典型案例

工業互聯網優秀案例:和利時智能制造數字化車間——國產自主智能制造整體解決方案

  頻道:    發布時間:2017-04-10

自工業互聯網概念提出以來,全球產業界積極開展應用實踐和探索,新一輪科技變革和業務創新蓬勃興起,工業互聯網逐漸發展為重要的智能基礎設施、先進的生產力和新型的經濟形態。

和利時公司(HollySys)始創于1993年電子部第六研究所,是中國領先的自動化與信息技術解決方案提供商。公司主要從事自動控制系統產品的研發、制造和服務,核心業務聚焦在工業自動化、軌道交通自動化和醫療自動化三大領域。公司以“用自動化改進人們的工作、生活和環境”為宗旨,致力于提升客戶的生產效率和產品品質,并保障客戶的生產安全和降低能耗及排放。

和利時公司在二十余年的發展歷程中,始終堅持發展自主技術,走自主產品創新之路,為國家經濟建設和民生服務提供強有力支撐。在實施“中國制造2025”促進產業升級過程中,和利時公司提供從智能控制器、智能化裝備、自動化產線到生產監控系統、工廠管理系統、企業決策分析系統全套的智能制造整體解決方案,及咨詢、規劃、設計、實施、運維全方位、全生命周期服務。

“可編程控制器(PLC)制造數字化車間”是國家發改委2014年智能制造裝備專項,由和利時公司自主完成總體規劃、設計與實施,實現和利時電子工廠、PLC產品線全生命周期內的協同智能制造。

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用中國制造“制造中國”

采用和利時自主的 MESSCADAPLCMC等智能制造關鍵軟硬件產品和系統,實現“用和利時控制系統生產和利時產品”,并向制造企業推廣智能制造整體解決方案。

【提升國產自主大型PLC的產業化】

 “可編程控制器(PLC)制造數字化車間”是國家發改委2014年智能制造裝備專項,是針對我國自主大型PLC產業化的劣勢,通過全面實施智能制造提升大型PLC的研發、設計、制造和服務能力。

【建設全互聯智能工廠】

通過ERPMESWMSAGVSCADAPLC/MC間的無縫集成,優化制造過程信息傳遞,有效管控訂單、BOM、生產設備、倉儲、元器件、在制品和生產過程,實現生產計劃、執行和控制的閉環管理,增強生產的智能化和柔性化。

【多品種小批量、客戶定制,國產PLC發展之道】

實現全自動化PLC生產和全制造流程信息集成,有效減少原器件和產成品庫存、提高PLC產量和質量、降低制造成本,并實現多批次小批量及用戶定制化生產,從而提升國產PLC的市場競爭力,為更多的國產裝備安裝一顆“中國心”。

全互聯智能工廠

項目面向PLC制造全過程,針對銷售、制造、物流、管理、排產、質量、安全和節能環保各環節,綜合運用采集、檢測、識別、控制、計算、存儲、通信等新一代工業互聯網技術,構建一個全互聯、高效運轉的數字化虛擬工廠,實現物理生產的快速響應、高效集約、多品種柔性制造,通過為客戶提供更加靈活多變的個性化功能和服務提升國產PLC的競爭力.

【面向管控一體化的縱向集成構架】

和利時電子公司智能制造是一個縱向集成系統,可劃分成現場層、生產執行層和經營管理層三層。現場層主要有生產設備、工業機器人、掃描錄入設備、產線主控制器、立體庫房、AVG小車、視頻監控和精確定位系統等;生產執行層主要有生產監控SCADA系統、物料管理WMS系統和生產執行MES系統,以及分布在車間各處的看板系統;經營管理層主要有ERPCRMSCM

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1 PLC數字車間系統集成架構

主要內容有:

1PLC自動化柔性生產線。主要由智能電子看板、PCBA自動化生產線、自動化裝配測試線和自動化物流倉儲系統等四部分組成。

a)智能電子看板。采用和利時自主研發的數據集成平臺SCADA,實現對生產過程數據的實時采集和生產運行監控,應用于車間/工廠監控系統、生產線看板和手持移動終端。

b)自動化裝配測試線。主要包括PLCMC、裝配機器手、全自動測試設備、自動上下料及傳送裝置等。其中PLCMC和全自動測試設備采用和利時自有產品,其它通用設備外購。

c)自動化PCBA生產線。主要包括自動上/下板機、焊膏印刷機、點膠機、高速貼片回流焊機、波峰焊機、AOI/XOIRFID讀寫器等設備,具備雙向通信接口,接收來自MES的產品數據和生產調度指令,采集設備運行狀態。

d)自動化物流倉儲系統。主要包括物料識別、貨位管理、自動分揀、物料傳輸,以及立體倉庫和AVG系統等部分。

2)智能制造車間制造執行系統MES。采用和利時自主研發的MES,實現生產作業管理、批次管理、質量管理、設備管理和能源管控等功能。

3)企業資源計劃ERP。采用SAP R/3系統,實現訂單管理、供應鏈管理、生產計劃、庫存管理等。

4)產品數據平臺:采用配置管理數據庫系統管理電子CAD生成的BOMPCBA數據、機械CAD生成的三維產品信息和裝配數據等,實現版本控制并按照生產計劃的要求及時、準確地向生產線發放生產數據。

5)其它智能化系統:包括智能工業電視系統、室內精確定位系統、電能計量系統、X射線輻射監測系統、手持移動應用、增強現實系統等。通過各種物聯網、移動互聯網技術對生產、環境和人員全面感知,為實現基于大數據的精細化管理提供基礎支撐。

【基于CPS的全互聯架構】

運用信息技術對工廠中各類對象進行建模,采用最先進的通信方式和協議實現對象間的互聯互通,建設全互聯的工廠CPS系統。

信息流:數字工廠集成軟件平臺,基于OPC-UA工業標準,支持異構數據的集成,實現現場各類設備、各種系統的互聯,可擴充的業務邏輯建模,集SCADAAPSMESWMS、看板等生產管控功能于一體;采用智能看板、手持終端、云技術,用戶隨時隨地獲取生產信息;

物料流:物料、在制品、產成品、托盤采用條碼、二維碼、RFID,實現物流全電子化高效管理、產品質量生產可追溯性;

控制流:自動化裝配測試線采用工業機器人、機器視覺、自動上下料、信號自動加載測試及記錄系統、全自動打包裝箱機,實現無人化生產;

無線網:采用WiFiZigBeeUWB無線和POE以太網供電技術,簡化車間內網絡和電源布線,增強移動性;

安全:采用工業智能視頻分析系統(ICCTV)、室內精確定位系統(UWB),實現基于機器視覺和位置/軌跡的安全防護與監視。

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2 基于CPS的全互聯架構

【強大的自動化系統綜合集成平臺】

HOLLiSCADA系統軟件是和利時自主研發的自動化系統集成平臺,定義為安全、可靠、開放的工業平臺軟件,支持異構系統集成,可以將各種不同的設備、軟件和人無縫地集成為一個協同工作的系統,實現互聯互通和互操作,平臺主要包括工廠建模和應用開發工具、現場設備接入、工業數據服務、控制運算引擎、規則引擎、工作流引擎、大數據引擎和可視化展示等組件。

SCADA系統在工業控制領域傳統的角色定位為數據的采集與監控、提供開放的協議與第三方系統互聯、數據存儲和分布式計算等,但是隨著互聯網等新技術的飛速發展,SCADA不再僅僅限制在做數據提供者上,其與WebGIS、大數據、智能技術、云計算、移動應用、增強現實、物聯網等技術結合,構建企業數字化綜合運營平臺。

HOLLiSCADA不僅支持生產過程實時數據、報警、事件和歷史數據,還擴展了對產品數據、設備數據、設計數據、地理位置數據、音視頻多媒體數據的支持,實現與多種類型子系統的集成融合。系統提供快速二次開發功能,通過擴展實現HOLLiMES生產執行系統,支持特定行業的應用功能定制開發;支持C/SB/S方式的PC、移動設備、看板、大屏幕等多種圖形化展示方式,可以實現在異構環境下的協同制造、生產監控、生產調度和生產管理,適合于制造業智能工廠和數字化車間自動化集成應用。

PLC制造數字車間項目主要目的是為了解決協同制造能力、提高信息可靠性、提高生產效率、柔性制造、提高自動化管理水平、提高產品質量,是一個集數據采集與監控、生產調度、生產排產、生產監控、產品生命周期管理、能源管理、庫存管理、視頻監控、人員管理等功能于一體的高度信息化、智能化系統。SCADA在其中起著承上啟下的核心作用,對現場生產設備、產品、環境和人員進行實時監控;基于SCADA平臺之上構建MESWMS,實現車間生產集成管控;與CAD/PDMERP等系統進行對接,打通產品數據和企業經營信息。

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3 HOLLiSCADA綜合集成平臺

【全方位安全防御】

項目中綜合運用了以下措施和設備進行安全防御:

  • 防火墻:生產網與管理網之間、公司內網與外網之間
  • 堡壘機:賬號管理、身份認證、單點登錄、訪問控制、資源授權、操作審計等
  • 企業級安全殺毒軟件、安全漏洞升級
  • OPC UA :訪問規范采用標準安全模型,通過數字證書進行安全認證
  • 軟件系統:采用用戶權限、安全認證、數據加密傳輸和訪問控制
  • LK PLC/MC控制器:具有抗網絡攻擊設計

自主創新,合作共贏

【推廣中國自主智能制造解決方案】

本著開放合作共贏的目的,聯合更多有自主產品的國內廠商,首先在3C、家電等行業形成適合中國企業特色的智能制造垂直解決方案,實現用中國自主的智能制造方案實施“中國制造2025”,提升國產裝備制造業的競爭力。

【實施工業云服務】

針對廣大中小型制造企業普遍欠缺實施智能制造的資金、技術和人力這一事實,引入物聯網、云計算、大數據技術建設公共的工業云服務平臺,采用多租戶技術實現低成本線下實體工廠與線上虛擬工廠的雙向映射與對接,提供公共資源租用、供應鏈對接、運維服務外包等服務,助力中小制造企業的轉型升級。

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4  智能制造工業云服務

自主技術創新,高效柔性定制

【自主技術全面創新】

在自動化控制、生產工藝技術等操作技術(OT)之外,還大量采用物聯網、互聯網、移動互聯網、云計算和大數據技術等新一代信息技術(IT),并實現兩者的完美融合。

  • 采用自主軟硬件產品實現智能制造
  • 高度自動化裝備和生產流水線
  • 高效率車間倉儲與物流系統
  • 有線、無線多種通信網絡綜合運用
  • 綜合數據集成和業務開發平臺
  • 靈活的對象建模與業務邏輯編排工具
  • 信息流轉自動化和調度智能化
  • 多類型異構數據融合與綜合數據分析
  • 高效、柔性、協同制造
  • 支持云端部署,拓展應用范圍
  • 移動手持應用,隨時隨地獲取信息

【減員增效,柔性定制】

PLC為代表的智能裝備是我國制造業升級的關鍵設備,通過“PLC制造數字化車間”建設,可以有效降低PLC產品的制造成本、提升產品質量、降低庫存,提升國產PLC產品的市場競爭力。

和利時通過實施PLC數字化車間帶來的直接經濟效益如下:

  • 產品一次合格率達到98.5%
  • 產品返修率低于0.4%
  • 生產人員減少30%
  • 生產效率提升50%
  • 能耗降低10%
  • 產量達到100萬模塊/年,增加值2億元以上
  • 定制產品從需求確定到樣機制造完成時間小于2個月
  • 支持按訂單小批量經

 


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