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(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的普及5G商用云計(jì)算的商業(yè)應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)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(jī)器人應(yīng)用熱潮增材制造的發(fā)展創(chuàng)成設(shè)計(jì)的發(fā)展計(jì)算能力和存儲(chǔ)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(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)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(yùn)營模式?jīng)Q策模式研發(fā)模式制造模式按服務(wù)付費(fèi)在線營銷、體驗(yàn)營銷仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)機(jī)電軟一體化設(shè)計(jì)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(dòng)決策大數(shù)據(jù)分析客戶自助服務(wù)預(yù)測性維護(hù)業(yè)務(wù)流程管理移動(dòng)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(jià)值得到企業(yè)廣泛認(rèn)同，內(nèi)生動(dòng)能強(qiáng)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(jì)下行壓力是促進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的主要?jiǎng)右颉?/p>

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(yùn)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(tái)建設(shè)是企業(yè)建設(shè)重點(diǎn)。e-works對(duì)近600家制造企業(yè)進(jìn)行了2019-度CIO數(shù)字化轉(zhuǎn)型的問卷調(diào)查，并有了幾個(gè)重點(diǎn)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(jià)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(jì)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(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的主要?jiǎng)右?.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(yùn)營模式轉(zhuǎn)型制造模式轉(zhuǎn)型制造企業(yè)推進(jìn)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(diǎn)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(jìn)DPS（數(shù)字揀貨系統(tǒng)）推進(jìn)勞動(dòng)力管理系統(tǒng)推進(jìn)機(jī)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(jī)器人/協(xié)作機(jī)器人推進(jìn)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(dòng)化生產(chǎn)/裝配線實(shí)現(xiàn)車間設(shè)備聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)采集（SCADA）對(duì)老生產(chǎn)/裝配線進(jìn)行智能化改造實(shí)施MES系統(tǒng)對(duì)老工廠進(jìn)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(hù)?智能廠房設(shè)計(jì)?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(dòng)力管理智能工廠自動(dòng)化集成商快速生長從區(qū)域分布來看，中國智能工廠自動(dòng)化集成百強(qiáng)廠商主要分布于17個(gè)?。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(jì)占比達(dá)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(shí)體所對(duì)應(yīng)的數(shù)字孿生模型，并對(duì)數(shù)字孿生模型進(jìn)行可視化、調(diào)試、體驗(yàn)、分析與優(yōu)化，從而提升物理實(shí)體性能和運(yùn)行績效的綜合性技術(shù)策略，是企業(yè)推進(jìn)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(shí)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(jì)、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(gè)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(duì)構(gòu)建工廠的數(shù)字孿生模型，并對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)和產(chǎn)線進(jìn)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(yùn)行期間，可以通過其數(shù)字孿生模型對(duì)實(shí)體工廠的生產(chǎn)設(shè)備、物流設(shè)備、檢測與試驗(yàn)設(shè)備、產(chǎn)線和儀表的運(yùn)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(jìn)行可視化，在此基礎(chǔ)上進(jìn)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(jī)器人、自動(dòng)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(duì)生產(chǎn)線的數(shù)字孿生模型進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)、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(shí)際生產(chǎn)線；可隨時(shí)切換到虛擬環(huán)境，分析、修正和驗(yàn)證正在運(yùn)行的生產(chǎn)線上的問題，避免長時(shí)間且昂貴的生產(chǎn)停頓。?虛擬調(diào)試技術(shù)對(duì)企業(yè)的價(jià)值體現(xiàn)在：早期驗(yàn)證優(yōu)化研發(fā)+工藝+制造的可行性，減少物理樣機(jī)投入成本；減少去用戶現(xiàn)場做機(jī)器人調(diào)試時(shí)間和出錯(cuò)率，節(jié)約出差成本；虛實(shí)融合后為整個(gè)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(shí)現(xiàn)工廠的數(shù)字孿生。標(biāo)桿智能工廠評(píng)價(jià)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(dòng)化 智能化智能工廠建設(shè)水平綜合評(píng)價(jià)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(jì)工藝仿真采購計(jì)劃及過程到貨及時(shí)率倉儲(chǔ)與庫存管理物料配送運(yùn)輸管理計(jì)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(chǔ)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(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化成為離散行業(yè)標(biāo)桿智能工廠應(yīng)對(duì)多樣化需求的重要手段廣泛應(yīng)用工業(yè)軟件推動(dòng)標(biāo)桿智能工廠全業(yè)務(wù)、全流程的數(shù)字化升級(jí)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(qiáng)核心競爭力標(biāo)桿智能工廠更加注重環(huán)境友好，實(shí)現(xiàn)綠色制造同中存異：夯實(shí)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(shí)現(xiàn)了從信號(hào)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析到自我學(xué)習(xí)全過程的自動(dòng)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)優(yōu)化各項(xiàng)控制參數(shù)，在不改變生產(chǎn)工藝和裝備的情況下，實(shí)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(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于設(shè)備故障遠(yuǎn)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(yùn)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(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量提升，以及對(duì)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(yàn)?杭叉：利用云技術(shù)及工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，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(tái)通過IoTHub等方式對(duì)現(xiàn)有機(jī)臺(tái)及設(shè)備進(jìn)行智能化改造，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、傳輸、儲(chǔ)存、顯示與應(yīng)用于一體，利用數(shù)據(jù)自動(dòng)感知、深度挖掘等技術(shù)，實(shí)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(jià)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(gè)應(yīng)用5G的數(shù)字化工廠，已實(shí)施了4條生產(chǎn)線端到端5G應(yīng)用改造?奇瑞捷豹路虎：實(shí)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(shí)現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，實(shí)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(jìn)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(tái)，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模個(gè)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(duì)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(shí)施MES系統(tǒng)。MES項(xiàng)目的實(shí)施成功率不高，達(dá)到預(yù)期效果的項(xiàng)目只有一半MES應(yīng)用發(fā)展趨勢集成范圍不斷擴(kuò)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(shí)現(xiàn)MES軟件系統(tǒng)的開放、可配置、易維護(hù)。支持多工廠協(xié)同制造通過對(duì)分布在不同地點(diǎn)甚至全球范圍內(nèi)的工廠進(jìn)行實(shí)時(shí)信息互聯(lián)，并以MES為引擎進(jìn)行實(shí)時(shí)過程管理，以協(xié)同企業(yè)所有的生產(chǎn)活動(dòng)，建立過程化、敏捷化和級(jí)別化的管理模式。數(shù)據(jù)交互實(shí)時(shí)性加強(qiáng)企業(yè)將通過MDC/DNC等，實(shí)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(shí)時(shí)狀態(tài)信息傳輸，對(duì)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)時(shí)分析和精準(zhǔn)控制，實(shí)現(xiàn)智能決策。與新興技術(shù)的融合和進(jìn)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(jī)交互的方式更加自然、實(shí)時(shí)、聚焦要點(diǎn)；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(shí)系統(tǒng)，讓生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)三維場景中的設(shè)備；通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算技術(shù)使得基于云平臺(tái)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(diǎn)特點(diǎn)一：中國MES市場群雄并起，“春秋時(shí)代”將持續(xù)較長時(shí)間特點(diǎn)三：企業(yè)對(duì)MES重視度高，需求更明晰特點(diǎn)二：MES需求旺盛，仍具備增長潛力特點(diǎn)五：企業(yè)對(duì)MES軟件需求的個(gè)性化，導(dǎo)致MES軟件標(biāo)準(zhǔn)化、平臺(tái)化難度大特點(diǎn)四：MES系統(tǒng)實(shí)施難，制約供應(yīng)商規(guī)模快速增長特點(diǎn)六：MES軟件價(jià)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(diǎn)特點(diǎn)七：MES的行業(yè)特質(zhì)鮮明，供應(yīng)商布局有所側(cè)重特點(diǎn)九：MES系統(tǒng)走向“云化”存在爭議特點(diǎn)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(jìn)一步拓展特點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)十二：MES市場參與者眾多，多方