數(shù)字化工廠實踐的經(jīng)驗分享

“企業(yè)智能化要經(jīng)歷計算機化、連接、可視、透明、預(yù)測和自適應(yīng)六個發(fā)展階段，然而，目前面臨著五大問題和挑戰(zhàn)：一、自動化設(shè)備覆蓋率低；二、裝配環(huán)節(jié)基本靠手工；三、質(zhì)檢過程缺乏先進手段；四、信息化建設(shè)存在斷層，車間管理成為“黑匣子”；五、供應(yīng)鏈各相關(guān)環(huán)節(jié)信息“孤島”?！痹?019年6月13日-6月14日由勃肯特冠名的“2019(第二屆)高工機器人集成商大會暨十佳集成商頒獎典禮”上，廣東利元亨智能裝備股份有限公司研究院院長杜義賢就數(shù)字化工廠實踐作了主題發(fā)言。

杜義賢表示，數(shù)字化工廠是由數(shù)字化模型、方法和工具構(gòu)成的綜合網(wǎng)絡(luò)，通過連續(xù)的沒有中斷的數(shù)據(jù)管理集成一起，最終要實現(xiàn)的是所有生產(chǎn)過程可視化、數(shù)字化呈現(xiàn)。他特別強調(diào)，數(shù)字工廠并不等于無人工廠。

數(shù)字化工廠是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，又沒有統(tǒng)一明確標準的定義，需要結(jié)合行業(yè)、企業(yè)自身進行定制實施；而綜合性工作開展面臨著風險和較大投入，如何構(gòu)建一個符合企業(yè)自身的數(shù)字化工廠，是否可以提前虛擬體驗？在數(shù)字化的落地實踐中，利元亨有哪些先進的技術(shù)和經(jīng)驗分享？

數(shù)字化是智能工廠的基礎(chǔ)

“數(shù)字化是智能化的基礎(chǔ)。”杜義賢說。

在杜義賢看來，真正的智能是從預(yù)測開始，下一步會產(chǎn)生什么問題，數(shù)據(jù)背后會產(chǎn)生什么問題，真正做到智能化的要求是一個系統(tǒng)可以自動應(yīng)對發(fā)生的問題。然而，目前大部分的企業(yè)在智能化的布局中都還處于計算機化的階段，數(shù)據(jù)還在收集的過程中，并未涉及到分析數(shù)據(jù)產(chǎn)生的原因和這些數(shù)據(jù)可以給我們帶來什么。

在數(shù)字化工廠的推進過程中，基礎(chǔ)條件是精益生產(chǎn)成熟度、流程成熟度、管理運營及IT水準，戰(zhàn)略以及頂層規(guī)劃設(shè)計。從自動化產(chǎn)線到自動化車間再到智能工廠，經(jīng)歷精益化、自動化、數(shù)字化、智能化層層推進，從而實現(xiàn)全面高端制造。

數(shù)字化落地實踐

杜義賢首先介紹了利元亨在數(shù)字化工廠方面的實踐之一，即2D工程仿真運作，采用2D工廠布局，導(dǎo)入仿真計算軟件，并設(shè)定運作數(shù)據(jù)和物流，進行工廠布局驗算推算人員安排、物流流暢性、設(shè)備使用率、AGV需求量等工廠運作數(shù)據(jù)。

在2D工廠仿真運作中，關(guān)鍵技術(shù)點包括：1、多系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)度：集成AGV/WMS/WCS/產(chǎn)線系統(tǒng)等，如何模擬集成這些生產(chǎn)系統(tǒng)，并快速運作推算生產(chǎn)數(shù)據(jù)；2、人員與設(shè)備運作推算：工廠的運作由多個工站組成，如何處理各工站的故障率、生產(chǎn)節(jié)拍需要使用大數(shù)據(jù)推算，而不是簡單的串聯(lián)或并聯(lián)計算可以得到符合實際；3、綜合性IE規(guī)劃：仿真人員需要具備生產(chǎn)管理、場地規(guī)劃、各系統(tǒng)應(yīng)用等技術(shù)才可以較為真實錄入所需參數(shù)，使得仿真結(jié)果更加逼近真實運作；

杜義賢認為，整個系統(tǒng)要調(diào)動起來，包括AGV、WMS系統(tǒng)和WCS系統(tǒng)，需要工廠級的信息和調(diào)動能力，需要有大量的工業(yè)實際基礎(chǔ)和信息庫的支持以及IE的思考。

基于2D工廠仿真運作，利元亨還建立了3D工廠的仿真運作，從更細節(jié)的方式提供工廠的設(shè)計，在這個平臺上，能夠呈現(xiàn)出關(guān)于未來數(shù)字工廠的模型，包括自動組裝的區(qū)域、檢測區(qū)域的布置，來料的過程和人工的安排，都是一目了然。

3D工廠仿真最重要關(guān)鍵技術(shù)有三點：1.快速建模：單機3D模型少則100多個零部件，多則上千個零部件，整個工廠建模工作量巨大，如何快速建模成為是否可以體現(xiàn)工廠模型的關(guān)鍵技術(shù)之一；2.模型簡化：單機3D模型存儲容量小則500M，大則超過1G，整個工廠模型如生搬硬套的對接搭建，將會導(dǎo)致整個模式存儲容量巨大，對于軟件和硬件要求極高；3.快速定義：整個工廠的涉及成百上千的信號驅(qū)動，如何讓工廠按照預(yù)定的生產(chǎn)規(guī)則仿真運行起來。

利元亨擁有企業(yè)云—設(shè)計庫，產(chǎn)品涉及多個領(lǐng)域，有豐富機構(gòu)案例庫，快速構(gòu)建前期方案模型，提高建模速度；并且還有專職模擬快速處理軟件開發(fā)團隊20人，將100G模型壓縮至1G，壓縮100倍，標準隊伍28人，開發(fā)多個快速模型定義軟件。

“我們企業(yè)設(shè)計庫叫利元亨云，搭建三維模型庫非常快，跟搭積木一樣，另外我們有專業(yè)的技術(shù)團隊，有壓縮的模擬仿真軟件?！倍帕x賢如是說。

在3D工廠仿真的基礎(chǔ)上，利元亨進一步進行產(chǎn)線布局。在整個產(chǎn)線中，物流和工位節(jié)拍是最為重要部分，也是利元亨一直關(guān)注的部分。據(jù)悉，利元亨收集一千多萬條生產(chǎn)數(shù)據(jù)，建立了參數(shù)計算平臺，節(jié)拍計算準確度精度可達95%，并自動生產(chǎn)節(jié)拍表。

杜義賢指出，產(chǎn)線仿真運作關(guān)鍵技術(shù)點：1.物料流程仿真：模擬整個物料流轉(zhuǎn)過程，實現(xiàn)生產(chǎn)過程實時分析；2.工位節(jié)拍精度：多個運動部件關(guān)聯(lián)，驗證產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)拍是否符合要求；3.多設(shè)備銜接驗證：產(chǎn)線設(shè)備多物流銜接，合理分配各機臺的產(chǎn)能節(jié)拍、故障率等分析。這其中還涉及到設(shè)備元器件多樣化、控制方式多樣化、多系統(tǒng)交互。

在車間漫游模式下，通過人機交互的方式點擊虛擬設(shè)備按鈕，可以進入自動化設(shè)備數(shù)字同步階段。

在數(shù)字化同步上，利元亨數(shù)字孿生技術(shù)真正做到了虛實同步、數(shù)據(jù)同步和模擬換型：將3D模型與真實設(shè)備連接，實現(xiàn)3D模型跟隨真實模式運動，解決環(huán)境限制問題，提高設(shè)備運作過程可視化；設(shè)備運作過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)在3D模型上直觀的展示出來，以便于維護人員快速定位和判定設(shè)備問題，如設(shè)備報警；將新產(chǎn)品的換型參數(shù)導(dǎo)入3D模型，模型根據(jù)換型參數(shù)離線模擬設(shè)備動作過程，降低新產(chǎn)品換型錯誤導(dǎo)致?lián)p壞產(chǎn)品、設(shè)備碰撞等異常的發(fā)生。

現(xiàn)場，利元亨還展示了其數(shù)字孿生技術(shù)演示平臺，該平臺集成了云技術(shù)、移動app應(yīng)用、邊緣計算、機器視覺識別等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了讓客戶可以使用移動設(shè)備遠程下達需求訂單，設(shè)備可以根據(jù)訂單進行個性化產(chǎn)品生產(chǎn)，同時在移動端實施展示設(shè)備實際運行情況，讓客戶可以遠程查看定制產(chǎn)品整個實際生產(chǎn)過程，了解產(chǎn)品生產(chǎn)情況和進度。

在設(shè)備同步之后，利元亨建立了園區(qū)的數(shù)字化服務(wù)，實現(xiàn)了數(shù)字化車間的同步，園區(qū)發(fā)生的事情可通過3D模型進行展示。

在底層，利元亨做了一個數(shù)字化采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)有幾個特色：1、數(shù)據(jù)追溯可靠：提供殼訴回溯追蹤，原料、工序、設(shè)備、設(shè)計等可能不良原因的追溯查詢；2、生產(chǎn)調(diào)度：集成RGV的生產(chǎn)調(diào)度功能；3、功能豐富：包含實時監(jiān)控、生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析、報警統(tǒng)計分析等十余項功能；4、數(shù)據(jù)傳輸采集高效：兼容主流PLC通訊接口，穩(wěn)定高效率采集數(shù)據(jù)；5、安全可靠：通過指紋（人臉）識別操作人員的權(quán)限，并記錄其操作設(shè)備內(nèi)容；6、系統(tǒng)兼容性高：集成對接MES/制程排產(chǎn)/遠程運維等生產(chǎn)管理系統(tǒng)接口。

依托于掌握了集成智能方案所涉及的多個領(lǐng)域通用平臺技術(shù)，如工業(yè)機器人的多種應(yīng)用、視覺應(yīng)用、智能控制、信息系統(tǒng)、光學檢測、激光焊接等技術(shù)優(yōu)勢，利元亨專門為新能源、汽車部件、精密電子、軌道交通、安防行業(yè)提供數(shù)字化、自動化、智能化整體工廠解決方案。