基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的精密電子零組件數(shù)字化工廠建設(shè)實(shí)踐

基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的精密電子零組件數(shù)字化工廠建設(shè)實(shí)踐

1精密零組件生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步作為智能手機(jī)、平板電腦、筆記本和其他電子產(chǎn)品的零件、外觀、按鈕、鏡頭環(huán)和其他精密零組件，通常由鎂、鋁、銅、鐵、鋼或冶金制成，采用模具、沖浪設(shè)等工藝。精密電子零組件是影響手機(jī)、平板電腦等產(chǎn)品的輕便度、散熱性能、色澤度、色差、電磁屏蔽性能、生產(chǎn)精度等的重要因素，其中對(duì)生產(chǎn)精度的要求可以達(dá)到微米級(jí)。隨著智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦等電子產(chǎn)品的高散熱和電磁屏蔽性，以及外觀高輕便化、美觀化要求越來(lái)越高，現(xiàn)有精密電子零組件的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)精度已無(wú)法滿(mǎn)足電子產(chǎn)品性能和外觀要求，須通過(guò)智能制造提高生產(chǎn)工藝水平和精度，保證產(chǎn)品質(zhì)量，滿(mǎn)足電子產(chǎn)品高質(zhì)量、高性能的要求。我國(guó)以精密、復(fù)雜為代表的精密零件目前國(guó)內(nèi)還是以人工裝配為主，易造成產(chǎn)品變形，臟污等現(xiàn)象，最后直接造成產(chǎn)品報(bào)廢。近幾年，隨著市場(chǎng)需求和模具水平提升，國(guó)際上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品模內(nèi)組裝的技術(shù)明顯進(jìn)步，我國(guó)精密零組件技術(shù)無(wú)論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國(guó)內(nèi)和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大，一些高精度、長(zhǎng)壽命、復(fù)雜的高檔精密零組件每年仍需大量進(jìn)口。在此背景下，H公司需要通過(guò)基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)精密電子零組件數(shù)字化工廠，滿(mǎn)足手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦等電子產(chǎn)品對(duì)公司精密零組件越來(lái)越高的產(chǎn)品精度和質(zhì)量要求，突破國(guó)外技術(shù)壟斷、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化替代。2企業(yè)云it層如圖1所示，數(shù)字化工廠圍繞模具裝置研制生產(chǎn)、產(chǎn)品研發(fā)、工藝技術(shù)、零件制造、分揀檢測(cè)、物流倉(cāng)儲(chǔ)等方面，以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云端客制化微服務(wù)為產(chǎn)業(yè)協(xié)同支撐，通過(guò)對(duì)模具研制生產(chǎn)單元、智能分揀包裝單元、工業(yè)機(jī)器人、嵌入式傳感器及控制裝置、SCADA(實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控)系統(tǒng)、MES(制造執(zhí)行)系統(tǒng)、PDM(產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)系統(tǒng)，ERP(企業(yè)資源氣話(huà))系統(tǒng)等核心智能裝備的深度集成應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)精密電子零組件研制生產(chǎn)過(guò)程的人機(jī)料法環(huán)測(cè)的狀態(tài)實(shí)時(shí)感知、優(yōu)化控制、質(zhì)量管控、大數(shù)據(jù)挖掘，增強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)程透明度，提高研制生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)品質(zhì)量可靠性及一致性，降低生產(chǎn)成本，提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。企業(yè)云(IT層)的建設(shè)內(nèi)容包括產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)PDM、制造執(zhí)行系統(tǒng)MES,以及提供與企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)ERP的集成接口，實(shí)現(xiàn)從研發(fā)設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)管理、生產(chǎn)管控等各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通。產(chǎn)線OT層的建設(shè)內(nèi)容包括自動(dòng)化產(chǎn)線集成，以及自動(dòng)化設(shè)備及物流建設(shè)，實(shí)施SCADA與主控PLC,建立車(chē)間互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)間設(shè)備狀態(tài)、實(shí)時(shí)采集和監(jiān)控，與MES系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)對(duì)全系列產(chǎn)品車(chē)間訂單的閉環(huán)制造及柔性混線生產(chǎn)。3工廠建設(shè)包括實(shí)施成本控制3.1數(shù)字化倉(cāng)儲(chǔ)單元模具配套研制中心智能化改造包括模具配套研制、嵌入式智能裝置、NC程序集成、機(jī)-機(jī)互聯(lián)、人機(jī)互聯(lián)。CCD外觀智能檢測(cè)-包裝單元實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品外觀檢測(cè)智能化，包含運(yùn)動(dòng)控制、圖像數(shù)據(jù)采集、圖像處理、自動(dòng)分揀、自動(dòng)化包裝等功能。數(shù)字化倉(cāng)儲(chǔ)單元構(gòu)建數(shù)字化倉(cāng)儲(chǔ)單元，對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)布局單元合理優(yōu)化，物料、原料、模具裝置、成品統(tǒng)一進(jìn)行條碼管理，進(jìn)出站通過(guò)RFID進(jìn)行快速出入庫(kù)；與MES、ERP系統(tǒng)融合集成，形成快速的、效率高的、符合雙新應(yīng)用要求的數(shù)字化物流倉(cāng)儲(chǔ)。3.2數(shù)字化車(chē)間制造執(zhí)行系統(tǒng)數(shù)字化工廠執(zhí)行層主要由智能設(shè)計(jì)與分析，數(shù)字化管理體系，數(shù)字化智能制造車(chē)間構(gòu)成。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)PDM包括智能設(shè)計(jì)管理，由PDM集成CAD等設(shè)計(jì)軟件，做設(shè)計(jì)圖文檔管理，由CAPP輔助工藝系統(tǒng)集中管理工藝設(shè)計(jì)。同時(shí)通過(guò)產(chǎn)品定制化開(kāi)發(fā)軟件，可由客戶(hù)參數(shù)直接生成圖紙，提高設(shè)計(jì)效率。通過(guò)機(jī)加程序自動(dòng)編程，縮短公司制造編程時(shí)間。數(shù)據(jù)采集與實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)SCADA構(gòu)建基于UCP統(tǒng)一控制協(xié)議SCADA系統(tǒng)架構(gòu)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，適用于現(xiàn)場(chǎng)分散的場(chǎng)合，滿(mǎn)足連續(xù)或半連續(xù)工業(yè)過(guò)程。具備可視化、網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)、高速邏輯處理能力。融合最新的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可連接符合PROFIBUS、MODBUSRTU/TCP、HART和EPA等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的各種智能設(shè)備和儀表，支持多種異構(gòu)系統(tǒng)的綜合集成?；贕CSContrix軟件作為其組態(tài)編程軟件，構(gòu)建通用的控制引擎、軟件編程環(huán)境，以及跨多個(gè)硬件平臺(tái)的通信支持。數(shù)字化車(chē)間制造執(zhí)行系統(tǒng)MES包括工藝管理、生產(chǎn)計(jì)劃、任務(wù)分派、物料管理、過(guò)程質(zhì)檢、機(jī)加程序管理、能源管理、設(shè)備監(jiān)控、人員管理、電子看板、條碼管理、RFID管理、DNC數(shù)據(jù)采集。同時(shí)，數(shù)字化智能制造車(chē)間要做到多源數(shù)據(jù)融合與集成，車(chē)間互聯(lián)互通，制造過(guò)程數(shù)據(jù)可視化，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)與應(yīng)用系統(tǒng)集成，產(chǎn)品定制與智能生產(chǎn)系統(tǒng)集成，車(chē)間制造執(zhí)行系統(tǒng)MES建設(shè)。3.3運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)的定制開(kāi)發(fā)資源企劃管理層主要包含綜合管控、運(yùn)營(yíng)協(xié)同管理，屬于公司企業(yè)資源計(jì)劃ERP管理內(nèi)容，具體如下。1綜合控制包括財(cái)務(wù)管理、資金管理、報(bào)銷(xiāo)管理、報(bào)表管理、預(yù)算管理、協(xié)同辦公、人力管理、資產(chǎn)管理、風(fēng)險(xiǎn)管理、知識(shí)管理。2操作合作包括統(tǒng)一營(yíng)銷(xiāo)、生產(chǎn)監(jiān)控、質(zhì)量管控、成本管控、采購(gòu)管控。3.4多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的集成、大數(shù)據(jù)的可視化、云計(jì)算的集成、云存儲(chǔ)和知識(shí)1多源數(shù)據(jù)的整合和集成數(shù)字化工廠互聯(lián)互通與數(shù)據(jù)可視化；智能化單元、執(zhí)行層系統(tǒng)、運(yùn)營(yíng)歷層系統(tǒng)、數(shù)字化工廠整體集成；云端app應(yīng)用；構(gòu)建企業(yè)級(jí)信息門(mén)戶(hù)。21企業(yè)大門(mén)展現(xiàn)公司研發(fā)、生產(chǎn)、質(zhì)量、產(chǎn)品、運(yùn)營(yíng)等數(shù)據(jù)信息內(nèi)容。32供應(yīng)商合作門(mén)戶(hù)提供給供應(yīng)商協(xié)同辦公門(mén)戶(hù)，可通過(guò)協(xié)同平臺(tái)直接給供應(yīng)商下達(dá)供貨指令等內(nèi)容。4移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)入口隨著移動(dòng)終端的使用越來(lái)越多，公司可建立移動(dòng)門(mén)戶(hù)，在移動(dòng)端提供企業(yè)信息展示和服務(wù)展示。5云應(yīng)用服務(wù)將產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)環(huán)境集成封裝為云端app(app或插件式服務(wù)),部署云端，形成客制化設(shè)計(jì)環(huán)境、云端app應(yīng)用。3.5全要素信息管理建立精密電子零組件生產(chǎn)互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，構(gòu)建從研制設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)管理、計(jì)劃執(zhí)行、信息安全、底層控制和設(shè)備單元的完備數(shù)據(jù)鏈路及硬件終端(工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)、終端設(shè)施等),實(shí)現(xiàn)全流程全要素信息的互聯(lián)互通和安全保障體系。最終，通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)應(yīng)用與宏明雙新線下系統(tǒng)/產(chǎn)線設(shè)備的跨產(chǎn)品全生命周期集成，形成面向云服務(wù)、高效低耗和基于知識(shí)的網(wǎng)絡(luò)化敏捷聚合云制造新模式。4數(shù)字工廠建設(shè)的創(chuàng)新4.1模具裝置數(shù)字化應(yīng)用數(shù)字化設(shè)計(jì)和仿真技術(shù)，建立數(shù)字化模型，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)字化三維設(shè)計(jì)與工藝仿真，工廠/車(chē)間總體設(shè)計(jì)布局優(yōu)化；構(gòu)建數(shù)字化模具裝置配套研制環(huán)境，集成PDM、CAD、NC程序，傳感器的使用等實(shí)現(xiàn)模具裝置的快速配套、研制、協(xié)同；建設(shè)制造過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)，對(duì)現(xiàn)有的制造裝備進(jìn)行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)化與過(guò)程管理數(shù)字化升級(jí)改造，在系統(tǒng)、裝備、零部件以及人員之間實(shí)現(xiàn)信息互聯(lián)互通和有效集成；應(yīng)用大數(shù)據(jù)挖掘、關(guān)聯(lián)性分析、數(shù)據(jù)清洗及特征提取、預(yù)測(cè)及輔助、可視化管控等技術(shù)，深度集成PDM快速設(shè)計(jì)環(huán)境、ERP協(xié)同管理環(huán)境，將產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)環(huán)境封裝集成微服務(wù)(app或插件式服務(wù)),部署云端，形成客制化開(kāi)發(fā)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)云端協(xié)同及3C模具、零組件工業(yè)app應(yīng)用。4.2智能生產(chǎn)系統(tǒng)通過(guò)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中工藝流、物料流、信息流的高效集成，支撐形成覆蓋工藝全流程的智能生產(chǎn)系統(tǒng)，通過(guò)企業(yè)信息化、網(wǎng)絡(luò)化柔性智能生產(chǎn)線等異構(gòu)系統(tǒng)與平臺(tái)的集成實(shí)施，打通企業(yè)“生產(chǎn)計(jì)劃、BOM及工藝路線、企業(yè)數(shù)據(jù)”三類(lèi)業(yè)務(wù)鏈，形成基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的企業(yè)智能化生產(chǎn)新模式。4.3客制化管理基于與CAD/CAE集成的產(chǎn)品數(shù)據(jù)快速設(shè)計(jì)環(huán)境進(jìn)行模塊化封裝，部署云端，將企業(yè)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換為與用戶(hù)、協(xié)同企業(yè)深度融合的客制化設(shè)計(jì)交互環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的多品種、小批量、柔性混線生產(chǎn)的業(yè)務(wù)流程。5工廠建設(shè)和生產(chǎn)制造模式優(yōu)化H公司以精密電子零組件為產(chǎn)品對(duì)象，通過(guò)基于工業(yè)互聯(lián)實(shí)施數(shù)字化工廠建設(shè)，探索應(yīng)用適配多品種、小批量、定制化的生產(chǎn)制造模式，推動(dòng)公司的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品研制生產(chǎn)數(shù)字化、管控可視化、產(chǎn)品客制化、快速設(shè)計(jì)環(huán)境app云端化。H公司數(shù)字化工廠實(shí)現(xiàn)了以下指標(biāo)改善：全員勞動(dòng)生產(chǎn)率提高32%;單位成本率降低23%;產(chǎn)品質(zhì)量成本率降低16%;能源利用率提升10%。具體主要實(shí)施成效體現(xiàn)在以下幾方面。5.1行業(yè)核心共性技術(shù)通過(guò)對(duì)精密電子零組件模具裝置、零組件生產(chǎn)進(jìn)行研發(fā)，所形成的關(guān)鍵技術(shù)必將成為公司的核心技術(shù)，乃至行業(yè)的核心共性技術(shù)。該技術(shù)的研發(fā)可以有效提高零組件質(zhì)量和精度，提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率和生產(chǎn)能力，提升產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，增強(qiáng)公司在同行業(yè)中的優(yōu)勢(shì)，為公司增加訂單和無(wú)限商機(jī)，從而擴(kuò)大市場(chǎng)占有率，為公司贏得更大的發(fā)展空間。5.2質(zhì)量與性能的關(guān)系目前國(guó)內(nèi)一些高精度零組件仍然依靠國(guó)外進(jìn)口，通過(guò)本項(xiàng)目對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)模具的研發(fā)，從技術(shù)上向世界先進(jìn)水平看齊，從質(zhì)量上滿(mǎn)足當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的要求。國(guó)內(nèi)多數(shù)零組件生產(chǎn)企業(yè)為中小企業(yè)，技術(shù)相對(duì)傳統(tǒng)落后，本項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)可為行業(yè)內(nèi)企業(yè)提供價(jià)值參考和技術(shù)推廣，帶動(dòng)國(guó)內(nèi)企業(yè)精密零組件研發(fā)和制造水平，從而滿(mǎn)足目前國(guó)內(nèi)巨大的市場(chǎng)需求。5.3雙待料加工后，產(chǎn)品的精度和質(zhì)量得到提升對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化進(jìn)步有積極的推動(dòng)作用，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行了創(chuàng)新，提高了整個(gè)精密零組件生產(chǎn)的技術(shù)水平，減少人力、物力的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，保證了產(chǎn)品的精度和質(zhì)量，將帶動(dòng)整個(gè)精密零組件生產(chǎn)行業(yè)及相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，并且精密零組件通過(guò)雙待