智能工厂与数字化车间打造

智能工厂与数字化车间打造主讲讲师：董海滨讲师照片讲师简介

LECTURER

INTRODUCTION

董海滨老师-国家工信部智能制造特聘专家讲师-清大大学、山东大学总裁班特聘讲师-青岛工业互联网创新中心特聘专家-原海尔集团海尔软件公司副总经理-无锡睿城和创自动化有限公司总经理-智能工厂/数字化车间项目实施顾问01智能工厂综合解读02数字化车间综合解读03智能工厂与数字化车间的网络化04智能工厂与数字化车间的自动化05智能工厂与数字化车间的信息化目录 CONTENTS智能工厂综合解读01智能制造的定义通过系统集成、数据互通、人机交互、柔性制造、以及信息分析优化等手段，实现从产品设计到销售，从设备控制到企业资源管理所有环节的信息高效闭环交换、传递、存储、处理的制造工厂。智能工厂

smart

factory世界经济论坛的全球“灯塔工厂”网络已拥有44位成员，其中12家位于中国。应用了最新的IT和OT技术；跨越了“试点”困境；在运营和业绩方面取得了质的飞跃；成功实现了企业的数字化转型。灯塔工厂共同特征：灯塔工厂共同特征：智能工厂六大内容自动化工厂与智能工厂的区别【视频来源：德国西门子官方网站】视频案例：智能化安装车门自动化1数字化2网络化3智能化4智能工厂的四个特征流水线作业按顺序操作中央集中控制有线通信无法实时监控位置信息自动化工厂 智能工厂单元化工艺柔性操作分散控制无线通信实时追踪位置信息单一种类大规模生产多个种类大规模生产大规模生产大规模定制自动化工厂与智能工厂有哪些不同？数字化车间综合解读02智能工厂智能设计 智能管理智能生产 智能服务系统集成指令信息 数据流 反馈信息数字化车间

1 数字化车间

2 数字化车间

N车间计划调度 工艺执行管理 .... ....生产质量管理 车间设备管理 生产物流管理智能工厂与数字化车间的层级结构数字化生产控制中心智能工厂&数字化车间自动化生产线与数字化生产智能加工装备中央控制室现场安灯系统现场监控装置工业机器人智能刀具管理自动化流水线智能化仓储/工厂内物流自动化立体仓库智能AGV小车仓储管理系统WMS生产计划调度计划执行管控生产计划与执行管控数字化数字化物流管控数字化质量检测数字化工位自动化工位数字化产线自动化产线数字化车间自动化车间数字化工位：结合工人、物料、设备、工具、作业标准、产品标准，对关键工位、瓶颈工

位和线体进行数字化工位的设计与实施。数字化车间：在数字化工位和产线基础上，整合生产计划、品质、工艺、物料、人员管理等模块应用，形成车间数字化管理闭环。数字化车间建设实施步骤序号项目要求1数字化数字化设备率不低于70%。自动化数据（信息）采集率不低于90%。应用RFID、信息码等方式对生产资源自动、半自动识别，并对有需要的信息采用可读写功能。采用实时的通讯等方式在现场显示设计生产、质量、管理等信息。2网络化建有基于工业总线、物联网等网络，实现车间各层级资源之间的信息交互。3系统化建有基于MES、WMS等可支持车间制造过程的运行管理的信息化系统。4集成化实现基础层、执行层、管理层之间的信息集成。5安全化建立有效的包括设备、信息等安全分析及风险评估、预防、管理方法和体系。数字化车间的基本共性要求数字化车间重点要求为生产制造过程的数字化，并向执行层与基础层提出技术要求；系统集成主要为信息集成；基础层中的设备已具备数字化功能，而生产资源包括物料、辅具、人员等

则还需具备可数字化识别的功能；以数字化贯穿执行层中各个管理模块的业务、活动及资产管理，并实现精益化、透明化、柔性化；根据企业实际情况，可增加能效管理、生产安全管理等模块。数字化车间标准化体系框架（2019.5.10日制定，12月1日实施）车间计划与调度工艺执行与管理生产过程质量管理生产物流管理车间设备管理数字化制造设备数字化辅助设备数字化车间七大管理模块与数据流关系案例解读：宝钢集团的数字化车间打造\一键式炼钢能源消耗占成本20-30%，一体化计划和调度，连铸连轧，提升效率。钢铁生产工艺流程现场操作无人化工序操作一键化生产安全无优化工厂管理精细化服务支持远程化质量成本可视化制造管理集控化供需服务协同化现场维度管理维度钢铁工业-智能工厂的“八化”进一步优化智能装备、智能节能、智能可视、智能模型、智能诊断、智能物流六大模块的作用。实现生产过程进一步稳定，效率进一步提升。第一阶段第二阶段搭建自动化、信息化、可视化平台，实现板坯库管理智能化、行车无人化。策划六大类实施模块：智能装备、智能节能、智能可视、智能模型、智能诊断、智能物流。在公司层面搭建自动化、无人化、智慧化平台，实现产品的生产管理。贯通沟通订单到生产管理立项，到过程制造，甚至到成品出厂、技术服务等，为用户提供更好的产品。宝钢股份1580智能车间改造三个阶段第三阶段1.自动识别板坯信息2.板坯可自动吊装至指定位3.实时调控炉内燃烧状态，节省能耗4.翘扣头检测，保持中间坯的质量5.实时动态智能调整轧制过程6.根据过程参数，实现成品性能预报钢铁厂数字化车间—生产过程控制、质量控制、提升设备和能源效率智能物流解决方案质量管理解决方案炼铁车间决方案炼钢车间决方案安全管理解决方案冷轧车间决方案能源管理解决方案基于场景的智能钢厂（数字化车间）解决方案智能工厂与数字化车间的网络化03设备上电动机温度、震动和电流数据如何获取和监控？思考：案例解读：某粮油集团应用物联网技术进行设备监控传感器、PLC、网关盒子、物联网案例解读：触摸屏距离传感器光线传感器陀螺仪传感器重力传感器加速度传感器方位传感器磁力传感器图像传感器手机上有哪些传感器？温度传感器、图像传感器压力传感器、运动传感器指纹传感器、液位传感器气体传感器、磁场传感器位置传感器、光传感器发展趋势：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。全球TOP

10传感器全球TOP

10传感器工业机器人涉及的几种重

要传感器包括：三维视觉

传感器、力扭矩传感器、

碰撞检测传感器、安全传

感器、焊接缝追踪传感器、触觉传感器等。传感器与工业机器人融合SIMATICS7-200PLC，超小型化的PLC。SIMATICS7-300PLC

，模块化小型PLC系统。SIMATICS7-400PLC，用于中、高档性能范围的可编程序控制器。西门子PLC产品介绍NO国外品牌国产品牌1三菱PLC和利时PLC2西门子PLC台达PLC3ABB

PLC永宏PLC4GE

PCL信捷PLC5Rockwell PLC安控PLCPLC产品知名品牌高端型可编程控制器LK220系列经济型可编程控制器LK210系列小型可编程控制器LE系列高端运动控制器MC1000系列面向安全保护类应用供水、环保设备、空调、建材、印刷机械、环境监控折弯机、模切机、多线切割机、

飞锯、折页机、追锯轨道交通、水处理、城市管廊、

隧道、供暖、电力化工、能源、发电、煤气厂、

制药、冶金、天然气安全型控制器LKS系列面向复杂单机设备面向中大型控制应用面向简易单机设备和利时PLC产品家族监控层控制层设备层实时服务器历史服务器W

EB服务器工程师站操作员站操作员站HiaSCADA主 备主 备HT8001系列LE系列LK远程I/OLK远程I/OLKS远程I/OLE系列LK210系列LK220系列LKS系列

冗余环网 HT8001系列

MC1000系列网络结构案例解读：某家电企业基于PLC的数据采集项目某口罩企业基于PLC的数据采集项目物联网，即“万物相连的互联网”。将各种信息传感设备与互联网结合起来，形成一个巨大网络，实现在任何时间、任何地点，人、机、物的互联互通。工业领域，物联网通过工业资源的网络互联、数据互通和系统互操作，实现制造原料的灵活配置、制造过程的按需执行、制造工艺的合理优化和制造环境的快速适应，达到资源的高效利用，从而构建服务驱动型的新工业生态体系。【参考资料：《工业物联网互联互通白皮书》中国电子技术标准化研究院】物联网（IoT）Internet

of

things又称网间连接器、协议转换器，是实现工业数据采集、传输、处理以及远程控制的智能设备。PLC网关可以支持现场总线或工业以太网的设备不支持任何通信软硬件接口的设备互联互通实施路径：借助于智能化手段改造原有的设备，首先借助于传感手段获取数据，其次通过赋予某种通信网络能力支持信息传输。互联互通实施路径：通过网关进行转换的方式实现互联互通。网关可以将底层的各种现场总线或者工业以太网进行转换。实现局域互联或者广

域互联。带网络接口的设备互联互通实施路径：通过OPC

UA、Modbus-TCP或者标准以太网口直接接入IP网络。比如高档数控机床、智能仪器仪表等。【参考资料：《工业物联网互联互通白皮书》中国电子技术标准化研究院】设备互联互通的三类情况智能工厂与数字化车间的自动化04自动化（Automation），机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动地进行操作或运行。自动化装置，是指无人干预的情况下可以自动进行工作，完成特定任务的机器。工业自动化系统，是指运用控制理论、仪器仪表、计算机和其他信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，以达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全为目标的集成系统。自动化的定义类别指 标2013年2015年2020年2025年创新能力规模以上制造业研发经费内部支出占主营业务收入比重（%）0.880.951.261.68规模以上制造业每亿元主营业务收入有效发明专利数1（件）0.360.440.701.10质量效益制造业质量竞争力指数283.183.584.585.5制造业增加值率提高--比2015年提高2个百分点比2015年提高4个百分点制造业全员劳动生产率增速（%）--7.5左右6.5左右两化融合宽带普及率3（%）37507082数字化研发设计工具普及率4（%）52587284关键工序数控化率5（%）27335064绿色发展规模以上单位工业增加值能耗下降幅度--比2015年下降18%比2015年下降34%单位工业增加值二氧化碳排放量下降幅度--比2015年下降22%比2015年下降40%单位工业增加值用水量下降幅度--比2015年下降23%比2015年下降41%工业固体废物综合利用率（%）62657379自动化的定义从和面、放馅再到捏饺子，整个过程一气呵成。这样一条生产线上，一小时就可以生产10万个蒸饺。无人包装生产线车间，500平米厂房里只有2名设备工程师事正在进行日常检查。食品行业智能制造案例：正大集团冲压设备（模具、切割、压铸）焊接设备（点焊、凸焊、缝焊、弧焊）喷漆设备装配设备检测设备清洗设备运输设备（线体、吊装、AGV、搬运）固定工装自动化设备高效率+高精度+质量+安全自动化在制造业应用的重要意义案例解读：某机加工企业自动化升级项目加工作业工序实现自动化或半自动化，其他工序以手工或

机械装置为主。初级自动化二级自动化三级自动化加工、装配、检验、包装工序实现自动

化，工序连通，形

成自动化流水线。实现工件的存储和自动线之间的自动

化输送，产线和仓库间的自动化输送。以某新能源企业智能工厂为例，自动化规划目标：初级自动化目标97%，二级自动化目标65%，三级自动化目标34%。工厂自动化的三个等级定制设备工业机器人工装、治具通用设备加工装备分拣设备仓储设备工装、治具搬运设备物流装备外观检测设备探伤检测装备性能检测装备计量设备检测装备工业软件RFID自动化装备传感器数据采集SCADADCS控制软件PLC自动控制智能工厂自动化装备系统与总体规划运行停机报警 待机智能工厂自动化装备系统与总体规划智能工厂自动化装备系统与总体规划OEE=时间开动率×性能开动率×合格品率OEE=A*B*CA:

跟设备的开机时间有关B:

跟设备的加工效率有关C:

跟设备加工产品的合格率有关思考：影响A、B、C的因素有哪些？如何提升OEE指标？OEE设备综合效率在设备管理中的应用SCADA与DCS系统解读分控室负责具体设备地控制；主控室负责各个分

控室的协调与衔接。主控室能够显示来自分控室的数据。分散控制、集中操作、分级管理DCS-分布式控制系统（Distributed

Control

System）DCS监控室彩

色

打印机黑白打印机MIS网工程师站（1台）操作站*6台继电器柜

电源柜DCS网络总线#2机控制站#3炉控制站1#2炉控制站1#1炉控制站1#1机控制站公用系统控制站黑白打印机OPC

驱动软件FW244

接

口卡与PLC等系统接口1FW244

接

口卡与PLC等系统接口2黑白打印机打印站（1台）#1炉控制站2#2炉控制站2#3炉控制站2浙大中控-某热电DCS项目结构图数据中心网络互联安全防护基础构架层生产设备检测设备物流设备设备层其他设备传感器RFID控制层DCSSCADAPLC执行层计划管理质量管理生产管理物料管理计划层ERPCRMSCM商业智能BI设备管理工艺管理MES智能工厂建设五层架构智能工厂与数字化车间的信息化051.数据库智能研发系统导入；2.CAD系统，3D下单平台导入；，APS与MES系统导入；WMS系统导入；SCM系统导入达成效果订单交付时间减少到1/5个性化定制率达100%产品利润率提升2-10倍在制品减少50%协调时间减少90%客户投诉减少90%精益工厂数字化工厂智慧工厂工厂及车间布局调整；生产线平衡分析，工序调整；动作分析，标准化员工作业4.设备综合效率及人员效率分析5.构建新业务流程达成效果：生产资源减少20%在制品减少30%制造周期缩短30%生产产能增加10%生产成本降低20%协调沟通时间的减少35%1.数据