基于工業(yè)互聯(lián)的彩電智能化生產(chǎn)車間建設(shè)

1、基于工業(yè)互聯(lián)的彩電智能化生產(chǎn)車間建設(shè)自主設(shè)計(jì)為主的離散制造智能化探索當(dāng)前，我國傳統(tǒng)彩電企業(yè)最大的危機(jī)，并不是當(dāng)下的利潤多寡，而是能否清晰把握未來。因此，乘借“中國制造 2025”的東風(fēng)，邁向?qū)I(yè)化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化的新生，成為彩電制造企業(yè)的必然選擇。為貫徹落實(shí)中國制造 2025 和廣東省智能制造發(fā)展規(guī)劃（2015-2025 年），本項(xiàng)目開展了彩電制造數(shù)字化車間項(xiàng)目的建設(shè)，大力推進(jìn)裝備自動化、柔性化、智能化升級，實(shí)現(xiàn)了工藝流程改造、生產(chǎn)與管理數(shù)據(jù)的互聯(lián)共享。一、遠(yuǎn)近結(jié)合、創(chuàng)新突破本項(xiàng)目以“智能制造”為目標(biāo)，運(yùn)用自動化和信息化實(shí)現(xiàn)精益智慧工廠，為客戶提供定制、交互、柔性的產(chǎn)品+服務(wù)。創(chuàng)新以求生存發(fā)展

2、項(xiàng)目實(shí)施前：1、在人均產(chǎn)能和產(chǎn)品不良率改善提升上遇到了瓶頸；2、新品研發(fā)周期長，市場競爭力遇到挑戰(zhàn)；3、小批次多機(jī)種帶來的生產(chǎn)成本的擠壓；4、定制化需求的出現(xiàn)；為了應(yīng)對以上問題，從 2014 年開始進(jìn)行工業(yè)互聯(lián)的智能車間建設(shè)規(guī)劃和建設(shè)，提升工業(yè)能力。在自動化上取得一定成效，但缺乏整體規(guī)劃，設(shè)備互聯(lián)處于初試階段、信息集成聯(lián)動存在制約。驅(qū)動生產(chǎn)模式創(chuàng)新圍繞自主設(shè)計(jì)為主體，結(jié)合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)報(bào)告指導(dǎo)，進(jìn)行整體規(guī)劃，逐步驗(yàn)證推進(jìn)，降低制造成本，匹配柔性、定制化生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)型。1、建立了智慧車間/工廠總體設(shè)計(jì)模型、工程設(shè)計(jì)模型、工藝流程及布局模型，并進(jìn)行了模擬仿真。2、項(xiàng)目對 4K 高清智能電視生產(chǎn)

3、線的關(guān)鍵技術(shù)裝備進(jìn)行了智能化改造，通過配備智能傳感與控制裝備、智能檢測與裝配裝備，實(shí)現(xiàn)了各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動化,實(shí)現(xiàn)了智能物流與倉儲功能。3、基于工業(yè)環(huán)網(wǎng)建設(shè)了生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與分析，在中控室展現(xiàn)出透明化制造過程。4、基于工業(yè)環(huán)網(wǎng)對未來設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃。通過制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES） 與 PLM、 ERP 等實(shí)現(xiàn)了信息集成，建立了全生命周期產(chǎn)品信息統(tǒng)一平臺。5、開發(fā)了在線協(xié)同設(shè)計(jì)平臺，采用了先進(jìn)的數(shù)字化三維設(shè)計(jì)技術(shù)，建設(shè)了產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（PDM）。建設(shè)工業(yè)互聯(lián)的精益智慧工廠項(xiàng)目擬建成 3 條智能化生產(chǎn)線、1 個(gè)無人化注塑車間，倉儲系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全自動搬運(yùn)及堆垛，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、

4、質(zhì)量、倉儲等環(huán)節(jié)的可視化管理。通過建設(shè)覆蓋全廠的工業(yè) PON 網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)車間 PLC、工控機(jī)等設(shè)備層面的互聯(lián)互通，形成完整的生產(chǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)匯聚和分析平臺，進(jìn)一步建立工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺，能夠?yàn)槠髽I(yè)業(yè)務(wù)開展提供有效數(shù)據(jù)支持和決策依據(jù)。通過在線協(xié)同設(shè)計(jì)，將虛擬互聯(lián)引入到生產(chǎn)線體，并將前后端應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)運(yùn)營。二、軟硬兼施、互聯(lián)協(xié)同圍繞 TCL 集團(tuán)“3053”戰(zhàn)略，以提升工業(yè)能力為目標(biāo)，運(yùn)用精益改善和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段，切實(shí)解決了生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)型中所遇到的痛點(diǎn)。項(xiàng)目以自動化裝備+工業(yè) PON 網(wǎng)、協(xié)同設(shè)計(jì)與系統(tǒng)集成+工業(yè)大數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)互聯(lián)、數(shù)字化生產(chǎn)。戰(zhàn)略統(tǒng)籌、分層落地戰(zhàn)略規(guī)劃TCL 集團(tuán)為了讓

5、戰(zhàn)略實(shí)施更具延續(xù)性和與時(shí)俱進(jìn)性，TCL 每年面向未來三年發(fā)展目標(biāo)制定一個(gè)三年計(jì)劃，2016 年是第五個(gè)三年計(jì)劃，即“3053”戰(zhàn)略”- 構(gòu)建基于縱橫商業(yè)架構(gòu)的全生態(tài)企業(yè)（如圖 1），同時(shí)指明“產(chǎn)品技術(shù)能力，工業(yè)能力，品牌和全球化經(jīng)營能力和互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)能力”新的四項(xiàng)能力提升，作為達(dá)成 3053 戰(zhàn)略目標(biāo)的基礎(chǔ)和支撐。圖 1構(gòu)建基于縱橫商業(yè)架構(gòu)的全生態(tài)企業(yè)項(xiàng)目頂層架構(gòu)基于工業(yè)能力提升的戰(zhàn)略指引，以工業(yè)互聯(lián)及兩化融合構(gòu)建智慧工廠，實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)、個(gè)性化定制的目標(biāo)（如圖 2）。圖 2項(xiàng)目頂層架構(gòu)打造一張網(wǎng)、助力互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)核心設(shè)計(jì)采用軟件定義，依據(jù)不同功能、安全等級分區(qū)。實(shí)現(xiàn)內(nèi)外打通、OT 網(wǎng)隔離

6、。園區(qū)網(wǎng)以 WIFI 和 NB-IOT 為主，實(shí)現(xiàn)人物互聯(lián)為主；工廠網(wǎng)主要實(shí)現(xiàn)物物互聯(lián)為主；外部用戶以映射隔離、身份識別，輔以 EDI 系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)協(xié)作集成。架構(gòu)（如圖 3）示：圖 3網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意OT 網(wǎng)架構(gòu)以工業(yè) PON 網(wǎng)為主，輔以 WIA-PA 協(xié)議無線為輔，滿足低延遲，高可靠的要求。私有云平臺圖 4OT 網(wǎng)架構(gòu)示意項(xiàng)目分別以自主設(shè)計(jì)方式搭建了基于 OPENSTACK 架構(gòu)的前端電商云平臺和基于 VMWARE 架構(gòu)的制造云平臺，為工業(yè)互聯(lián)提供了基礎(chǔ)資源層的支撐。如圖 5 示：圖 5私有云架構(gòu)示意信息縱橫集成、協(xié)同前后打通通過信息集成，首先打通研發(fā)與生產(chǎn)的邊界，進(jìn)一步結(jié)合前后端數(shù)據(jù)挖掘分析，

7、反向指導(dǎo)，快速響應(yīng)。如圖 6 所示：圖 6系統(tǒng)集成數(shù)據(jù)示意系統(tǒng)集成整體架構(gòu)項(xiàng)目從研發(fā)端、生產(chǎn)端兩條主線并行開展。研發(fā)端從優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、提升產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化水平、構(gòu)建在線協(xié)同設(shè)計(jì)平臺等方面，進(jìn)一步提高研發(fā)整體能力，快速響應(yīng)市場變化。生產(chǎn)端從精益改善、自動化置換、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、MES 改進(jìn)及物流配送等方面，提升整體制造能力。通過系統(tǒng)集成、虛實(shí)互聯(lián)， 實(shí)現(xiàn)數(shù)字化協(xié)作，解決長期困擾的快速研產(chǎn)銜接問題。集成架構(gòu)如圖 7 所示：圖 7系統(tǒng)集成架構(gòu)圖MES 集成實(shí)施架構(gòu)自主開發(fā)并經(jīng)過 10 年磨礪的 MES 系統(tǒng)，除對其進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)化技術(shù)架構(gòu)改造外，進(jìn)一步強(qiáng)化其制造中樞調(diào)度的功能，進(jìn)行更精細(xì)化的系統(tǒng)聯(lián)

8、動。架構(gòu)如圖 8 所示：圖 8MES 集成實(shí)施架構(gòu)基于 C2M 信息集成定義基于 C2M 的落地，先期進(jìn)行了信息流推演，并構(gòu)建基于完整模型的信息定義，作為各模塊適配的要求和準(zhǔn)則，以分模塊、分階段方式推進(jìn)實(shí)施。信息集成示意摘錄如圖 9 所示：圖 9基于 C2M 信息集成示意夯實(shí)安全基礎(chǔ)、強(qiáng)化工控安全隨著互聯(lián)網(wǎng)在制造業(yè)的深入，原有的安全體系不但相對薄弱，且面臨新的挑戰(zhàn)；項(xiàng)目從基礎(chǔ)完善強(qiáng)化開始入手，同時(shí)兼顧工控安全。構(gòu)建立體防御安全體系在數(shù)據(jù)中心獨(dú)立部署具備 7 層安全域隔離的雙冗余、模塊化防火墻。邊界及生產(chǎn)區(qū)均部署獨(dú)立防火墻，同時(shí)配置了系列的安全漏洞掃描、預(yù)警系統(tǒng)。并形成了健全的安全小組，定義了完

9、整的安全體系文件，定期接受 TCL 集團(tuán)內(nèi)控人員審查。如圖 10 所示：圖 10項(xiàng)目安全架構(gòu)工控安全的強(qiáng)化基于工業(yè)聯(lián)盟安全體系建設(shè)指導(dǎo)（如圖 11），在 2、4 和 5 方面分別建立了相關(guān)的規(guī)范制度，并具備一定的成熟度。在設(shè)備及控制安全方面，引入更高等級的工業(yè)防火墻并完善規(guī)程，進(jìn)一步加強(qiáng)。圖 11工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全體系知己知彼、迭代前行項(xiàng)目圍繞戰(zhàn)略，結(jié)合企業(yè)自身的痛點(diǎn)和長處，有的放矢，堅(jiān)持以自主掌控核心技術(shù)為前提，用實(shí)踐驗(yàn)證，用實(shí)效交付。三、以兩化為方向，互聯(lián)協(xié)同為驅(qū)動根據(jù)所指定的三年推進(jìn)綱要（如圖 12），并通過了解環(huán)境、檢驗(yàn)成果進(jìn)行策略校正，漸進(jìn)式推進(jìn)。圖 12項(xiàng)目三年推進(jìn)綱要擴(kuò)大自動化覆蓋率

10、包括物料/成品周轉(zhuǎn) AGV、SMT、SKD、注塑、模組（LCM）等全生產(chǎn)環(huán)節(jié)自動化的實(shí)現(xiàn)；新型自動化技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用：包括智能機(jī)械臂的全面應(yīng)用、AGV 物流車的研發(fā)、視覺識別技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用等；加大工業(yè) PON 網(wǎng)絡(luò)覆蓋工業(yè) PON 網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)多業(yè)務(wù)提供平臺。主要實(shí)現(xiàn)是上聯(lián)智能生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集與控制分析平臺，以及下聯(lián) ODN 網(wǎng)絡(luò)下連用戶端設(shè)備 ONU。結(jié)合自動化步伐，逐步覆蓋、改造現(xiàn)有生產(chǎn)現(xiàn)場。在即將投建的新的 80 萬平“TCL 智能制造”園區(qū)，將配備完整的的工業(yè)PON 及物聯(lián)網(wǎng)解決方案。數(shù)據(jù)的采集應(yīng)用深化強(qiáng)化工業(yè)數(shù)據(jù)的運(yùn)營，挖掘潛在價(jià)值。建設(shè)中控監(jiān)控平臺展示實(shí)時(shí)生產(chǎn)信息、實(shí)時(shí)設(shè)備狀態(tài)、報(bào)警信息

11、以及其它相關(guān)信息。建立工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺參考工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)指導(dǎo)，搭建企業(yè)內(nèi)部的大數(shù)據(jù)平臺；圖 13工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用示意在線協(xié)同深化在自動化程度不斷提升的同時(shí)，進(jìn)一步優(yōu)化研發(fā)、制造流程，通過 PLM、MES 與周邊系統(tǒng)的信息、數(shù)據(jù)集成，實(shí)現(xiàn)全部產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)單元模塊化，實(shí)現(xiàn)全系列產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)的無縫對接。如圖 14：圖 14在線協(xié)同建設(shè)路徑四、掌控核心技術(shù)、樹立行業(yè)標(biāo)桿自主設(shè)計(jì)為主項(xiàng)目已申請 16 項(xiàng)發(fā)明專利，登記 1 項(xiàng)軟件著作權(quán)，形成 2 項(xiàng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)草案。自主開發(fā)自動化裝備2014 年，在 TCL 惠州基地 TV 一廠共開發(fā)制作自動化設(shè)備 101 套， 實(shí)現(xiàn) 8 條線自

12、動化；自動化占比與 2013 年底相比較提升 30%，產(chǎn)線直接作業(yè)人員減少 30%；2015 年，公司已實(shí)現(xiàn)整機(jī)生產(chǎn)部分工序的完全自動化（如圖 15示），其中，包裝自動化在行業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先地位，注塑、PCBA、模組、預(yù)加工等工序的自動化水平得到很大提升；圖 15整機(jī)線體自動化路徑2016 年，公司開展了智能機(jī)械臂的全面應(yīng)用、推進(jìn)了 AGV 物流車和視覺識別技術(shù)的開發(fā)。自主開發(fā)應(yīng)用軟件在信息化建設(shè)方面，通過自主開發(fā)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)采集、計(jì)劃管理、立體倉庫、質(zhì)量追溯等功能。其中 MES 及 WMS 經(jīng)過多年的驗(yàn)證迭代，已在公司全面推廣，其先進(jìn)性得到行業(yè)認(rèn)可，其中 WMS 系統(tǒng)獲得“2015 中國

13、制造業(yè)信息化應(yīng)用領(lǐng)先暨最佳實(shí)踐獎”。圖 16MES 功能架構(gòu)與此同時(shí)，公司開展了信息系統(tǒng)的融合，進(jìn)一步推動智能制造的實(shí)現(xiàn)。基于工業(yè) PON 的互聯(lián)信息互聯(lián)的核心在于人機(jī)互聯(lián)、機(jī)機(jī)互聯(lián)、機(jī)物互聯(lián)、人物互聯(lián)。本項(xiàng)目開發(fā)了智能配送線，該配送線顛覆傳統(tǒng)的人工裝車運(yùn)輸方式，在行業(yè)首次實(shí)現(xiàn)無人配送的情況下，點(diǎn)對點(diǎn)精準(zhǔn)匹配生產(chǎn)和全自動即時(shí)配送。虛實(shí)互聯(lián)則是生產(chǎn)前的模擬環(huán)節(jié)，通過虛擬仿真系統(tǒng)獲取 3D 模型， 自動檢測生產(chǎn)全流程；本項(xiàng)目通過 PLM 與 MES 的協(xié)同，在新建設(shè)線體上實(shí)現(xiàn)了研發(fā)端仿真與線體模型的集成。實(shí)現(xiàn)以上互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)架設(shè)在工業(yè) PON 之上，其技術(shù)在組網(wǎng)可靠性、安全性、帶寬分配、維護(hù)成本低、

14、網(wǎng)絡(luò)可拓展等方面均有優(yōu)勢。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)核心智能制造裝備的應(yīng)用家電等行業(yè)機(jī)器人：精密裝配機(jī)器人；六軸關(guān)節(jié)型、平面關(guān)節(jié)（SCARA）型搬運(yùn)機(jī)器人；在線測量及質(zhì)量監(jiān)控機(jī)器人；具備機(jī)器人視覺，人機(jī)協(xié)調(diào)、自然交互、自主學(xué)習(xí)功能的新一代工業(yè)機(jī)器人。智能傳感與控制裝備：使用了機(jī)器人用位置、力矩、觸覺傳感器；高性能光纖傳感器、微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）傳感器、多傳感器元件芯片集成的 MCO 芯片、視覺傳感器及智能測量儀表、電子標(biāo)簽、條碼等采集系統(tǒng)裝備；分散式控制系統(tǒng)（DCS）、可編程邏輯控制器（PLC）、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA）、高性能高可靠嵌入式控制系統(tǒng)裝備；高端調(diào)速裝置、伺服系統(tǒng)、液壓與氣動系統(tǒng)等傳動系統(tǒng)裝備

15、。智能檢測與裝配裝備：視覺數(shù)字化非接觸精密測量、在線無損檢測系統(tǒng)裝備；可視化柔性裝配裝備；激光跟蹤測量、柔性可重構(gòu)工裝的對接與裝配裝備；設(shè)備全生命周期健康檢測診斷裝備。智能物流與倉儲裝備：輕型高速堆垛機(jī)；超高超重型堆垛機(jī)；高速智能分揀機(jī)；智能化高密度存儲穿梭板；高速托盤輸送機(jī)；高參數(shù)自動化立體倉庫；高速大容量輸送與分揀成套裝備、車間物流智能化成套裝備。具備行業(yè)示范作用本項(xiàng)目的實(shí)施，有效地提升了 TCL 彩電生產(chǎn)的水平，這表現(xiàn)在 UPPH 的大幅提升，UPPH（Unit Per Hour Per Person,單位人時(shí)產(chǎn)能），是衡量企業(yè)自動化生產(chǎn)水平的關(guān)鍵指標(biāo)。2015 年，國際領(lǐng)先的 LG 公司的彩電生產(chǎn) UPPH 為 8 臺/人/小時(shí)；國內(nèi)海信公司為 UPPH=6 臺/人/小時(shí)，而 TCL 彩電生產(chǎn)線通過本項(xiàng)目的實(shí)施已從 2013 年的 3.5 臺/人/小時(shí)提升到 7 臺/人/小時(shí)，接近國際先進(jìn)水平。預(yù)計(jì) 2016 年 TCL 彩電生產(chǎn) UPPH 將達(dá)到 10 臺/人/小時(shí)，達(dá)到國際先進(jìn)水平。通過本項(xiàng)目的實(shí)施，大大提高了生產(chǎn)效率并降低了產(chǎn)品不良率。本項(xiàng)目實(shí)施完成后，達(dá)到以下效果：改善項(xiàng)