應、柔性生產。數據顯示，運用該系統后，企業的按期交貨率將達95%，庫存流轉率將提高30%，數據處理、統計報表的制作效率和準確率會提高6倍多，整體管理水平與生產效率大幅提升。
智能車間系統解決中小企業智能制造痛點
智能制造水平決定未來我國在全球的競爭力。作為我國制造業的主體，中小制造企業智能化轉型迫在眉睫。
成本高企是我國中小企業智能化轉型面臨的主要挑戰。在我國智能制造服務市場上，“兩極分化”現象突出。國際巨頭西門子、GE、三星服務產品壟斷高端市場，其解決方案高度平臺化、服務標準化，同時收費高昂，如西門子的SMART-IT系統人均每天收費8000元，目前這三大企業的客戶多為大型國有企業和跨國企業等。在低端市場，國內部分企業嘗試生產高度標準化產品、模塊，幫助企業改進某一個環節的生產制造水平，然而平臺化服務能力較弱，智能化水平不足。
吳凱說，先導智能車間綜合管理系統，高度集成化模塊與超高性價比可滿足中小企業智能制造轉型的需求，填補了國內市場的空白。項目可快速復制推廣至自動化設備制造企業，同時項目所涉足的相關技術，幾乎覆蓋所有工業制造類企業，可剝離出共性模塊或開放式模塊在其它制造型企業推廣。
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