智能制造试点示范典型经验

编者按——9月10日，全国智能制造试点示范经验交流电视电话会议召开，中国石油化工股份有限公司九江分公司、潍柴动力股份有限公司、海尔集团公司、四川长虹电器股份有限公司、北京和利时系统工程有限公司五家公司就实施智能制造的进展、经验和做法在会上作了交流讲话，《国家重大技术装备》简报将连载五期摘要。全国智能制造试点示范典型经验（一）──九江石化建设智能工厂，哺育核心优势“十二五”初，中国石油化工股份有限公司九江分公司（下列简称“九江石化”）确立了建设千万吨级一流炼化公司的愿景目的，倾力哺育“绿色低碳、智能工厂”两大核心竞争优势，努力实现传统炼化公司的创新发展和转型升级。，九江石化列入中国石化智能工厂试点建设公司名单；，列入国家工信部“两化”融合管理体系贯标试点公司、江西省“两化”融合示范公司行列；7月，入选国家工信部智能制造试点示范公司。一、智能工厂试点建设九江石化智能工厂建设聚焦“计划调度、安全环保、能源管理、装置操作、IT管控”等五个领域，实现含有“自动化、数字化、可视化、模型化、集成化”等“五化”特性的智能化应用。智能工厂神经中枢建成投用。九江石化智能工厂神经中枢——生产管控中心于7月建成投用，含有经营优化、生产指挥、工艺操作、运行管理、专业支持、应急保障的“六位一体”功效，生产运行实现由单装置操作向系统化操作、管控分离向管控一体的转变。智能工厂架构逐步形成。构建了矩阵式集中管控新模式；建立了生产经营优化、三维建模等一系列专业团体；充实信息化管理、开发及运维力量，建立核心顾客激励机制。公司级中央数据库逐步建成。突破了以前业内普遍采用的“插管式”集成方式的限制，集成了13个业务系统的原则数据，为9个业务系统提供有效数据。通过“采标、扩标、建标”方式，完毕了与中国石化原则化平台的对接。基于设计的三维数字化应用获得突破。基于工程设计的三维数字化平台集成120万吨/年持续重整等15套生产装置，以公司级中央数据库为基础，实现了工艺管理，设备管理，健康、安全与环境管理体系（HSE管理体系），操作培训，三维漫游，视频监控等六大类深化应用。全流程优化平台应用获得实效。自主开发的全流程优化平台提高了流程工业模型（PIMS）、炼厂模拟（RSIM）、炼油动态调度系统（ORION）、制造执行系统（SMES）一体化联动优化功效，实现了炼油全流程优化的闭环管理。全流程优化平台与原油评价、实验室信息管理系统（LIMS）、SMES、公司资源计划（ERP）等系统共享数据，提高了生产经营优化的敏捷性和精确性。HSE管理及应急指挥实现实时化、可视化。HSE管理系统实现全员全过程HSE管理；施工备案系统对当天每项作业实施“五位一体”有效监管；各类报警仪、视频监控实现集中管理、实时联动。环保地图系统实时在线监测各类环境信息，异常状况及时处置、闭环管理。二、智能工厂获得成效实现敏捷生产、提高经济效益。九江石化运用全流程优化平台，持续开展资源配备优化、加工路线比选、单装置优化等工作，滚动测算127个案例，增加经济效益2.2亿元，助推公司加工吨原油边际效益在沿江5家公司排名中逐年提高，位列首位。提高本质安全、践行绿色低碳。九江石化智能工厂实践将“安全环保、绿色低碳”理念置于优先位置。施工作业备案及监管体系对850台可燃气报警、1000余处火灾报警、585套视频监控等实现集中管理和一体化联动，支撑HSE管理由事后管理向事前预测和事中控制转变。九江石化持续5年获评中国石化安全生产先进单位，外排达标污水化学需氧量（COD）、氨氮等指标处在行业内先进水平。管理效率大幅提高。九江石化各类信息系统助推公司扁平化、矩阵式管理及业务流程进一步优化，管理效率持续提高。在生产能力、加工装置不停增加的状况下，公司员工总数减少12%、班组数量减少13%、外操室数量减少35%。三、智能工厂建设体会终究，九江石化将采用虚拟现实技术，基于业务需求以及工程设计数据，建成覆盖全厂的全三维数字化炼厂，并实现六大类深化应用，对炼油、石化公司推动智能工厂建设含有示范作用。一是炼油、石化公司建设智能工厂，要明确建设目的、规划实施路线、制订实施方略、贯彻保障方法，顶层设计、全员参加、主动哺育IT文明。二是炼油、石化公司建设智能工厂，要以业务需求为导向，立足于解决生产经营、发展建设和公司管理实际问题，在统一智能工厂平台及架构的基础上，推动各信息子系统建设，避免形成新的信息“孤岛”。三是炼油、石化公司建设智能工厂，要下大力气推动装备国产化和软件国产化，逐步摆脱对国外软硬件的依赖，努力形成自主知识产权。全国智能制造试点示范典型经验（二）──潍柴以智能制造推动公司快速发展潍柴动力股份有限公司（下列简称“潍柴”）是一家拥有整车整机、动力总成、豪华游艇和汽车零部件四大产业板块，跨领域、跨行业经营的国际化公司。潍柴通过智能制造试点示范项目，持续实现以数据为核心的人、机器、产品的互联互通，打造“智能化”公司，提高单件产品品质和工业附加值，进而带动整个产业的协同和资源再配备。一、建设智能车间潍柴首先通过在核心生产设备上安装传感器、控制器，并与控制平台集成，使设备可感知更要可控制；另首先通过工业互联网实现设备—产线—产品之间的互联互通，并结合工艺水平优化，使3000多个订货号的产品能够实现工艺过程仿真、产品和设备状态的在线检测与控制、物流智能拉动、制造资源优化配备等，从而实现小批量、个性化定制的生产能力，通过建设智能车间打造将来智能制造的硬实力。二、建设数字化公司潍柴建立了覆盖全价值链流程的“6+N+X”（业务运行平台+管理平台+基础平台）信息化支撑平台，支撑了公司的高速发展。特别是全球协同研发平台，将分散在中国、美国、德国等5个国家、12个地区的研发中心进行了高效协同，真正站在客户的角度提供卡车、客车、工程机械等产品的一站式解决方案。由中国总部出具统一的设计原则并进行任务的派发和资源配备，美国研发中心运用其高端人才和前沿技术优势，进行后解决技术研发，减少排放指标。通过共同在一种虚拟化平台上进行设计协作、知识共享，不仅提高了研发效率和质量，并且保持了潍柴产品在行业中的技术领先地位。三、建设智能化协同研发平台潍柴的上游有近500家供应商，下游有4000多家维修服务站以及300多万的客户群体。前期通过搭建供应商门户平台以及售后服务平台，将传统的线下交易模式实现了线上化，提高了工作效率，减少了供应链总体成本。如供应商门户系统，不仅能够使供应商能够在线精确查看潍柴的采购需求、产品库存、产品质量等信息，协助他们合理指导生产、送货，并且大幅减少了物流、质量等成本，每年大概为供应商节省成本5000万元以上。但面对新的互联网时代，传统的线下业务线上化，已经不能满足行业发展的规定，迫切需要将潍柴独有的“整车—动力总成—核心零部件”的产业链平台优势推广到整个行业，以智能产品为核心，以信息技术为依靠，将上下游公司紧密地融合在一起，推动行业的转型升级。现在，潍柴正在将更多的供应商加入“全球协同研发平台”，为将来打造行业性的众创、众包平台提供技术基础和模式探索。同时，加紧发动机的智能化，运用自主电子控制单元（ECU）的开发，实现基于大数据分析的远程故障诊疗和节油驾驶模式匹配，通过车联网技术、移动互联网拉近终端顾客与厂家的距离。在将来，潍柴要打造一种商用车行业的云服务平台，从顾客买车—养车—修车的基本需求，逐步扩展到融资租赁、加油等用车领域，甚至司机的住宿、休闲等生活领域，真正站在客户的角度，为客户提供一站式服务体验。在大力推动智能制造工作的过程中，潍柴也面临某些挑战和困难。例如支撑车间智能化的核心生产装备多为欧美日韩所垄断，工业系统底层的解析与控制尚有困难，车间互联原则和技术尚不成熟，支撑公司间协同的标记解析体系尚未建立，工业互联网网络安全有待加强，这些问题需要依靠整个行业的共同投入。全国智能制造试点示范典型经验（三）──海尔智能制造创新实践一、智能制造进展海尔集团公司（下列简称“海尔”）顺应全球新工业革命以及互联网时代的发展潮流，逐步探索出一条以互联工厂为核心的智能制造发展路线。一是互联工厂的顾客价值创新（纵轴）：颠覆传统的业务模式，建立新的生态系统平台。海尔互联工厂的探索实践将业务模式由大规模制造颠覆为大规模定制，打造U+智慧生活平台，对外从生产产品硬件向提供智慧解决方案转型；对内整合顾客碎片化需求，通过互联工厂实现个性化定制。海尔的制造转型最后是建立起一种互联工厂生态系统。二是互联工厂的公司价值创新（横轴）：建立持续引领的智能制造技术体系。分为四个层次：——模块化。例如，一台冰箱原来有300多个零部件，现在在统一的模块化平台上整合为23个模块，通过通用化和原则化、个性化模块的整合创新，满足顾客个性化需求。——自动化。与顾客互联的智能自动化，由顾客个性化订单自动驱动自动化、柔性化生产。——数字化。通过以可集成制造执行系统（IMES）为核心的五大系统集成，实现物联网、互联网和务联网三网融合，以及人人互联、人机互联、机物互联、机机互联。最后使整个工厂变成一种类似人大脑同样智能的系统，自动与人交互、满足顾客需求，自动响应顾客个性化定单。——智能化。一是智能产品，从现在简朴的功效性产品变成智能产品，冰箱、空调能够自动感知需求，空调能够自动感知温度，能够感知顾客的使用习惯。另外，整个工厂通过信息互联、数据积累及大数据分析可实现针对不同的订单类型和数量，自动优化调节生产方式。二、智能制造获得的效果海尔现在已经初步建立起互联工厂体系，实现了6个互联工厂的引领样板。4个整机工厂：沈阳冰箱，郑州空调，佛山滚筒，青岛热水器；2个前工序工厂：青岛模具、电机工厂，初步实现了向互联工厂的转型，可实时、同时响应全球顾客需求，并快速交付智慧化、个性化的方案。一是互联工厂带来了顾客价值的大幅提高。可定制。顾客能够通过海尔交互平台提报产品设计方案，成为产品的设计者，如冰箱的模块化产品通过顾客的选择和组合，由原来的20个型号，到现在的500多个型号；可同时在生产线上进行高效柔性生产，快速满足顾客的个性化体验。可视化。顾客从消费者变成产销者，顾客能够参加公司的全流程，并且实现体验的可视化。二是互联工厂总体经济效益明显。在效率上，互联工厂整体提高20%，产品开发周期缩短20%以上。在效益上，互联工厂运行成本减少20%，能源运用率提高5%，厂内库存天数下降50%以上，交货周期由21天缩短到10天。三、实施智能制造的经验海尔智能制造发展的经验和模式将为家电业从大规模制造向大规模定制转型，加紧向数字化、网络化和智能化转型提供经验借鉴。一是观念颠覆，主动创新、勇于试错探索。智能制造没有成熟的模式能够复制，在互联网时代和德国工业4.0有同样的机会和起点，不能简朴跟随。海尔始终倡导主动创新的文化，人人都要成为创客，勇于打破传统的模式体系，勇于试错、主动创新，探索中国的智能制造模式，实现中国制造竞争力的引领。二是业务模式颠覆，由制造产品转化成创业孵化平台。智能制造模式通过建立资源无障碍进入平台，吸引全球一流资源，持续创新、迭代，实现从卖单一产品到提供智慧解决方案转型；同时，海尔将过去流水线式的员工转变为知识型员工或创客，在海尔平台上现在已孵化出多个创客小微团体。三是全价值链打通，带动产业升级。智能制造不是一种节点，不是一种公司自己就能做成的，需要全系统全价值链的打通与颠覆。海尔将以前大规模制造时代串联的攸关方整合形成并联，与终端消费者之间互联，去中间化、去中介化，从而打通整个价值链，初步形成高效运转的消费生态圈，带动整个产业链价值升级。全国智能制造试点示范典型经验（四）──长虹以大规模个人化定制驱动产业智能转型四川长虹电器股份有限公司（下列简称“长虹”）通过运用互联网、物联网技术，打造从消费者需求动态感知、产品研发、制造、交易到服务的一体化运行平台，构建低成本、高效率、敏捷的智能制造模式，打破公司与消费者之间的围墙，满足个人需求的即视化、订单的便捷化、产品的个性化、服务的管家化，从而进一步助推长虹向服务型制造跨越式转型。一、大规模个人化定制的基础作为工信部两化融合试点单位，长虹在研发、制造、交易等诸多环节实现了信息技术与工业技术的深度融合，累计投入超出10亿元，形成了以公司资源计划（ERP）、产品数据管理（PDM）为核心的，完整的制造业信息系统框架，涵盖了产品的研发设计、生产管理、产品销售、原材料采购、物流管理、财务管理、信用管理、决策支持等公司经营管理的全过程，并与第三方供应商开展了信息系统的协同和集成，获得了较为明显的经营成效。在制造模式方面，长虹以物联网信息系统为核心，研究并构建了一种新型的多阶段混联离散型生产模式。该模式以传感器、公司服务总线（ESB）、制造执行系统（MES）等技术为支撑，实现对生产系统、产品、设备工作状态的动态实时监测，在充足满足大批量生产的同时，也可满足多品种小批量混线生产。现在，该模式已成功运用至长虹集团旗下的电视、冰箱、空调、注塑无人工厂等多个领域。其中，电视产品实现了场地运用率提高30%以上、库存周转效率提高25%以上、单品成本下降10%、人均产值提高20%以上，成效明显。以绵阳生产基地为例，工厂占地面积由4万平方米节省到2.3万平方米（提高42.5%），在多品种混线生产的状况下，人效提高40%以上，累计实现经济效益达20.8亿元。二、建立以“人为中心”的大规模个人化定制智能制造不仅仅是单纯地以机器人、自动化设备等技术手段武装工厂，来满足内部制造效率的提高，更是需要站在消费者的角度，将消费者的需求作为智能制造的最高原则，反向考量研发、生产、销售、服务等各个环节，从而实现大规模个人化需求定制的全新产品生命周期。其中，在产品设计方面，以面对模块化设计为核心，建立产品族，构建“平台+模块”的产品构造，满足消费者个性化定制需求；在产品营销方面，以O2O、C2B等商业模式为方向，建立信息归集与精算中心，实时进行信息推送，满足消费者方便快捷的定制化需求输入；在供应链方面，以敏捷供应链为方向，建立销售预测模型、VMI+JIT供料、高级计划排程等体系，实现对消费者的快速响应和交付；在产品制造方面，以先进制造为方向，通过信息化生产系统、柔性生产模式、智能装备、虚拟仿真等工具，以顾客可接受的交货周期和成本，实现大规模个人化定制；在售后服务方面，以一对一窗口服务为方向，建立客户关系管理系统，提供应消费者全天候的管家式服务。长虹将继续以《中国制造2025》发展战略为宏伟蓝图，构建和完善智能制造体系，打造更加完善的智能制造平台，逐步向智慧社区下智慧家庭的产品和服务提供商转型，力求在实现模块化定制，全方面实现个人化定制。全国智能制造试点示范典型经验（五）──和利时用智能控制系统助力制造业转型升级实施智能制造，需要技术、管理、工艺三个方面的专家分工配合。智能制造解决方案，是方便三类专家的使用，也是有效减少技术风险和实施成本的重要考虑。一、智能控制系统解决方案为有效减少制造业公司向智能制造转型升级的技术风险，控制投资规模，同时也有助于通过自主可控的技术来保障我国的产业安全。一是开发支撑智能制造的公共技术和产品平台。在装置级和车间级，以智能控制器为核心，来实现装置级和车间级的单元控制、协调控制和智能控制，并承当车间级的信息安全防护。在工厂级和公司级，基于智能控制云平台，来构建数字化、智能化工厂。二是开放智能控制云平台技术。作为公共技术平台，提供应各细分行业应用方案商，共建智能制造技术生态圈，通过事实上的大面积应用，来推动智能制造技术原则的建设和完善。从云计算的层次看，生态系统包含信息基础设施提供商（IaaS）、智能控制平台提供商（PaaS）和细分行业应用提供商（SaaS）三类。