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新華網南京10月29日電 中小企業(yè)呼喚“工業(yè)4.0”。無錫先導自動化設備股份有限公司聯(lián)合江蘇海寶軟件股份有限公司，研發(fā)“數(shù)字化智能車間綜合管理系統(tǒng)”，集成應用物聯(lián)網、云計算等新一代信息技術，實現(xiàn)生產管理全過程的協(xié)同化、虛擬化和柔性化，達成產品多樣化與流水線效率最大化目標，在國內中小企業(yè)中率先實現(xiàn)人與人、人與機器、機器與機器以及服務與服務之間的互聯(lián)和協(xié)同，大大提高企業(yè)生產效率和市場響應速度，有效滿足中小企業(yè)智能制造轉型的需求，開創(chuàng)中小企業(yè)啟程“工業(yè)4.0”轉型路徑。

自入選“無錫物聯(lián)網應用2015年年度十大案例”以來，該系統(tǒng)不斷提升對市場變化的反應效率，使客戶需求、市場變化信息及時精準傳遞到研發(fā)、生產、采購、倉庫、銷售、售后等部門，減少了人工錄入工作，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(tǒng)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(xiàn)產值8.5億元，今年預計可達13億元。

建在“云端”的“工業(yè)4.0”工廠

制造業(yè)作為我國國民經濟的支柱產業(yè)，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(fā)展方式轉變的主戰(zhàn)場。2014年，我國制造業(yè)增加值占全球總量的20.8%，連續(xù)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(fā)達國家，我國制造業(yè)企業(yè)，特別是中小企業(yè)在質量效益、創(chuàng)新能力、產業(yè)結構和持續(xù)發(fā)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(lián)合江蘇海寶軟件股份有限公司，設計建設數(shù)字化智能車間綜合管理系統(tǒng)，集成應用傳感器和RFID技術、企業(yè)資源計劃管理系統(tǒng)（ERP）、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、車間現(xiàn)場數(shù)據(jù)智能交互系統(tǒng)（WIT）、PDM系統(tǒng)、公司協(xié)同辦公管理系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)和云計算技術等，實現(xiàn)生產全過程協(xié)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(shù)據(jù)聯(lián)動的“工業(yè)4.0”工廠。

該綜合管理系統(tǒng)的核心是海寶智能制造執(zhí)行系統(tǒng)，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(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)。“作為高度集成和高度智能的新一代MES，i-MES綜合應用物聯(lián)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(huán)等生產要素全面管控，實現(xiàn)全自動排程、透明化工廠、無紙化生產。”無錫先導IT總監(jiān)王新寶說。

調研發(fā)現(xiàn)，無錫先導的i-MES主要由車間透明化數(shù)字化系統(tǒng)（i-WIT）、車間物料智能配送系統(tǒng)（i-DMS）、生產過程質量統(tǒng)計控制系統(tǒng)（i-SPC）、生產過程質量追溯系統(tǒng)（i-QTS）、車間倉庫物料管理系統(tǒng)（i-WMS）、車間設備聯(lián)網系統(tǒng)（i-EMS）六個子系統(tǒng)組成。

i-WIT，基于各種智能設備實現(xiàn)派工、報工、業(yè)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(xiàn)生產過程產品質量數(shù)據(jù)的自動采集、自動判斷、自動生產統(tǒng)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(xiàn)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(shù)據(jù)、質量信息的記錄和追溯。

i-WMS，采用計算機與數(shù)據(jù)識別技術，實現(xiàn)業(yè)務流程與人員作業(yè)的有效互動。i-EMS，實現(xiàn)生產車間所有設備儀器的聯(lián)網與集中管理、生產信息的自動采集與數(shù)據(jù)傳輸、設備運行狀態(tài)及生產過程遠程監(jiān)控與自動控制。

所有子系統(tǒng)除可以橫向進行數(shù)據(jù)交互和系統(tǒng)集成外，還可以和企業(yè)現(xiàn)有的ERP及其它信息化系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、生產設備及各種硬件終端實現(xiàn)縱向集成，保障生產的高效運行。

“高度集成的系統(tǒng)背后是云數(shù)據(jù)平臺的支撐、數(shù)據(jù)的實時高效交互。2013年無錫先導與IBM啟動開發(fā)‘先導云’和大數(shù)據(jù)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(jù)規(guī)劃，到2017年無錫先導生產和管理的所有數(shù)據(jù)將集成到云端上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、協(xié)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(shù)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(xiàn)“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(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)皆破脚_。

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(xiàn)場控制。這些屏幕實時滾動各工位生產任務的計劃數(shù)量、完成數(shù)量、合格數(shù)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(guī)模制造企業(yè)，無錫先導公司主要為新能源領域企業(yè)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(jù)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(shù)字化智能車間綜合管理系統(tǒng)構建了全方位制造規(guī)劃仿真平臺，實現(xiàn)設計、仿真、試驗數(shù)據(jù)閉環(huán)。根據(jù)客戶對產品的功能和性能需求，研發(fā)設計部運用仿真、建模、虛擬現(xiàn)實等技術，建立了三維可視環(huán)境，對產品設計、研發(fā)到生產制造全過程進行模擬，用模擬反饋的數(shù)據(jù)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(fā)周期。

在設計過程中，研發(fā)人員采用SOLIDWORKS建立模型，借助PDM協(xié)同設計平臺，實現(xiàn)多人在同一平臺上的協(xié)同設計，提高研發(fā)效率、減低設計失誤率，同時應用CAM系統(tǒng)，將設計方案導入加工中心，實現(xiàn)零件自動加工，提高加工效率，保障了設計圖紙與數(shù)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(lián)網智能信息采集系統(tǒng)，實時采集數(shù)控機床狀態(tài)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(tài)等設備數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)均集成到云數(shù)據(jù)平臺進行深入分析，通過云終端與云桌面的數(shù)據(jù)交互使數(shù)據(jù)分析結果反向指導生產，實現(xiàn)靈活生產和閉環(huán)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(tǒng)會根據(jù)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(fā)人員及時調整異常問題，數(shù)據(jù)、信息實現(xiàn)閉環(huán)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(tǒng)集成到智能車間綜合管理平臺時，制定統(tǒng)一標準，保障技術、流程和數(shù)據(jù)的匹配和統(tǒng)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(shù)據(jù)。

據(jù)了解，無錫先導數(shù)字化智能車間綜合管理系統(tǒng)在國內中小企業(yè)中率先實現(xiàn)人與人、人與機器、機器與機器以及服務與服務之間的互聯(lián)，以數(shù)據(jù)驅動企業(yè)高效生產、快速響應、柔性生產。數(shù)據(jù)顯示，運用該系統(tǒng)后，企業(yè)的按期交貨率將達95%，庫存流轉率將提高30%，數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)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(tǒng)解決中小企業(yè)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(yè)的主體，中小制造企業(yè)智能化轉型迫在眉睫。

成本高企是我國中小企業(yè)智能化轉型面臨的主要挑戰(zhàn)。在我國智能制造服務市場上，“兩極分化”現(xiàn)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(tǒng)人均每天收費8000元，目前這三大企業(yè)的客戶多為大型國有企業(yè)和跨國企業(yè)等。在低端市場，國內部分企業(yè)嘗試生產高度標準化產品、模塊，幫助企業(yè)改進某一個環(huán)節(jié)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(tǒng)，高度集成化模塊與超高性價比可滿足中小企業(yè)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(yè)，同時項目所涉足的相關技術，幾乎覆蓋所有工業(yè)制造類企業(yè)，可剝離出共性模塊或開放式模塊在其它制造型企業(yè)推廣。