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1 項目背景

貴州航天電器股份有限公司是我國高端連接器、繼電器和組件電纜的專業研制、生產骨干企業之一。在信息化方面，ERP系統、OA、PDM、CAD、CAE、CAM、CAPP均早有實施，2014年引進了西門子PLM系統，目前正在推進MES系統的應用。在自動化方面也已布局。

但是高端電器連接件智能裝配工廠還存在一些不足，具體需求如下：

（1）跨地域資源協作水平低。企業資源的利用，庫存、產能調用僅可考慮本地事業部資源，不能有效地利用訂單等數據驅動，合理地協同資源和產能。

（2）跨事業部、跨客戶與供應商的協同研發缺乏手段，效率低下。企業無法實現跨平臺的流程協同和可視化，協同研發周期長、效率低、質量不高。

（3）企業生產計劃排產按照無限產能開展，排產準確率低。企業排產計劃結果需經過人工調整，計劃合理性需人工優化。

（4）大量設備、生產過程數據未被有效利用。企業設備數據、生產信息未進行整合、利用，很難為企業的業務優化提供依據。

（5）虛實結合協同制造需求迫切。企業需要應用仿真工具和實時數據遠程監控平臺，搭建從事前仿真優化、事中監控、事后優化的閉環透明管控模式。

2 整體方案架構

項目總體實施方案包括云端應用、有限產能計劃、數據采集及SMARTIOT應用VR產線模擬/AR裝配指導開發、實施，PLM、MOM、TIA、自動化設備及物流系統集成及實施。

圖1 整體方案架構圖

應用INDICS平臺構筑航天電器智能制造樣板間線上線下相結合的生產計劃、BOM/工藝數據、企業運行數據三條主線，整體構建航天電器基于云平臺的智能工廠。其中包含：以生產計劃為核心驅動的產業鏈生產制造流程、以BOM/工藝數據為核心驅動的企業研發流程、以企業運行數據為核心驅動的大數據分析與應用流程。

3 項目實施

（1）自動化產線建設

開展接觸件加工區、外殼合件組裝區、基座合作組裝區及總裝區相關自動化產線建設。產品零部件來料通過AGV小車轉運到上料工位，生產加工時產品放置在輸送載盤上，工站之間通過皮帶輸送線運送到各個工站及倉庫中，每個載盤上配置有RFID芯片，用于產品的身份識別及工藝路線的確認。

（2）PLM、MOM及TIA建設

PLM：開展Teamcenter，NX等系統升級，建立在PLM數據管理統一平臺下的設計制造協同體系、研發生產的高效運行模式、研發生產的管控流程。

MOM：通過SIMATICIT的實施，圍繞產品智能制造過程中生產數據的采集與跟蹤、質量控制、生產監控以及物料管理等需求，建設精密電子元器件智能制造車間生產運營管理環境。

TIA：結合MOM上層功能以及INDICS、SMARTIoT、生產線、工站、立庫、SCADA系統的整體功能需求，建立車間互聯互通的網絡結構，實現主控PLC對生產線輸送的控制及綜合監控。

（3）云制造平臺建設內容

• CRP云資源計劃

基于INDICS平臺，實施CRP云資源計劃，實現從INDICS平臺接收訂單需求、生成銷售訂單、支撐開展有限產能計劃排程、平衡產能、整體實現線上線下業務閉環管理，增強生產計劃功能，為企業生產管理提供科學的管理手段。

圖2 CPR排程優化

• CPDM云設計工藝協同

應用智能設計與仿真技術、模塊化設計、協同設計等新技術，圍繞產品系列設計，實現項目管理、產品數據管理、審簽管理及BOM管理等功能，提供基于三維可視化技術文件傳遞、管理平臺，提高協同研發效率及質量。

圖3 CPDM云端設計工藝協同

• 工業大數據分析應用

工業大數據分析應用突破工業互聯網、物聯網、智能裝備、大數據分析等新技術在工業領域的應用，通過工業物聯網網關SMART IoT采集生產現場實時設備、生產數據，實施質量工藝優化分析、產線設備管理、關鍵設備預防性維護、運營分析等四類大數據分析應用，為工藝優化、設備及工裝預防性維修維護、企業計劃、銷售、采購等提供優化決策依據。

圖4 產品質量工藝分析

圖5 關鍵性設備預防性維護

• VR虛擬工廠及產線仿真

應用VR技術搭建產品裝配車間虛擬工廠，對廠房、產線、物流進行建模，實現對電連接器組裝產線及裝配過程模擬，實現遠程透明管控、運維，實現設備利用率等仿真，為物流設計優化，節拍計算、產線均衡等提供依據。

圖6 VR產線仿真

• AR裝配指導

基于AR增強虛擬現實技術，實現外殼合件人工組裝工位的AR裝配指導，快速指導操作員進行裝配作業，有效防錯，提高裝配操作質量。

4 項目成果

（1）首創基于云平臺的智能制造解決方案

首創基于INDICS平臺線上線下相結合的智能制造整體解決方案。面向航天電器應用需求，通過線上開展與供應商、客戶的在線研發協同、供應鏈協同、資源計劃協同及工業大數據分析，線上形成產品訂單，驅動線下基于訂單的生產和工程，并推進線下工藝、質量優化。

（2）首創“設備上云、產線上云”新模式

應用工業物聯網網關SMART IoT，開展設備數據、產線運行數據、運營狀態數據實時上云，實現數據驅動的設備運營；通過CRP、CMOM系統，開展智能排產，開展企業運營、產線生產及設備數據的實時處理、分析，支持產線生產計劃、質量、工藝優化，實現產線上云。

（3）打通數據鏈條，推進企業智能生產

建設以數據為驅動的基于INDICS平臺的智能工廠，實現價值鏈全貫通，數據鏈全過程流轉，經營管控、研發、生產業務全覆蓋。

圖7 企業業務流程數字化集成

（4）打通企業全價值鏈，初步形成產業生態

通過構建基于云制造協同平臺的航天電器智能制造系統，實現面向高端電器連接件制造的需求、研發、生產規劃、制造執行、智能服務等跨企業價值鏈環節全貫通。

5 實施效果

基于云平臺的高端電器連接件裝配智能工廠建設完成后，形成符合高端電器連接件“多品種、小批量、按單生產”特點的網絡化協同制造模式，滿足產品的個性化定制和柔性生產需求，滿足產品設計、工藝、制造、檢測、物流等全生命周期的智能化需求，使企業產能達到50萬件/年，生產效率提高40%以上，運營成本降低21%以上，產品研制周期縮短33%以上，產品不良品率降低56%，能源利用率提高21%，自動化率提升至60%。

項目通過技術創新、商業模式創新、管理創新，提升了智能制造關鍵能力。通過建立具備云制造能力的示范車間，構建“虛體+實體”數字化企業和工藝，實現基于模型的企業和數據驅動的企業運營，實現工廠和工藝動態仿真，并通過工業大數據分析優化產品工藝、質量，對設備進行預測性維護。項目通過線上線下相結合構建的生產計劃、BOM/工藝數據、企業運行數據三條主線，實現了價值鏈橫向、縱向、端到端的無縫集成。

作者簡介：

柴旭東，航天云網科技發展有限責任公司黨委副書記、總經理，總架構師。

摘自《自動化博覽》2020年4月刊