智能工廠建設(shè)與MES應(yīng)用

智能工廠建設(shè)與MES應(yīng)用制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型大潮已經(jīng)來臨移動互聯(lián)網(wǎng)的普及5G商用云計算的商業(yè)應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺工業(yè)云物聯(lián)網(wǎng)與傳感器的廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)機器人應(yīng)用熱潮增材制造的發(fā)展創(chuàng)成設(shè)計的發(fā)展計算能力和存儲能力的迅速提升制造業(yè)人工智能應(yīng)用的興起和工業(yè)大數(shù)據(jù)分析的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實的工業(yè)應(yīng)用，DigitalTwin（數(shù)字孿生）備受關(guān)注數(shù)字化轉(zhuǎn)型商業(yè)模式服務(wù)模式運營模式?jīng)Q策模式研發(fā)模式制造模式按服務(wù)付費在線營銷、體驗營銷仿真驅(qū)動設(shè)計機電軟一體化設(shè)計異地協(xié)同研發(fā)IT/OT融合柔性制造、增材制造數(shù)據(jù)驅(qū)動決策大數(shù)據(jù)分析客戶自助服務(wù)預(yù)測性維護業(yè)務(wù)流程管理移動應(yīng)用制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的模式制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型趨勢

“疫情”之下，數(shù)字化轉(zhuǎn)型再次被推向“風(fēng)口”，熱潮持續(xù)。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型價值得到企業(yè)廣泛認同，內(nèi)生動能強勁，投資熱情不減。

企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展、行業(yè)發(fā)展趨勢、經(jīng)濟下行壓力是促進數(shù)字化轉(zhuǎn)型的主要動因。

人才和資金仍然是困擾企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的主要問題。

制造模式和運營模式轉(zhuǎn)型是制造企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的主攻方向。

智能工廠建設(shè)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)是企業(yè)建設(shè)重點。e-works對近600家制造企業(yè)進行了2019-度CIO數(shù)字化轉(zhuǎn)型的問卷調(diào)查，并有了幾個重點發(fā)現(xiàn)：0.0% 10.0% 20.0% 30.0% 40.0% 50.0% 60.0%其它合規(guī)性壓力原材料價格上漲服務(wù)增值國家政策指引客戶需求產(chǎn)品創(chuàng)新需要人力成本增加市場競爭經(jīng)濟下行壓力行業(yè)發(fā)展趨勢企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展制造企業(yè)推進數(shù)字化轉(zhuǎn)型的主要動因0.0%10.0%20.0%30.0%40.0%50.0%60.0%商業(yè)模式轉(zhuǎn)型研發(fā)模式轉(zhuǎn)型服務(wù)模式轉(zhuǎn)型決策模式轉(zhuǎn)型運營模式轉(zhuǎn)型制造模式轉(zhuǎn)型制造企業(yè)推進數(shù)字化轉(zhuǎn)型的主要方向制造企業(yè)智能工廠領(lǐng)域的投資熱點2.0%4.0%9.0%9.4%9.7%10.3%11.2%13.0%14.9%16.7%21.8%23.9%28.4%41.3%43.7%57.1%0.0% 10.0% 20.0% 30.0% 40.0% 50.0% 60.0%推進DPS（數(shù)字揀貨系統(tǒng)）推進勞動力管理系統(tǒng)推進機器視覺技術(shù)應(yīng)用建立柔性制造單元/系統(tǒng)應(yīng)用工業(yè)機器人/協(xié)作機器人推進數(shù)字化工廠仿真應(yīng)用3D打印/增材制造建立車間生產(chǎn)指揮系統(tǒng)/安東系統(tǒng)應(yīng)用APS系統(tǒng)新建柔性自動化生產(chǎn)/裝配線實現(xiàn)車間設(shè)備聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)采集（SCADA）對老生產(chǎn)/裝配線進行智能化改造實施MES系統(tǒng)對老工廠進行數(shù)字化、智能化改造新建數(shù)字化、智能工廠智能工廠是智能制造的核心與樞紐MES在智能工廠發(fā)揮樞紐作用智能工廠規(guī)劃的“十八般武藝”?制造工藝的分析與優(yōu)化?數(shù)據(jù)采集?設(shè)備聯(lián)網(wǎng)?工廠智能物流?生產(chǎn)質(zhì)量管理?設(shè)備管理與預(yù)測性維護?智能廠房設(shè)計?智能裝備的應(yīng)用?智能產(chǎn)線的規(guī)劃?MES/APS系統(tǒng)的規(guī)劃與應(yīng)用?能源管理?生產(chǎn)無紙化?工業(yè)安全?精益生產(chǎn)?人工智能技術(shù)應(yīng)用?生產(chǎn)監(jiān)控與指揮系統(tǒng)?數(shù)據(jù)管理?勞動力管理智能工廠自動化集成商快速生長從區(qū)域分布來看，中國智能工廠自動化集成百強廠商主要分布于17個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市），其中廣東、江蘇、上海和浙江是分布最為集中的區(qū)域，集成商數(shù)量分別為23家、20家、11家和11家，共計占比達65%。關(guān)于數(shù)字孿生? -數(shù)字孿生并不是一種單元的數(shù)字化技術(shù)，而是在多種使能技術(shù)迅速發(fā)展和交叉融合基礎(chǔ)上，通過構(gòu)建物理實體所對應(yīng)的數(shù)字孿生模型，并對數(shù)字孿生模型進行可視化、調(diào)試、體驗、分析與優(yōu)化，從而提升物理實體性能和運行績效的綜合性技術(shù)策略，是企業(yè)推進數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心戰(zhàn)略舉措之一。數(shù)字孿生的基本特征是虛實映射。?數(shù)字孿生的關(guān)鍵使能技術(shù)包括數(shù)字化設(shè)計、虛擬仿真、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和人工智能等技術(shù)。?數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用主要包括產(chǎn)品的數(shù)字孿生和工廠的數(shù)字孿生。數(shù)字孿生工廠工廠的數(shù)字孿生應(yīng)用分為三個方面：?在新工廠建設(shè)之前，可以通過數(shù)字化工廠仿真技術(shù)來對構(gòu)建工廠的數(shù)字孿生模型，并對自動化控制系統(tǒng)和產(chǎn)線進行虛擬調(diào)試；?在工廠建設(shè)期間，數(shù)字孿生模型可以作為現(xiàn)場施工的指南，還可以應(yīng)用AR等技術(shù)在施工現(xiàn)場指導(dǎo)施工；?在工廠建成之后正式運行期間，可以通過其數(shù)字孿生模型對實體工廠的生產(chǎn)設(shè)備、物流設(shè)備、檢測與試驗設(shè)備、產(chǎn)線和儀表的運行狀態(tài)與績效，以及生產(chǎn)質(zhì)量、產(chǎn)量、能耗、工業(yè)安全等關(guān)鍵數(shù)據(jù)進行可視化，在此基礎(chǔ)上進行分析與優(yōu)化，從而幫助工廠提高產(chǎn)能、提升質(zhì)量、降低能耗，并消除安全隱患，避免安全事故。數(shù)字孿生工廠-虛擬調(diào)試應(yīng)用?虛擬調(diào)試技術(shù)在數(shù)字化環(huán)境中建立生產(chǎn)線的三維布局，包括工業(yè)機器人、自動化設(shè)備、PLC和傳感器等設(shè)備。在現(xiàn)場調(diào)試之前，可以直接在虛擬環(huán)境下，對生產(chǎn)線的數(shù)字孿生模型進行機械運動、工藝仿真和電氣調(diào)試，讓設(shè)備在未安裝之前已經(jīng)完成調(diào)試。?應(yīng)用虛擬調(diào)試技術(shù)，在虛擬調(diào)試階段，將控制設(shè)備連接到虛擬站/線；完成虛擬調(diào)試后，控制設(shè)備可以快速切換到實際生產(chǎn)線；可隨時切換到虛擬環(huán)境，分析、修正和驗證正在運行的生產(chǎn)線上的問題，避免長時間且昂貴的生產(chǎn)停頓。?虛擬調(diào)試技術(shù)對企業(yè)的價值體現(xiàn)在：早期驗證優(yōu)化研發(fā)+工藝+制造的可行性，減少物理樣機投入成本；減少去用戶現(xiàn)場做機器人調(diào)試時間和出錯率，節(jié)約出差成本；虛實融合后為整個工廠的數(shù)字孿生打好基礎(chǔ)，工廠建成之后可以與SCADA系統(tǒng)融合，打造基于三維模型的可視化監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)工廠的數(shù)字孿生。標(biāo)桿智能工廠評價框架智能制造基礎(chǔ)新興使能技術(shù)應(yīng)用效益與效能業(yè)務(wù)應(yīng)用水平四維模型數(shù)字化 自動化 智能化智能工廠建設(shè)水平綜合評價制造維度 智能維度工藝采購物流 生產(chǎn) 資源要素 互聯(lián)互通系統(tǒng)集成信息融合工藝設(shè)計工藝仿真采購計劃及過程到貨及時率倉儲與庫存管理物料配送運輸管理計劃管理車間作業(yè)管理質(zhì)量管理生產(chǎn)管控與反饋加工設(shè)施倉儲物流設(shè)施檢測設(shè)施安全與環(huán)境設(shè)施IT基礎(chǔ)設(shè)施資源建模與仿真工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備互聯(lián)與數(shù)據(jù)采集集成應(yīng)用工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用標(biāo)桿智能工廠建設(shè)觀察——第一批標(biāo)桿智能工廠建設(shè)發(fā)現(xiàn)智能裝備、設(shè)備互聯(lián)成為標(biāo)桿智能工廠標(biāo)配實現(xiàn)柔性自動化成為離散行業(yè)標(biāo)桿智能工廠應(yīng)對多樣化需求的重要手段廣泛應(yīng)用工業(yè)軟件推動標(biāo)桿智能工廠全業(yè)務(wù)、全流程的數(shù)字化升級普遍融合工業(yè)工程和精益生產(chǎn)的管理理念與方法標(biāo)桿智能工廠以模式創(chuàng)新增強核心競爭力標(biāo)桿智能工廠更加注重環(huán)境友好，實現(xiàn)綠色制造同中存異：夯實基礎(chǔ)建設(shè)，創(chuàng)新可持續(xù)發(fā)展之道借力而行：善用新興技術(shù)，賦能智能工廠建設(shè)?佛吉亞無錫：應(yīng)用了AI人工智能異音檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)了從信號采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析到自我學(xué)習(xí)全過程的自動化。?山東東華水泥：利用人工智能技術(shù)建立多種算法模型，依據(jù)實時數(shù)據(jù)優(yōu)化各項控制參數(shù)，在不改變生產(chǎn)工藝和裝備的情況下，實現(xiàn)節(jié)能降耗、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。人工智能賦予工廠工業(yè)大腦?佛吉亞鹽城：采用VR/AR增強現(xiàn)實技術(shù)用于設(shè)備故障遠程測試提升了設(shè)備維修的效率并節(jié)約了成本。?多氟多化工：運用了大數(shù)據(jù)分析以及VR技術(shù)用于優(yōu)化生產(chǎn)過程控制參數(shù)，促進產(chǎn)品質(zhì)量提升，以及對員工的培訓(xùn)。VR/AR為智能工廠建設(shè)開啟新的視角和體驗?杭叉：利用云技術(shù)及工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺，集成PLM，ERP，MES主要軟件系統(tǒng)，從產(chǎn)品開發(fā)到完成客戶訂單成品交付，產(chǎn)線之間的數(shù)據(jù)互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)智能分析。?阿特斯陽光能源：阿特斯工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺通過IoTHub等方式對現(xiàn)有機臺及設(shè)備進行智能化改造，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、傳輸、儲存、顯示與應(yīng)用于一體，利用數(shù)據(jù)自動感知、深度挖掘等技術(shù)，實現(xiàn)資源統(tǒng)一分配、協(xié)同調(diào)度。工業(yè)大數(shù)據(jù)為工廠挖掘“不可見世界”的價值?美的洗滌電器：MES終端5G改造；5G+AI用于視覺檢測；5G智能網(wǎng)聯(lián)AGV應(yīng)用。?愛柯迪：建立了寧波首個應(yīng)用5G的數(shù)字化工廠，已實施了4條生產(chǎn)線端到端5G應(yīng)用改造?奇瑞捷豹路虎：實現(xiàn)了5G+MEC在SPS和SEQ的智能揀選、MR眼鏡虛擬裝配、能源管理三大場景。5G通信技術(shù)支撐工廠“萬物互聯(lián)”?森麒麟輪胎：通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)實現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)實時采集，實現(xiàn)多元化數(shù)據(jù)廣泛匯聚與深度挖掘，加快工業(yè)數(shù)字化進程，構(gòu)建數(shù)字化輪胎工業(yè)制造體系。?威馬新能源汽車：基于工業(yè)大數(shù)據(jù)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的C2M大規(guī)模定制平臺，實現(xiàn)了大規(guī)模個性化定制和小批量多品種的生產(chǎn)模式。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)助力生產(chǎn)方式變革標(biāo)桿智能工廠建設(shè)觀察——第一批標(biāo)桿智能工廠建設(shè)發(fā)現(xiàn)我國制造企業(yè)MES應(yīng)用現(xiàn)狀智能制造建設(shè)需求迫切，企業(yè)MES系統(tǒng)應(yīng)用需求旺盛。制造企業(yè)對MES的投資金額有所增加，并且有向高投資額區(qū)間偏移的趨勢。MES系統(tǒng)的產(chǎn)品化程度仍較低，制造企業(yè)更多以自主開發(fā)或合作開發(fā)的方式實施MES系統(tǒng)。MES項目的實施成功率不高，達到預(yù)期效果的項目只有一半MES應(yīng)用發(fā)展趨勢集成范圍不斷擴大通過建立物流、質(zhì)量、設(shè)備狀態(tài)的統(tǒng)一的工廠數(shù)據(jù)模型，使數(shù)據(jù)更能適應(yīng)企業(yè)的業(yè)務(wù)流程變更和重組的需求，真正實現(xiàn)MES軟件系統(tǒng)的開放、可配置、易維護。支持多工廠協(xié)同制造通過對分布在不同地點甚至全球范圍內(nèi)的工廠進行實時信息互聯(lián)，并以MES為引擎進行實時過程管理，以協(xié)同企業(yè)所有的生產(chǎn)活動，建立過程化、敏捷化和級別化的管理模式。數(shù)據(jù)交互實時性加強企業(yè)將通過MDC/DNC等，實現(xiàn)MES直接與底層控制設(shè)備互聯(lián)互通，完成信息交互。工廠監(jiān)控與數(shù)據(jù)分析隨著大數(shù)據(jù)、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展，MES在收集生產(chǎn)層面數(shù)據(jù)后，通過數(shù)據(jù)建模、大數(shù)據(jù)分析、實時狀態(tài)信息傳輸，對企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動進行現(xiàn)場實時分析和精準(zhǔn)控制，實現(xiàn)智能決策。與新興技術(shù)的融合和進化，拓展廣度和深度物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引發(fā)數(shù)據(jù)海量增加、設(shè)備智能化及自主化管理，人機交互的方式更加自然、實時、聚焦要點；通過DigitalTwin、三維可視化技術(shù)將所有生產(chǎn)數(shù)據(jù)整合到工廠虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，讓生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時驅(qū)動三維場景中的設(shè)備；通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計算技術(shù)使得基于云平臺的應(yīng)用發(fā)展迅速，出現(xiàn)了利用SaaS的云MES系統(tǒng)。MES市場12大特點特點一：中國MES市場群雄并起，“春秋時代”將持續(xù)較長時間特點三：企業(yè)對MES重視度高，需求更明晰特點二：MES需求旺盛，仍具備增長潛力特點五：企業(yè)對MES軟件需求的個性化，導(dǎo)致MES軟件標(biāo)準(zhǔn)化、平臺化難度大特點四：MES系統(tǒng)實施難，制約供應(yīng)商規(guī)?？焖僭鲩L特點六：MES軟件價格差異很大，導(dǎo)致市場購買決策復(fù)雜化MES市場12大特點特點七：MES的行業(yè)特質(zhì)鮮明，供應(yīng)商布局有所側(cè)重特點九：MES系統(tǒng)走向“云化”存在爭議特點八：大型企業(yè)自主開發(fā)MES的比例高，商業(yè)軟件市場待進一步拓展特點十一：MES市場的融資與并購比較活躍，部分廠商獲得資本助力特點十：MES供應(yīng)商攜手合作伙伴，發(fā)展產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)特點十二：MES市場參與者眾多，多方