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 6.智能工廠(Smart Factory)

 

一個(gè)工廠通常由多個(gè)車間組成，大型企業(yè)有多個(gè)工廠。前文已經(jīng)提到了 智能工廠 與數(shù)字化工廠的區(qū)別，一個(gè)普遍的共識(shí)是，僅僅有自動(dòng)化生產(chǎn)線和一大堆機(jī)器人，并不是智能工廠。作為智能工廠，不僅生產(chǎn)過(guò)程應(yīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、透明化、可視化、精益化，同時(shí)，產(chǎn)品檢測(cè)、質(zhì)量檢驗(yàn)和分析、生產(chǎn)物流也應(yīng)當(dāng)與生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)閉環(huán)集成。一個(gè)工廠的多個(gè)車間之間要實(shí)現(xiàn)信息共享、準(zhǔn)時(shí)配送、協(xié)同作業(yè)。一些離散制造企業(yè)也建立了類似流程制造企業(yè)那樣的生產(chǎn)指揮中心，對(duì)整個(gè)工廠進(jìn)行指揮和調(diào)度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決突發(fā)問(wèn)題，這也是智能工廠的重要標(biāo)志。智能工廠必須依賴無(wú)縫集成的信息系統(tǒng)支撐，主要包括PLM、ERP、CRM、SCM和MES五大核心系統(tǒng)。大型企業(yè)的智能工廠需要應(yīng)用ERP系統(tǒng)制定多個(gè)車間的生產(chǎn)計(jì)劃(Production planning)，并由MES系統(tǒng)根據(jù)各個(gè)車間的生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行詳細(xì)排產(chǎn)(production scheduling)，MES排產(chǎn)的粒度是天、小時(shí)，甚至分鐘。MES是一個(gè)企業(yè)級(jí)的實(shí)時(shí)信息系統(tǒng)，MES的選型絕不允許各個(gè)車間或分廠各自為政。

 

三星開展了移動(dòng)工廠(Mobile plant)的實(shí)踐，工人可以通過(guò)智能手機(jī)查詢工單，可以開視頻會(huì)議，維修人員碰到疑難問(wèn)題，可以通過(guò)手機(jī)視頻尋求專家解答，還給智能手機(jī)配備了RFID和條碼掃描的接口，這也是一個(gè)智能工廠的創(chuàng)新實(shí)踐。還有一些企業(yè)實(shí)現(xiàn)了刀具管理的智能化，通過(guò)在刀柄上植入RFID芯片，對(duì)刀具的全生命周期進(jìn)行管理，從而提高刀具的使用壽命。智能工廠還應(yīng)當(dāng)重視利用智能的檢測(cè)儀器，檢測(cè)結(jié)果直接進(jìn)入信息系統(tǒng)，無(wú)需人工干預(yù)。而展望未來(lái)，AR(Augmented Reality，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))技術(shù)也將在智能工廠大顯身手。工人帶上AR眼鏡，就可以“看到”需要操作的工作位置，例如，需要擰緊螺栓的地方，擰緊力矩OK，也會(huì)有相應(yīng)提示，從而提高作業(yè)人員的工作效率。

 

最近，美國(guó)GE公司宣布將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)Predix開放。我理解，Predix實(shí)際上就是智能工廠的一個(gè)集成化的開發(fā)平臺(tái)，GE力圖搶占“工業(yè)操作系 統(tǒng)”的陣地，成為智能工廠領(lǐng)域的“微軟”。而思科公司提出萬(wàn)物互聯(lián)(Internet of Everthing,IOE)理念、技術(shù)和解決方案，也可以支撐智能服務(wù)和智能工廠。

　

7.智能研發(fā)(Smart R&D)

 

離散制造企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)方面，已經(jīng)應(yīng)用了CAD/CAM/CAE/CAPP/EDA等工具軟件和PDM/PLM系統(tǒng)，但是e-works在為制造企業(yè)提供咨詢服務(wù)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，很多企業(yè)應(yīng)用這些軟件的水平并不高。比如，很多企業(yè)還處于二維CAD和三維CAD軟件混用的階段，存檔依然是二維，沒有實(shí)現(xiàn)全三維設(shè)計(jì)(MBD，基于模型的產(chǎn)品定義);應(yīng)用仿真技術(shù)仍然處于事后驗(yàn)證，沒有實(shí)現(xiàn)仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì);雖然應(yīng)用了PDM系統(tǒng)，但還沒有建立企業(yè)內(nèi)部的通用件庫(kù)，重用率不高;對(duì)工程/制造/服務(wù)BOM的管理還不到位等等。企業(yè)要開發(fā)智能產(chǎn)品，需要機(jī)電軟多學(xué)科的協(xié)同配合;要縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，需要深入應(yīng)用仿真技術(shù)，建立虛擬數(shù)字化樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)多學(xué)科仿真，通過(guò)仿真減少實(shí)物試驗(yàn);需要貫徹標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化的思想，以支持大批量客戶定制或產(chǎn)品個(gè)性化定制;需要將仿真技術(shù)與試驗(yàn)管理結(jié)合起來(lái)，以提高仿真結(jié)果的置信度。流程制造企業(yè)已開始應(yīng)用PLM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工藝管理和配方管理，LIMS(實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng))系統(tǒng)比較廣泛。

 

目前，在產(chǎn)品研發(fā)方面，已經(jīng)出現(xiàn)了一些智能化的軟件系統(tǒng)，成為智能研發(fā)的具體體現(xiàn)。例如Geometric的DFM PRO軟件可以自動(dòng)判斷三維模型的工藝特征是否可制造、可裝配、可拆卸;CAD Doctor軟件可以自動(dòng)分析三維模型中存在的問(wèn)題;基于互聯(lián)網(wǎng)與客戶、供應(yīng)商和合作伙伴協(xié)同設(shè)計(jì)，也是智能研發(fā)的創(chuàng)新形式;Altair的拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)可以在滿足產(chǎn)品功能的前提下，減輕結(jié)構(gòu)的重量;系統(tǒng)仿真技術(shù)可以在概念設(shè)計(jì)階段，分析與優(yōu)化產(chǎn)品性能，這方面達(dá)索系統(tǒng)、西門子(LMS)已有成熟的技術(shù)，天喻軟件也開發(fā)出系統(tǒng)仿真的平臺(tái)，并在中國(guó)商飛得到應(yīng)用;PLM向前延伸到需求管理，向后拓展到工藝管理，例如，西門子的Teamcenter Manufacturing系統(tǒng)將工藝結(jié)構(gòu)化，可以更好地實(shí)現(xiàn)典型工藝的重用;開目軟件推出的基于三維的裝配CAPP、機(jī)加工CAPP，以及參數(shù)化CAPP也具有了一定智能，華天軟件、湃睿軟件也有類似產(chǎn)品;此外，索為高科和金航數(shù)碼合作，開發(fā)了面向飛機(jī)機(jī)翼、起落架等大部件的快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)，也是一種智能研發(fā)的軟件，可以大大提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率。

 

汽車整車企業(yè)和設(shè)計(jì)公司廣泛應(yīng)用Cave技術(shù)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)輔助產(chǎn)品研發(fā)，也是一個(gè)智能研發(fā)技術(shù)。全球PLM領(lǐng)導(dǎo)廠商之一，達(dá)索系統(tǒng)公司提出了三維體驗(yàn)(3D Experience)的理念，在VR和AR方面提供了解決方案。仿真巨頭ANSYS在多學(xué)科仿真技術(shù)方面已有很大突破，而仿真領(lǐng)域的先驅(qū)MSC.Software2014年發(fā)布了APEX，將CAD和CAE實(shí)現(xiàn)了融合，易學(xué)易用性得到極大提升。安世亞太最近提出工業(yè)再設(shè)計(jì)的理念，將仿真技術(shù)與精密制造緊密結(jié)合，可以將以為需要多個(gè)零件分散制造融合為一個(gè)復(fù)雜零件，從而提升了零件的工藝性能，降低了零件的重量。

 

8.智能管理(Smart Management)

 

一談到管理，大家都會(huì)想到ERP(企業(yè)資源計(jì)劃)系統(tǒng)。記得在2003年，國(guó)內(nèi)就曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)ERP過(guò)時(shí)的說(shuō)法，事實(shí)上時(shí)至今日，ERP仍然是制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理的基石。以銷定產(chǎn)是ERP最基本的思想，MRP(物料需求計(jì)劃)是ERP的核心。制造企業(yè)核心的運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)還包括人力資產(chǎn)管理系統(tǒng)(HCM)、客戶關(guān)系管理系統(tǒng)(CRM)、企業(yè)資產(chǎn)管理系統(tǒng)(EAM)、能源管理系統(tǒng)(EMS)、供應(yīng)商關(guān)系管理系統(tǒng)(SRM)、企業(yè)門戶(EP)、業(yè)務(wù)流程管理系統(tǒng)(BPM)等，國(guó)內(nèi)企業(yè)也把辦公自動(dòng)化(OA)作為一個(gè)核心信息系統(tǒng)。為了統(tǒng)一管理企業(yè)的核心主數(shù)據(jù)，近年來(lái)主數(shù)據(jù)管理(MDM)也在大型企業(yè)開始部署應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)智能管理和智能決策，最重要的條件是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確和主要信息系統(tǒng)無(wú)縫集成。

 

智能管理主要體現(xiàn)在與移動(dòng)應(yīng)用、云計(jì)算和電子商務(wù)的結(jié)合。例如，移動(dòng)版的CRM系統(tǒng)可以自動(dòng)根據(jù)位置服務(wù)確定銷售人員是否按計(jì)劃拜訪了特定客戶;許多消費(fèi)品制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)了全渠道營(yíng)銷，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)網(wǎng)店系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)的無(wú)縫集成，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)派單。此外，主流電梯制造企業(yè)紛紛研發(fā)了銷售配置器軟件系統(tǒng)，可以讓銷售人員根據(jù)客戶的需求靈活地進(jìn)行產(chǎn)品配置，快速進(jìn)行報(bào)價(jià)，美國(guó)主流管理軟件Epicor也包含了配置器功能。戴爾公司是基于互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)在線選配的先驅(qū)，寶馬汽車也提供了在線選配的功能，海爾也開始了這方面的實(shí)踐。業(yè)務(wù)流程管理(BPM)軟件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)流程進(jìn)行建模，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程的可視化、模擬與優(yōu)化，這也是一個(gè)典型的智能管理應(yīng)用。

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