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工业互联网优秀案例:和利时智能制造数字化车间
——国产自主智能制造整体解决方案
2017-03-28 13:15:05  作者:  来源:工业互联网产业联盟  
  •   自工业互联网概念提出以来,全球产业界积极开展应用实践和探索,新一轮科技变革和业务创新蓬勃兴起,工业互联网逐渐发展为重要的智能基础设施、先进的生产力和新型的经济形态。
  自工业互联网概念提出以来,全球产业界积极开展应用实践和探索,新一轮科技变革和业务创新蓬勃兴起,工业互联网逐渐发展为重要的智能基础设施、先进的生产力和新型的经济形态。

  和利时公司(HollySys)始创于1993年电子部第六研究所,是中国领先的自动化与信息技术解决方案提供商。公司主要从事自动控制系统产品的研发、制造和服务,核心业务聚焦在工业自动化、轨道交通自动化和医疗自动化三大领域。公司以“用自动化改进人们的工作、生活和环境”为宗旨,致力于提升客户的生产效率和产品品质,并保障客户的生产安全和降低能耗及排放。

  和利时公司在二十余年的发展历程中,始终坚持发展自主技术,走自主产品创新之路,为国家经济建设和民生服务提供强有力支撑。在实施“中国制造2025”促进产业升级过程中,和利时公司提供从智能控制器、智能化装备、自动化产线到生产监控系统、工厂管理系统、企业决策分析系统全套的智能制造整体解决方案,及咨询、规划、设计、实施、运维全方位、全生命周期服务。

  “可编程控制器(PLC)制造数字化车间”是国家发改委2014年智能制造装备专项,由和利时公司自主完成总体规划、设计与实施,实现和利时电子工厂、PLC产品线全生命周期内的协同智能制造。

工业互联网优秀案例:和利时智能制造数字化车间

  用中国制造“制造中国”

  采用和利时自主的 MES、SCADA、PLC、MC等智能制造关键软硬件产品和系统,实现“用和利时控制系统生产和利时产品”,并向制造企业推广智能制造整体解决方案。

  【提升国产自主大型PLC的产业化】

  “可编程控制器(PLC)制造数字化车间”是国家发改委2014年智能制造装备专项,是针对我国自主大型PLC产业化的劣势,通过全面实施智能制造提升大型PLC的研发、设计、制造和服务能力。

  【建设全互联智能工厂】

  通过ERP、MES、WMS、AGV、SCADA、PLC/MC间的无缝集成,优化制造过程信息传递,有效管控订单、BOM、生产设备、仓储、元器件、在制品和生产过程,实现生产计划、执行和控制的闭环管理,增强生产的智能化和柔性化。

  【多品种小批量、客户定制,国产PLC发展之道】

  实现全自动化PLC生产和全制造流程信息集成,有效减少原器件和产成品库存、提高PLC产量和质量、降低制造成本,并实现多批次小批量及用户定制化生产,从而提升国产PLC的市场竞争力,为更多的国产装备安装一颗“中国心”。

  全互联智能工厂

  项目面向PLC制造全过程,针对销售、制造、物流、管理、排产、质量、安全和节能环保各环节,综合运用采集、检测、识别、控制、计算、存储、通信等新一代工业互联网技术,构建一个全互联、高效运转的数字化虚拟工厂,实现物理生产的快速响应、高效集约、多品种柔性制造,通过为客户提供更加灵活多变的个性化功能和服务提升国产PLC的竞争力。

  【面向管控一体化的纵向集成构架】

  和利时电子公司智能制造是一个纵向集成系统,可划分成现场层、生产执行层和经营管理层三层。现场层主要有生产设备、工业机器人、扫描录入设备、产线主控制器、立体库房、AVG小车、视频监控和精确定位系统等;生产执行层主要有生产监控SCADA系统、物料管理WMS系统和生产执行MES系统,以及分布在车间各处的看板系统;经营管理层主要有ERP、CRM和SCM。

工业互联网优秀案例:和利时智能制造数字化车间

  图1 PLC数字车间系统集成架构

  主要内容有:

  1)PLC自动化柔性生产线。主要由智能电子看板、PCBA自动化生产线、自动化装配测试线和自动化物流仓储系统等四部分组成。

  a)智能电子看板。采用和利时自主研发的数据集成平台SCADA,实现对生产过程数据的实时采集和生产运行监控,应用于车间/工厂监控系统、生产线看板和手持移动终端。

  b)自动化装配测试线。主要包括PLC、MC、装配机器手、全自动测试设备、自动上下料及传送装置等。其中PLC、MC和全自动测试设备采用和利时自有产品,其它通用设备外购。

  c)自动化PCBA生产线。主要包括自动上/下板机、焊膏印刷机、点胶机、高速贴片回流焊机、波峰焊机、AOI/XOI、RFID读写器等设备,具备双向通信接口,接收来自MES的产品数据和生产调度指令,采集设备运行状态。

  d)自动化物流仓储系统。主要包括物料识别、货位管理、自动分拣、物料传输,以及立体仓库和AVG系统等部分。

  2)智能制造车间制造执行系统MES。采用和利时自主研发的MES,实现生产作业管理、批次管理、质量管理、设备管理和能源管控等功能。

  3)企业资源计划ERP。采用SAP R/3系统,实现订单管理、供应链管理、生产计划、库存管理等。

  4)产品数据平台:采用配置管理数据库系统管理电子CAD生成的BOM与PCBA数据、机械CAD生成的三维产品信息和装配数据等,实现版本控制并按照生产计划的要求及时、准确地向生产线发放生产数据。

  5)其它智能化系统:包括智能工业电视系统、室内精确定位系统、电能计量系统、X射线辐射监测系统、手持移动应用、增强现实系统等。通过各种物联网、移动互联网技术对生产、环境和人员全面感知,为实现基于大数据的精细化管理提供基础支撑。

  【基于CPS的全互联架构】

  运用信息技术对工厂中各类对象进行建模,采用最先进的通信方式和协议实现对象间的互联互通,建设全互联的工厂CPS系统。

  信息流:数字工厂集成软件平台,基于OPC-UA工业标准,支持异构数据的集成,实现现场各类设备、各种系统的互联,可扩充的业务逻辑建模,集SCADA、APS、MES、WMS、看板等生产管控功能于一体;采用智能看板、手持终端、云技术,用户随时随地获取生产信息;

  物料流:物料、在制品、产成品、托盘采用条码、二维码、RFID,实现物流全电子化高效管理、产品质量生产可追溯性;

  控制流:自动化装配测试线采用工业机器人、机器视觉、自动上下料、信号自动加载测试及记录系统、全自动打包装箱机,实现无人化生产;

  无线网:采用WiFi、ZigBee、UWB无线和POE以太网供电技术,简化车间内网络和电源布线,增强移动性;

  安全:采用工业智能视频分析系统(ICCTV)、室内精确定位系统(UWB),实现基于机器视觉和位置/轨迹的安全防护与监视。

工业互联网优秀案例:和利时智能制造数字化车间

  图2 基于CPS的全互联架构

  【强大的自动化系统综合集成平台】

  HOLLiSCADA系统软件是和利时自主研发的自动化系统集成平台,定义为安全、可靠、开放的工业平台软件,支持异构系统集成,可以将各种不同的设备、软件和人无缝地集成为一个协同工作的系统,实现互联互通和互操作,平台主要包括工厂建模和应用开发工具、现场设备接入、工业数据服务、控制运算引擎、规则引擎、工作流引擎、大数据引擎和可视化展示等组件。

  SCADA系统在工业控制领域传统的角色定位为数据的采集与监控、提供开放的协议与第三方系统互联、数据存储和分布式计算等,但是随着互联网等新技术的飞速发展,SCADA不再仅仅限制在做数据提供者上,其与Web、GIS、大数据、智能技术、云计算、移动应用、增强现实、物联网等技术结合,构建企业数字化综合运营平台。

  HOLLiSCADA不仅支持生产过程实时数据、报警、事件和历史数据,还扩展了对产品数据、设备数据、设计数据、地理位置数据、音视频多媒体数据的支持,实现与多种类型子系统的集成融合。系统提供快速二次开发功能,通过扩展实现HOLLiMES生产执行系统,支持特定行业的应用功能定制开发;支持C/S和B/S方式的PC、移动设备、看板、大屏幕等多种图形化展示方式,可以实现在异构环境下的协同制造、生产监控、生产调度和生产管理,适合于制造业智能工厂和数字化车间自动化集成应用。

  PLC制造数字车间项目主要目的是为了解决协同制造能力、提高信息可靠性、提高生产效率、柔性制造、提高自动化管理水平、提高产品质量,是一个集数据采集与监控、生产调度、生产排产、生产监控、产品生命周期管理、能源管理、库存管理、视频监控、人员管理等功能于一体的高度信息化、智能化系统。SCADA在其中起着承上启下的核心作用,对现场生产设备、产品、环境和人员进行实时监控;基于SCADA平台之上构建MES、WMS,实现车间生产集成管控;与CAD/PDM、ERP等系统进行对接,打通产品数据和企业经营信息。

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  图3 HOLLiSCADA综合集成平台

  【全方位安全防御】

  项目中综合运用了以下措施和设备进行安全防御:

  防火墙:生产网与管理网之间、公司内网与外网之间

  堡垒机:账号管理、身份认证、单点登录、访问控制、资源授权、操作审计等

  企业级安全杀毒软件、安全漏洞升级

  OPC UA :访问规范采用标准安全模型,通过数字证书进行安全认证

  软件系统:采用用户权限、安全认证、数据加密传输和访问控制

  LK PLC/MC控制器:具有抗网络攻击设计

  自主创新,合作共赢

  【推广中国自主智能制造解决方案】

  本着开放合作共赢的目的,联合更多有自主产品的国内厂商,首先在3C、家电等行业形成适合中国企业特色的智能制造垂直解决方案,实现用中国自主的智能制造方案实施“中国制造2025”,提升国产装备制造业的竞争力。

  【实施工业云服务】

  针对广大中小型制造企业普遍欠缺实施智能制造的资金、技术和人力这一事实,引入物联网、云计算、大数据技术建设公共的工业云服务平台,采用多租户技术实现低成本线下实体工厂与线上虚拟工厂的双向映射与对接,提供公共资源租用、供应链对接、运维服务外包等服务,助力中小制造企业的转型升级。

工业互联网优秀案例:和利时智能制造数字化车间

  图4 智能制造工业云服务

  自主技术创新,高效柔性定制

  【自主技术全面创新】

  在自动化控制、生产工艺技术等操作技术(OT)之外,还大量采用物联网、互联网、移动互联网、云计算和大数据技术等新一代信息技术(IT),并实现两者的完美融合。

  ˙采用自主软硬件产品实现智能制造

  ˙高度自动化装备和生产流水线

  ˙高效率车间仓储与物流系统

  ˙有线、无线多种通信网络综合运用

  ˙综合数据集成和业务开发平台

  ˙灵活的对象建模与业务逻辑编排工具

  ˙信息流转自动化和调度智能化

  ˙多类型异构数据融合与综合数据分析

  ˙高效、柔性、协同制造

  ˙支持云端部署,拓展应用范围

  ˙移动手持应用,随时随地获取信息

  【减员增效,柔性定制】

  以PLC为代表的智能装备是我国制造业升级的关键设备,通过“PLC制造数字化车间”建设,可以有效降低PLC产品的制造成本、提升产品质量、降低库存,提升国产PLC产品的市场竞争力。

  和利时通过实施PLC数字化车间带来的直接经济效益如下:

  ˙产品一次合格率达到98.5%

  ˙产品返修率低于0.4%

  ˙生产人员减少30%

  ˙生产效率提升50%

  ˙能耗降低10%

  ˙产量达到100万模块/年,增加值2亿元以上

  ˙定制产品从需求确定到样机制造完成时间小于2个月

  ˙支持按订单小批量经

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