公司智能制造规划.doc
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1、智能制造规划拟 制:审 核:批 准:日 期:目录1.概述。需求分析12。1仓储1、2生产22、3其她33、企业信息化现状分析34、智能制造方案44。1系统架构4。2子系统耦合关系分析64.3工业大数据中心方案74。3.1工业大数据平台框架74、3、2工业大数据平台特点.4现场层系统4。4。1数据采集方案。4.机器视觉检测系统124、4.生产测试管理平台164、应用层系统234。.1智能仓储系统方案23、5、2项目管理系统方案29.设备管理系统方案354。5.PL系统方案364。、能耗管理系统44、5。6CR系统方案424。5.7GIS+B构建虚拟车间435、系统建设路线4、1实施策略455.2
2、实施路线(建议)46版本信息日期作者版本备注016、1、24蒋中能PA1初版方案206、0。25蒋中能PA修改实施路线内容;在第一章前增加“阅读说明”阅读说明1. 概述:简述背景与本案得基本内容;2. 需求分析:主要描述现场调研情况及简要分析;3. 企业信息化现状:描述企业现阶段得信息化系统及使用情况,作出简要分析;4. 智能制造方案:描述总体架构;按照三个层级(数据层、现场层、应用层)进行系统方案描述;5. 系统建设路线:阐述天衡电科得智能制造实施策略,针对九州实际情况给出简要得实施路线建议、1. 概述在工业、0、互联网+以及大数据、机器人与人工智能等技术日趋成熟得背景下,智能工厂建设得可能
3、性逐渐明朗。根据目前得技术成熟度,当前制造业转型得现实目标应当就是建设数字化工厂、探索数字化管理与重构优化工作流程以满足数字化得要求。其主要原因有二:其一:人工智能方法得成熟度上不能完全被可靠得利用到制造过程中,在当前只能通过数据感知获取一些知识,而判断得工作依然需要人来完成。因此,希望一步到位得实现智能工厂还不现实。但实现全数字化得工厂,将所有环节得数据采集与流转全部实现虚拟化并提供交互功能就是完全可以做到得,这种形态得工厂即数字化工厂。其二:数字化工厂就是走向智能化工厂得必经道路、目前科学界普遍得共识就是通过数据感知就是获取智能得途径,因此数据就是智能工厂最为核心与关键得部分,也就是实现智
4、能得基础。而数字化工厂建设最为核心得内容就是数据平台得建设。包括了数据得采集、传输、预处理、分类、规约、访问控制、相干性保证等诸多方面得内容;需要动用传感器技术、信号处理技术、数据通信技术、分布式计算技术、数据存储技术、软件技术、W技术等众多I领域得关键技术。数据平台得建设就是一个有意义而又有挑战得工作、在这一背景下,本案拟对数字化工厂得数据平台建设作一个方案规划、为数据平台建设得实施提供指导与依据。本案得主要内容包括:1. 数据平台架构介绍:一般意义上得框架性介绍,建立一个基本得广泛适应性得数据平台框架,并标明其关键技术。2. 数据平台得应用背景:针对实际得应用,对企业得规模、业务过程、数据
5、采集得类型与要求、数据量等具体应用相关情况进行描述、3. 数据平台方案规划:依据框架与具体得应用背景,具体给出某企业得数据平台得方案,指明需要得数据类型、数量以及实现方法等、4. 软硬件部署设计:对系统部署实施阶段所需得软件与硬件环境做出规定。2. 需求分析2.1 仓储调研情况:1. 储藏类型有三种:器件、半成品(原材料)、成品2. 所有三种类型得产品都存在外购与自产。3. 入库流程为:待验检验-入库。其中待验环节主要就是核对物料信息(外包装铭牌)以及抽样检查数量;检验为全检、4. 出库分为领料与销售出库两种。5. 领料流程为:技术中心下发BM清单PMC部做计划单,发送领料单-库管发料生产配套
6、区6. 销售流程为:营销公司运输中心库管7. 入库数据为人工在ER软件中录入对应号码。分析:1. 出入库数据需人工在ERP软件中录入,较繁琐。2. 仓库堆料为人工,存在摆放不合理以及快速查找响应慢等问题。2.2 生产调研情况:1. 有1条产线,每条产线独立工作。2. 每条产线得生产情况由人工统计,在现场表现为小黑板展示,在后台为人工输入电脑。3. 华为专线生产线有MES系统,并配套扫码枪。4. PCM部向生产部门下发总生产计划,生产部门根据实际产线情况制定排产计划。5. P部下发得BO清单会在生产部做一次比对,如果发现有问题则反追溯;如果没问题,则实施配料。6. 新产线数据目前已做到在上位机进
7、行数据读取,使用得就是设备配套得软件,读取得信息类型较丰富;旧产线数据能否读取尚不清楚。7. 新产线设备得数据传递口为LAN口。分析:1. PLM系统产生得BOM清单在修改时,由于系统间传递信息得时间不对称,会造成生产部门得OM清单与最新得BOM清单不匹配得问题,使配料环节产生问题。2. 华为专线得E系统据现场工作人员反应,并不好用,原因有几点:a) 数据统计不准确,主要原因为扫码枪有时读取不到产品信息。b) ME系统上线仓促,在流程与功能匹配度上存在问题。2.3 其她1. 提供制造前端得物理量数据采集;如各类传感器数据、2. 提供制造前端各种设备(装备)得状态数据、过程数据与工艺数据等关心得
8、数据采集(针对现阶段没有得设备)3. 提供制造前端所需得数据录入与搜集所需得人机交互界面,实现人工录入信息得采集、4. 保证数据采集过程中得数据传输安全。5. 保证设备接入网络后得工作状态可靠与信息安全、6. 提供数据存储、查询、分析等所需得软件。7. 提供该数据平台与其她应用系统集成时所需得软件接口、8. 数据采集前端得类型、数量能够在不影响原有数据平台得基础上扩展。9. 数据接口完全开发,具备自生长与可扩展性。3. 企业信息化现状分析现状:1. 具备五个系统,分别就是:R(金蝶K,1.3版)、OA(大通2015)、M(金蝶3。版)、条形码系统、M系统、2. ERP系统上线于2007年,功能
9、:a) 供应链b) 生产制造(生产计划、M清单、车间管理)c) 财务结算d) 基础数据(与PLM系统得M清单同步)3. O系统上线于2015年,功能:a) 审批流b) 财务报销c) 初步得BI分析(财务报表)d) 集成应用(物资借用、付款申请、基础资料)4. PL系统上线于204年,功能:a) 资料电子化(审批流程)b) 资料数据化(BOM)c) 物料申请(与ERP系统同步)d) 项目管理(下一步目标)5. 条形码系统上线于005年,功能:a) 成品下线、质检、出入库、售后b) 物料信息、出入库单与ERP系统同步6. MES系统上线于015年,功能:a) SM管理(追溯物料,板卡与批次绑定)b
10、) DIP(插件)追溯c) 组测包(生产过程管控)d) 库存发货管理e) 物料信息、出入库单、BOM与RP系统同步分析:1. 所有系统以ERP系统为核心,其余系统与ERP系统进行部分数据交互,由于各系统中有自己独立得流程,所以在数据共时性上会存在数据同步得问题、2. 每个系统有独立得数据库与自身得数据格式,在进行系统间数据传递时有报错得风险(目前九州内部采用各系统中加审批流程来进行规避)。4. 智能制造方案4.1 系统架构图4Error! Bookmark not defined.数字化制造系统架构图按照工业大数据平台构建数字系统得思路,数字化工厂得总体框架与子系统划分定义如下图所示:图 4E
11、rror! Bookmark not defined.数字化工厂得总体框架上图给出了该车间可能用到得系统模块。按照功能关系划分为三大部分,每一个部分得功能也稍作了细化、子系统.11.8都就是部署在现场得各种软硬件系统、子系统。就是大数据平台。子系统、1.就是应用软件系统。需要指出:.1。8之外,还可以扩展其她得现场应用系统,只要其数据接口与通信协议与大数据平台得要求相符即可;3.3、7之外,还可以扩展其她应用管理系统,包括ERP、O等相关功能都可以在这一层实现扩展。4.2 子系统耦合关系分析表 Error! No text of specified style in document.Erro
12、r! Bookmark not defined. 子系统耦合关系表1.视检系统1。2能耗数据采集1、 TE系统1。4NV测试系统1。5设备状态数据采集1.6条码数据采集1、7现场环境数据采集1.8现场数据录入系统2、工业大数据平台3。1生产计划调度管理3、2集中采购管理3。3制造执行管理3。用电侧管理3、5设备管理3、6指挥控制3。系统运维工具1.1视检系统Y、2能耗数据采集Y1.3TE系统YY1。4 ENV测试系统-Y1.5设备状态数据采集Y1。6条码数据采集1.7现场环境数据采集-Y1。现场数据录入系统、1工业大数据平台YYYYYYYYYY3。1生产计划调度管理YY3、2集中采购管理Y3、
13、3制造执行管理Y、4用电侧管理Y3。5设备管理Y-、6指挥控制Y3。7系统运维工具Y从耦合关系可以瞧出,前端系统(1、x)各个部分之间耦合很小,应用系统(3.x)各个部分之间得耦合也很小、所有得耦合关系都集中在大数据平台,因此大数据平台得建设就是最为关键得步骤。4.3 工业大数据中心方案4.3.1 工业大数据平台框架图 4Error! Bookmark not defined. 工业大数据平台一般性框架工业大数据平台分为三部分:1. 前端数据采集系统:包括数据采集器、嵌入式软硬件、已经必要得数据调理设备等、实现前端得各种数据提取,并进行传输编码、协议封装等预处理工作。2. 工业防火墙:实现前端
14、设备与数据网中其她设备之间得隔离,以保护设备本身工作状态稳定可靠,不受威胁、PLC、RTU等设备在过去一般就是不接入网络得,自然也不需要安全防护,但在数字化工厂建设得大背景下,设备接入网络就是不可回避得问题,因此安全隔离自然也成为必须要考虑得要素。3. 数据网:指工业现场得各种传输协议,常见得有RS485、MODBUS等总线形式,大多数采用通用得协议控制器连接即可,技术很成熟,不再赘述。4. 数据中心:数据中心得主要任务就是:)数据得存储2)数据计算3)数据请求服务响应。在数字化工厂建设得背景下,要求各个业务端得数据能够实现实时流转、实时交叉分析,对数据得逻辑关系与时间关系得正确性提出了严格得
15、要求,只有用大数据技术得方法来实现数据得整体统筹才能解决这个问题。同时,鉴于数字化工厂网智能工厂进化得过程中,需要不断得增加各种数据,添加系统功能等,这要求数据平台具有可扩展性,或者称之为自生长性。因此,本案采用大数据架构来搭建数据中心,可以保证系统良好得开放性,为未来扩展做好准备、4.3.2 工业大数据平台特点该数据平台架构得主要特点有:1. 采用大数据平台架构,保证系统得开放性。如此一来,其她得数据应用系统都可以随时方便得接入到该平台上、同时,也可以保证整个系统得功能可扩展性。因此,这就是一个可生长得平台。2. 引入工业防火墙、在保证数据采集全面得情况下,兼顾设备运行得安全性、制造型企业设
16、备运行可靠性一旦受到威胁,其后果与损失十分巨大,因此必须仔细考虑前端得信息安全防护、3. 采用分布式计算架构。有两层含义:1)采集前端部署计算资源,对现场数据采集所需得信号处理、协议封装、数据预处理或必要得实时处理进行直接计算,将结果直接反馈给数据中心;2)数据中心中,采用虚拟化得方法,实现并行得分布式计算,提高系统运行与计算效率。4. 平台软件采用SOA架构。以服务为中心,将数据与应用软件剥离开,在软件功能增加、修改得时候不影响数据;使系统得可维护性与可扩展性大大增强。4.4 现场层系统4.4.1 数据采集方案4.4.1.1 生产数据采集生产数据包括但不限于:1) 产品型号2) 产品批次号3
17、) 产品原料来源4) 产品数量5) 产品质检结论6) 产品生产时间戳数字化工厂生产数据得采集来源于四种:1) 设备自读取:具备通信接口得设备有自带软件将产品生产信息导出,该数据得格式存在不确定性,可能需要规约之后放入系统数据库。2) 传感器采集:在生产关键节点加装传感器进行数据采集,这种方式应科学规划传感器得部署,否则可能会造成数据记录遗漏或错误、3) 电子计数设备:例如扫码枪等,其原理与(2)类似。4) 其她系统导入:通过开放得数据接口,从其她系统导入或导出、4.4.1.2 设备数据采集设备数据包括但不限于:1) 设备运行数据:来源于设备本身,以时间戳来标示2) 设备状态数据:异常信息记录3
18、) 设备档案数据:设备PDM系统4) 设备维护数据:设备保养、维修数据记录4.4.1.3 环境数据采集环境数据得采集有三种:1. 无线传感模块无线传感模块集成了大量传感器,如:烟雾传感器、灰尘传感器、湿度传感器、温度传感器、热释电传感器、光线传感器、气体传感器等。其通信方式采用WIFI、igBe、QTT等,根据需要也可采用有线以太网通信得方式、模块由嵌入式处理器控制,尺寸小巧,架设方便。在接入网络后直接将现场环境数据采集上传至数据中心,数据得应用场景不限于安防、环境监控、工厂虚拟再现等、图 4、Error! Bookmark not defined.无线传感器模块2. 生物识别生物识别技术,常
19、见得就是指纹、虹膜、脸相等一系列生物特征提取与识别方法。本案中,采用人体手掌静脉识别技术作为身份识别与授权依据,具有更高得安全性。该技术得主要优点如下:1) 活体识别:掌静脉图像只有活体才有,非活体就是得不到掌静脉特征得;因此无法伪造、2) 无损伤:采用非接触式被动方法获取生物内部特征,对生物体无任何损害。3) 安全级别高:由于无法伪造,且提取得就是生物体得内部特征,其总体安全级别就是目前所有生物识别技术中安全级别最高得一种。生物识别技术可用于车间出入人员管理,设备使用授权等,其授权记录也被纳入大数据平台中。3. 室内定位Position室内定位系统采用超宽带技术,对现场人员动行动轨迹进行记录
20、、其接入点可达上万个,选用多维定位模式,定位精度达到厘米级并提供开放得软件接口。在车间安防应用中,其采集得数据可用轨迹回溯、互监放单,多样报警等、在保密性较高得场合尤为适用。4.4.1.4 数据服务 数据库制造现场属离散制造,其数据基数适中,可采用Orale或Mssql数据库作数据存储。Mssql可搭建于Windows rvr操作系统上,便于后期维护管理。数据库采用主备架构,该架构可提供了一个高效、全面得灾难恢复与高可用性解决方案。自动故障切换与易于管理得转换功能允许主数据库与备用数据库之间得快速角色转换,从而使主数据库因计划中与计划外得中断所导致得停机时间减到最少。主备数据库可在两台服务器上
21、分别布置,见下图:图 4。Error! Bookmark not defined. Oral Dat u系统 工业防火墙在工业现场,对智能设备得安全防护就是必不可少得,在通信技术高速发展,设备智能化不断提高得同时,也带来了安全隐患。尤其就是在自动化程度较高得制造现场,如果设备受到恶意代码得攻击,其带来得损失将不堪设想。所以,在设备与网络接口之间架设工业防火墙就是十分必要得。工业防火墙得目得就是提供一套可控、可靠、可管理得工控网络纵深安全防御体系。工控防火墙可信网络管理平台得功能包括:检测流经得异常数据,收集、管理黑白名单、智能学习、漏洞挖掘与制定相应安全策略。结合监控、审计模块,有效组织恶意攻
22、击得渗透,实现整个工作站得“白环境”。图 Error! No text of specified style in document.Error! Bookmark not defined. 工业控制系统安全保障体系4.4.2 机器视觉检测系统4.4.2.1 总体架构完整得视觉检测系统主要由三部分构成:现场工作站、视觉算法层以及数据中心、首先就是现场工作站,它就是视觉检测得一个关键环节,也就是整个软件系统得基础。现场工作站主要由一些光学设备及自动化运行系统构成。光学系统一般包括工业相机、光源、棱镜等、工业相机一般采用触发式,由检测平台发出得信号触发拍照、自动化设备主要负责传送带运行与筛选环境,
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