1 项目背景

贵州航天电器股份有限公司是我国高端连接器、继电器和组件电缆的专业研制、生产骨干企业之一。在信息化方面，ERP系统、OA、PDM、CAD、CAE、CAM、CAPP均早有实施，2014年引进了西门子PLM系统，目前正在推进MES系统的应用。在自动化方面也已布局。

但是高端电器连接件智能装配工厂还存在一些不足，具体需求如下：

（1）跨地域资源协作水平低。企业资源的利用，库存、产能调用仅可考虑本地事业部资源，不能有效地利用订单等数据驱动，合理地协同资源和产能。

（2）跨事业部、跨客户与供应商的协同研发缺乏手段，效率低下。企业无法实现跨平台的流程协同和可视化，协同研发周期长、效率低、质量不高。

（3）企业生产计划排产按照无限产能开展，排产准确率低。企业排产计划结果需经过人工调整，计划合理性需人工优化。

（4）大量设备、生产过程数据未被有效利用。企业设备数据、生产信息未进行整合、利用，很难为企业的业务优化提供依据。

（5）虚实结合协同制造需求迫切。企业需要应用仿真工具和实时数据远程监控平台，搭建从事前仿真优化、事中监控、事后优化的闭环透明管控模式。

2 整体方案架构

项目总体实施方案包括云端应用、有限产能计划、数据采集及SMARTIOT应用VR产线模拟/AR装配指导开发、实施，PLM、MOM、TIA、自动化设备及物流系统集成及实施。

图1 整体方案架构图

应用INDICS平台构筑航天电器智能制造样板间线上线下相结合的生产计划、BOM/工艺数据、企业运行数据三条主线，整体构建航天电器基于云平台的智能工厂。其中包含：以生产计划为核心驱动的产业链生产制造流程、以BOM/工艺数据为核心驱动的企业研发流程、以企业运行数据为核心驱动的大数据分析与应用流程。

3 项目实施

（1）自动化产线建设

开展接触件加工区、外壳合件组装区、基座合作组装区及总装区相关自动化产线建设。产品零部件来料通过AGV小车转运到上料工位，生产加工时产品放置在输送载盘上，工站之间通过皮带输送线运送到各个工站及仓库中，每个载盘上配置有RFID芯片，用于产品的身份识别及工艺路线的确认。

（2）PLM、MOM及TIA建设

PLM：开展Teamcenter，NX等系统升级，建立在PLM数据管理统一平台下的设计制造协同体系、研发生产的高效运行模式、研发生产的管控流程。

MOM：通过SIMATICIT的实施，围绕产品智能制造过程中生产数据的采集与跟踪、质量控制、生产监控以及物料管理等需求，建设精密电子元器件智能制造车间生产运营管理环境。

TIA：结合MOM上层功能以及INDICS、SMARTIoT、生产线、工站、立库、SCADA系统的整体功能需求，建立车间互联互通的网络结构，实现主控PLC对生产线输送的控制及综合监控。

（3）云制造平台建设内容

• CRP云资源计划

基于INDICS平台，实施CRP云资源计划，实现从INDICS平台接收订单需求、生成销售订单、支撑开展有限产能计划排程、平衡产能、整体实现线上线下业务闭环管理，增强生产计划功能，为企业生产管理提供科学的管理手段。

图2 CPR排程优化

• CPDM云设计工艺协同

应用智能设计与仿真技术、模块化设计、协同设计等新技术，围绕产品系列设计，实现项目管理、产品数据管理、审签管理及BOM管理等功能，提供基于三维可视化技术文件传递、管理平台，提高协同研发效率及质量。

图3 CPDM云端设计工艺协同

• 工业大数据分析应用

工业大数据分析应用突破工业互联网、物联网、智能装备、大数据分析等新技术在工业领域的应用，通过工业物联网网关SMART IoT采集生产现场实时设备、生产数据，实施质量工艺优化分析、产线设备管理、关键设备预防性维护、运营分析等四类大数据分析应用，为工艺优化、设备及工装预防性维修维护、企业计划、销售、采购等提供优化决策依据。

图4 产品质量工艺分析

图5 关键性设备预防性维护

• VR虚拟工厂及产线仿真

应用VR技术搭建产品装配车间虚拟工厂，对厂房、产线、物流进行建模，实现对电连接器组装产线及装配过程模拟，实现远程透明管控、运维，实现设备利用率等仿真，为物流设计优化，节拍计算、产线均衡等提供依据。

图6 VR产线仿真

• AR装配指导

基于AR增强虚拟现实技术，实现外壳合件人工组装工位的AR装配指导，快速指导操作员进行装配作业，有效防错，提高装配操作质量。

4 项目成果

（1）首创基于云平台的智能制造解决方案

首创基于INDICS平台线上线下相结合的智能制造整体解决方案。面向航天电器应用需求，通过线上开展与供应商、客户的在线研发协同、供应链协同、资源计划协同及工业大数据分析，线上形成产品订单，驱动线下基于订单的生产和工程，并推进线下工艺、质量优化。

（2）首创“设备上云、产线上云”新模式

应用工业物联网网关SMART IoT，开展设备数据、产线运行数据、运营状态数据实时上云，实现数据驱动的设备运营；通过CRP、CMOM系统，开展智能排产，开展企业运营、产线生产及设备数据的实时处理、分析，支持产线生产计划、质量、工艺优化，实现产线上云。

（3）打通数据链条，推进企业智能生产

建设以数据为驱动的基于INDICS平台的智能工厂，实现价值链全贯通，数据链全过程流转，经营管控、研发、生产业务全覆盖。

图7 企业业务流程数字化集成

（4）打通企业全价值链，初步形成产业生态

通过构建基于云制造协同平台的航天电器智能制造系统，实现面向高端电器连接件制造的需求、研发、生产规划、制造执行、智能服务等跨企业价值链环节全贯通。

5 实施效果

基于云平台的高端电器连接件装配智能工厂建设完成后，形成符合高端电器连接件“多品种、小批量、按单生产”特点的网络化协同制造模式，满足产品的个性化定制和柔性生产需求，满足产品设计、工艺、制造、检测、物流等全生命周期的智能化需求，使企业产能达到50万件/年，生产效率提高40%以上，运营成本降低21%以上，产品研制周期缩短33%以上，产品不良品率降低56%，能源利用率提高21%，自动化率提升至60%。

项目通过技术创新、商业模式创新、管理创新，提升了智能制造关键能力。通过建立具备云制造能力的示范车间，构建“虚体+实体”数字化企业和工艺，实现基于模型的企业和数据驱动的企业运营，实现工厂和工艺动态仿真，并通过工业大数据分析优化产品工艺、质量，对设备进行预测性维护。项目通过线上线下相结合构建的生产计划、BOM/工艺数据、企业运行数据三条主线，实现了价值链横向、纵向、端到端的无缝集成。

作者简介：

柴旭东，航天云网科技发展有限责任公司党委副书记、总经理，总架构师。

摘自《自动化博览》2020年4月刊