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1、剖析工业4.0 打造中国特色的智能工厂一、一、“工业工业4.0”的国内外战略的国内外战略剖析剖析l 1.德国德国工业工业4.0的的概念概念l 2.美国美国GE工业互联网工业互联网概念概念l 3.中国中国两化融合的战略两化融合的战略两化深度两化深度融合的概念融合的概念二、兰光创新打造中国特色的二、兰光创新打造中国特色的智能工厂智能工厂1.德国工业4.0概念Cyber-Physical System，CPS“智能工厂”“智能生产”主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现。信息物理（融合）系统2.美国美
2、国GE工业互联网工业互联网概念概念通用电气（GE）2012年秋季提出了工业互联网（Industrial Internet）概念，希望通过生产设备与IT相融合，目标是通过高性能设备、低成本传感器、互联网、大数据收集及分析技术等的组合，大幅提高现有产业的效率并创造新产业。3.中国两化融合的战略中国两化融合的战略两化深两化深度融合的度融合的概念概念 在两化深度融合专项行动计划中指出，总体行动目标为：面向国民经济重点领域智能制造需求，创新智能制造装备产品，提高重大成套设备及生产线系统集成水平。加快工业机器人、增材制造等先进制造技术在生产过程中应用。培育数字化车间、智能工厂，推广智能制造生产模式。主要可
3、分为：1）推动智能制造生产模式的集成应用 逐步推广重点行业数字化车间，开展智能工厂试点建设，探索全业务链综合集成的路径和方法。选择有条件的产业集聚区，开展智能制造示范试验区建设。2）推动物联网在工业领域的集成创新和应用。实施物联网发展专项，在重点行业组织开展试点示范，以传感器和传感器网络、RFID、工业大数据的应用为切入点，重点支持生产过程控制、生产环境检测、制造供应链跟踪、远程诊断管理等物联网应用，促进经济效益提升、安全生产和节能减排。由此可见，中美德三国工业信息化的共同聚焦点，在于智能工厂。二二、创新、创新打造中国特色的智能打造中国特色的智能工厂工厂1）智能的设备互联互通）智能的设备互联互
4、通2）智能的计划排产）智能的计划排产3）智能化的生产协同）智能化的生产协同4）智能化的生产资源管理）智能化的生产资源管理5）智能化的决策支持）智能化的决策支持智能工厂组成-4层19个模块基础数据基础数据管理管理决策支持决策支持系统接口系统接口程序传输程序传输对刀仪联对刀仪联网网数据自动数据自动采集采集3D车间车间质量管理质量管理物料管理物料管理工具管理工具管理设备管理设备管理程序管理程序管理程序编辑程序编辑仿真仿真文档管理文档管理计划管理计划管理高级排产高级排产作业管理作业管理协同制造协同制造平台平台现场信息现场信息管理管理展现集成展现集成部分数据采集数据采集部分资源管理资源管理部分生产管理生
5、产管理部分智能工厂应用场景集成端口集成端口计划管理计划管理ASP高级排产高级排产作业管理作业管理协同制造平台协同制造平台输入输出输入输出决策支持决策支持文档管理文档管理物料管理物料管理Smart Crib 刀具管理刀具管理NC程序管理程序管理网络传输网络传输EDIT编辑编辑与与仿真仿真对刀仪联网对刀仪联网3D虚拟单间虚拟单间人员管理人员管理流程管理流程管理人员管理人员管理设备能力管理设备能力管理工序工时管理工序工时管理工厂日历工厂日历权限管理权限管理现场管理现场管理设备管理设备管理机床监控与数据采集机床监控与数据采集质量管理质量管理1）智能的设备互联互通）智能的设备互联互通*设备网络化分布式通
6、讯：所有的顶层设备进行联网、集中控制，形成设备网络化分布式通讯。*加工程序集中式管理：可以直接浏览NC、TXT、DOC、BMP、PDF、Autocad、Solidworks、CATIA、PRO/E、UG等多种数据文件，对CATIA、PRO/E、UG等三维图形文件能直接进行缩放、旋转、平移、剖切。程序作为数控车间最重要的技术文件，是数字化车间里面重要的一环，支持权限管理、流程管理、版本管理、信息管理等。*程序虚拟化制造：在系统模拟制造过程，5轴刀位轨迹和3轴实体的动态模拟功能，将程序错误最大程度地避免在虚拟制造环境。*智能化的数据采集：通过实时、准确、客观、自动的数据采集，对不同设备进行监管。*
7、生产工艺参数的实时监测、动态预警：通过工业互联网的形式对熔炼、压铸、热处理、涂装、X光机、图像识别系统等数字化设备进行采集与管理，包括采集设备基本状态、各类工艺过程数据进行实时监测、动态预警、过程记录分析等功能。2）智能的计划排）智能的计划排产产支持多种高级自动排产算法，具有按交货期、精益生产、生产周期、最优库存、同一装夹优先、已投产订单优先等多种排产方式，可最大程度地满足各类复杂的排产要求。图形化的界面使排产形象直观，通过手工拖拽就可调整计划，易于掌握和使用。3）智能化的生产协同）智能化的生产协同基础数据管理基础数据管理计划和调度管理计划和调度管理决策支持决策支持计划和调度管理计划和调度管理
8、作业管理作业管理物料管理物料管理工具管理工具管理文档管理文档管理零件工序零件工序流动卡流动卡生产计划生产计划生产计划生产计划班组计划班组计划POM数据接口数据接口作业派工作业派工配送物料配送物料配料出库配料出库刀具准备刀具准备刀具组装刀具组装工装工装/刀具配送刀具配送程序编制程序编制程序下发程序下发审核流程审核流程物料配送物料配送计划计划工装、刀具工装、刀具准备清单准备清单组合刀具信组合刀具信用单用单毛坯材料毛坯材料配送单配送单项目管理项目管理EPR接口接口高级撑产高级撑产任务接受任务接受文档浏览文档浏览信息反馈信息反馈现场信息管理现场信息管理自动采集自动采集质量管理质量管理计划管理计划管理条
9、码扫描条码扫描检查计划检查计划检查记录检查记录设备运行信息设备运行信息质量检验质量检验在制品台账在制品台账完工入库完工入库计划制定情况计划制定情况生产准备情况生产准备情况计划执行情况计划执行情况产品质量信息产品质量信息库存成本统计库存成本统计实际加工反馈实际加工反馈物料管理物料管理检验记录检验记录4）智能化的生产）智能化的生产资源管理资源管理包含：生产资源（物料、刀具、量具、夹具）出入库、查询、盘点、报损、并行准备、切削专家库、统计分析等功能，实现库存的精益化管理。5）智能化的决策）智能化的决策支持支持 提供各种直观的统计、分析报表，为相关人员决策提供帮助，包括计划制订情况、计划执行情况、质量
10、情况、库存情况等。同时，可实现用户在手机、IPAD等移动设备上对现场生产情况、设备运行情况、质量情况的数据浏览、异常处理。三、典型案例分享三、典型案例分享u案例案例1：河南平原光电有限公司河南平原光电有限公司u案例案例2：海尔模具有限公司海尔模具有限公司u案例案例3：中信戴卡股份有限公司：中信戴卡股份有限公司 MES上线后，实现了程序自动修改、刀具参数自动传输、准备工作现场反馈同步展示。同时，通过协同平台进行可视化管理，通过红绿灯看板直观显示各项任务的完成情况，包括程序、刀具、电极准备的阶段信息，如程序编制完成，程序格式转换完成，刀具配送完成，电极完工、配送等信息，提高现场管理效率，并集成短信
11、平台对任务进行催办。总结智慧工厂目标完成工业互联网改造的企业，是全价值链数字化的、数据驱动型的企业。首先，企业实时掌握完整的内部数据：人的数据（过去的管理软件已能实现但现在能更廉价便捷），机器设备的运行数据（过去有限掌握）；其次，实时掌握供应链各环节的完整数据（过去有限掌握）；第三，实时掌握客户/消费者的完整数据（过去有限掌握）。现在，无处不在的移动互联网，使企业可以低成本对接消费者和渠道商，采集并分析各环节的业务数据，从而实现对产品从设计到销售的全生命周期管理。射频技术和传感器（单价已经降到了100美元以下）的普及，使得企业能够对机器运行数据进行采集，实时了解工厂的运作情况，实现过去求之不得
12、的精细化运营。ERP是英文Enterprise Resource Planning(企业资源计划)的简写。指建立在信息技术基础上，以系统化的管理思想为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台。制造执行系统制造执行系统(Manufacturing Execution System）MES定义MES的定义：“MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。当工厂发生实时事件时，MES能对此及时做出反应、报告，并用当前的准确数据对它们进行指导和处理。这种对状态变化的迅速响应使MES能够减少企业内部没有附加值的活动，有效地指导工厂的生产运作过程，从而使其既能提高工厂及时交货能力
13、，改善物料的流通性能，又能提高生产回报率。MES还通过双向的直接通讯在企业内部和整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信息。”开发开发MES的环境和工具有哪些的环境和工具有哪些?一,工具及环境 1 开工具很多,看你熟悉那块,如果都不熟悉,那就选简单的 VS(C#);2 操作系统当然是 windows;3 需要选择数据库,比如 SQL SERVER;如果估计数据量比较大(比如每年超亿条记录),建议选ORACLE,一般建议用ORACLE;4 其他开发设计或管理工具,比如POWERDESIGN(数据库设计),SVN(代码管理)等 二,思路 1 了解下MES的基本概念和功能;2 了解清楚公司内部的
14、MES功能需求;3 现在的MES一般都会运用条形码RFIDRF等物联网技术,实现实时,可移动,精确的操作,所以要了解下这方面的技术和设备 图1 SIMATIC IT整体结构图2 西门子MES系统与PLM和ERP系统的集成方案SIEMENS SIMATIC IT平台的功能与平台的功能与技术特点。技术特点。一个成熟的MES系统必须满足以下三个非常重要的功能：第一：全方位的数据集成第一：全方位的数据集成。一是把生产线上所有的机器状态、质量情况、生产过程、物料信息等集成到MES平台中，这是从下到上的集成，二是从上到下的集成，例如集成ERP、PLM等系统，集成标准数据，配方、工艺流程、质量参数等。因此，
15、MES必须有强大的数据集成功能，实时把生产线上的数据，以及商务流数据归纳到MES平台中。第二：强大的数据分析。第二：强大的数据分析。采集到了数据后，MES需要对这些数据进行有目标的分析，将实时反馈的数据和商务系统的指导数据归类、总结，生成生产监控的指标。把实时反馈的数据和标准要求的数据进行比较，如果没有差距则绿灯，有一些差距则黄灯，差距较大就是红灯。所以MES系统需要有非常强大的分析能力，能快速将清晰、总结性的分析报告提供给生产管理者和企业决策人士。第三：有效的智能决策。第三：有效的智能决策。MES系统要能优化、管理、控制实时生产的过程，这种实时控制优化的基础来自于实时数据与标准数据的对比分析
16、，无论是质量问题还是物料消耗或是整个生产线上的物流，一旦有了差异，MES系统可以立刻报警，进行控制和优化。所以一个成熟的MES应该具有数据采集、综合分析、智能决策三个方面的功能。西门子的MES成长从2001年开始，西门子开始整合SIMATIC IT平台，当时最重要的目的是分两步走。第一步是实现MES应具备的三个功能中的一和二，即形成强大的数据采集平台以及在此基础上提供各类报表。在2003到2004年之后，完成了第二步，将工作流管理模块，生产建模与管理模块加入了SIMATIC IT平台，实现实时的工作流控制和管理。SIMATIC IT平台相当于PLC的一个框架，这个框架能支持足够大的数据采集，具
17、有足够多的接口。在此基础上，可以加入很多特殊的制造模块，例如工单管理、物流跟踪、OEE（整体设备绩效）、质量管理等，客户可以根据自身需求来采购这些模块，然后嵌入式地放到SIMATIC IT平台上运行。对于客户来说，只要有了西门子SIMATIC IT平台，随着企业对MES业务的要求逐渐增长，未来MES的扩展基本上已经可以定型了。目前，SIMATIC IT最新版本的优势在于支持所有IT行业的标准如SOA；支持所有自动化设备的数据采集；支持西门子硬件设备和第三方控制设备的集成；支持ISA95、B2ML以及与ERP的标准接口。目前，SIMATIC IT平台在全球已有约500多大家客户。用于冶金工业的Mes系统Mes服务器的软件设置西门子的MES系统http:/
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