某工具生产企业---数字化智能工厂建设
一、项目背景
该项目是一家已有六十年专业生产切削工具的国内知名企业，在国内同行业中占有龙头地位。在传统型生产企业中，对于设备生产数据的采集，几乎完全依靠人工完成，流动的人员、散落的数据，同时人工统计的效率也非常的低，完全不能进行实时生产数据更新。导致生产效率低，运营成本高，数据不透明，管理不到位，出现问题不能及时处理。
除了数据管理问题，车间设备经常遭遇意外故障导致停机，不仅造成生产停滞，而且对于设备造成的隐性破坏带来的损失不可估量。
针对该企业产品中存在的多品种、小批量、不同型号同时间段生产、执行过程标准规范严、生产任务计划性强、工艺单一、生产质量要求高等特点，改变目前产品制造执行过程中计划和过程管理主要依赖线下沟通的现状，提升制造执行过程信息化管理水平。
二、建设内容
1、面向工厂设备智能化数据采集与融合
基于智能数采终端合理规划设备智能体的数据采集路径与采样频率。利用传感网、智能机器人、无人车等智能体进行协同采样，探索多源数据分布特征，研究利用趋势分析、触发器、生产业务逻辑确定设备模型。基于多智能体之间的完全合作关系，使用频率最大Q值、联合数据分析等方案，研究实际生产环境中的协作机制，提出协同感知与交互协作的核心方法。研究工厂设备画像的深层潜在联系，提升工厂多源数据协同感知与融合准确性，助力获得精确的设备多模态模型。
2、面向工厂生产过程动态优化调度
对工厂堆料、生产、运输等生产线各项数据进行集中、实时、综合统计和分析，借助可视化技术清晰呈现数据背后规律，对工厂生产进行推断和预测，实现生产效益最优化。
当检测到生产异常、作业异常及设备能耗过大时，管理系统实时发出预警，管理人员通过系统及时远程查看、核实和处理，避免延误生产。
3、面向工厂整合基于智能化信息管理系统
企业对于工厂活动的一切细节都是通过MES等业务信息化管理系统来实施管理的。这些业务管理系统可以映射出工厂的可视化生产过程，将其整体数据进行体系化集成，整合成以工厂为对象的信息化平台。以大数据平台为存储层，以成熟软件框架为计算层，以多种科学数据处理软件为支撑，在展现层通过可视化技术以美观直接的可视化方式进行呈现，形成完整的具备自主监测功能的智能化信息管理平台。
三、实施过程
1、建设数字化生产车间
对原有生产车间设备进行联网改造，利用物联网的技术和设备监控技术加强信息管理和服务；帮助产销流程、提高生产过程的可控性、减少生产线上人工的干预、即时正确地采集生产线数据，以及合理的生产计划编排与生产进度。
开发MES制造执行系统，连接企业ERP管理系统和生产控制层，提供实时生产过程管理。基于对进行生产过程产生数据和上下游信息的整合，以标准化的生产管理流程来运转，由生产订单驱动，通过简洁明确的操作，改善企业生产过程自动化控制、工艺管理、质量管理和部门协作等管理难题。
1.1 设备联网与数据采集
每台机床旁接线控制柜，加装通讯模块，实现单台机床的监控与数据采集。所有机床通过5G网络联网，实现数据连通与传输，保证了数据采集与传输的高速、稳定。通过车间设备联网与信息自动采集，实现车间设备状态实时监控，设备运转率、故障率的统计分析，辅助报工等。
现场生产车间涵盖铣齿、打磨、分齿、清洗、热处理、下料等多工序加工工艺。已完成五十余台机床设备的联网控制与数据采集实现生产过程生产设备实时数据采集与监控，为MES提供数据，为数字化工厂整体解决方案提供支撑平台。
1.2 物料编码统一化
物料编码的标准化，才能有效的进行物料生产追踪，质量追溯。将人机料法环中的料作为核心因素。通过生产信息的绑定和报工，可以进行人员、设备的流水作业管理。
1.3 信息化系统建设
（1）MES系统建设
MES系统是面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统。主要管理及监控车间生产过程，介于企业计划层与车间控制层之间，起到承上启下的桥梁作用，通过各种标准接口与计划层/控制层进行通信协同生产，是实现智能制造的核心系统。
MES可以为企业提供包括制造数据管理、计划排程管理、库存管理、质量管理、设备管理等管理模块。系统对生产资源和生产环境进行评估，生成较优的生产排程方案，通过与设备互联实现无纸化生产执行、流程跟踪、工艺路径控制和数据收集、分析，保障生产有序、可控，通过相应的质量计划、保障生产过程的质量可控，实现生产过程精益化、可视化，减少生产效率，提高产品质量。
（2）手机APP系统
开发的手机端APP程序与综合管理系统，通过网络实现三地分厂统一业务管理。已上线的《商城系统》、《销管系统》零延时完成供产销业务。降低沟通成本，提高管理效率，保持一致的产品品质与服务品质。
（3）手持终端系统
引入条码识别技术，由于物料表面没有油污情况，可粘贴条码，对物料的检验、入库、出库、盘点、工序加工流转等各个作业环节的数据进行信息管理。条码内可记录物料的信息，实现全过程信息采集、跟踪，通过手持终端读取其中的信息，免去传统人工记录数据，保证信息化管理各个作业环节数据输入的效率和准确性，保证企业及时的掌握生产、储存等各环节的有效数据。
（4）信息看板系统
信息看板是企业实现智能化、实时化、可视化生产的重要手段。信息看板帮助企业实现可视化管理，将原本看不见的内容可视化。信息看板管理还可以提高制造效率、设备效率和产品质量，从而控制库存、生产、质量和设备运行状态。部门与生产环节紧密配合，可视化管理，精细化管理，节约库存。当出现问题时，可以第一时间感知，相关人员可以第一时间采取措施，从而减少企业的响应时间。
（5）呼叫系统
呼叫管理系统是由呼叫系统 + 呼叫按钮组成
呼叫按钮分为：硬件呼叫按钮 /平板电脑软件控制
主要用于物料周转、工艺流程管理等，可提高生产过程的可控性、减少人工的干预、可大幅度提高生产效率，降低生产成本，优化设备运行。
2、建设数字化生产车间
建设智能物流管控平台是以信息技术为支撑，运用科学的思路、方法和先进技术,在生产过程中实现产品自动化搬运，信息化分拣，智能化储存管理。智能物流建设也将为企业带来更好的综合效益。
2.1 智能存储综合管理
通过仓储物流管理系统及条码识别技术，对物料流转和存储过程进行自动记录，综合批次管理、物料货位自动分配、库存统计管理等功能有效控制并跟踪仓库业务的物流全过程。
（1）复合带存储管理
对复合带存放的平库区域进行货区管理，通过物料的批次、规格等参数规划不同的货位，根据出入库策略，实现信息化、可视化的管理目的。能帮助企业精准的追踪库存数量，以及当前库存中每种物料的库存变化，实现精细化管理。
（2）火后库存储管理
对淬火后的半成品物料，实现自动出入库管理。半成品物料由原来的地堆存放，转化成立体货架存放，节省占地空间，提高库存容量。同时还实现了库存信息化管理。
（3）成品和包装存储管理
对成品车间的成品及包装做库存管理，成品车间设置物料存放站点与成品库实现信息化统一管理。确保及时准确地掌握库存的真实数据。
2.2 智能流转综合控制
（1）复合带转运
（2）铣刀转运
（3）淬火半成品转运
四、实现效果
1、智能生产：
打通“订单-工艺-排产-生产-质检-包装-入库-发货”整个流程，将基础数据标准化，优化流程，减少现场错报、误报等现象；实时采集米重，降低生产偏差，有利于产品成本核算，优化材料使用管理，稳定产品关键质量指标；利用集中供料系统降低设备能耗和维修成本，提高产品质量和工作效率；启动设备云平台，打造生产人员快速报修、机修人员快速响应、管理人员精准分析的主线业务流程。
2、智能仓储：
根据流转产品采用AGV转运方式，实现物料按指定路线的点到点流转，保证物料流转的精确性；通过AGV实现车间成品及半成品、原材料的智能转运；通过在盘具上搭配二维码标签，实现盘具物料信息的追踪及管理，有效减少盘具寻找时间，提高盘具管理和生产效率，减少了上千次人工作业的搬运/班次。
3、智能检测：
将5G、人工智能、边缘计算和机器视觉等新技术有机结合，实现实时在线的高精度检测；通过工业云平台实现检测模型的迭代和共享，提升产品质量，实现高效率的过程追溯及故障排查。
4、智能展示：
对生产过程的整体可视化及数据分析进行展示；根据整体运维需求，对单条生产线的生产分析、单个设备的运行及故障状态进行信息集成；对接WMS、能源、设备实时数据，以及智能安全系统，实现仓储物流、能源、安全、设备数据的实时展示，进一步提升品牌形象，加强公司对外宣传展示。
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