研华助力打开制造车间生产过程的“黑箱”

    近年来，智能制造热潮席卷神州大地，这既是工业4.0热潮的延续和“深度本地化”，又是《中国制造2025》推进过程中最大的热点。尤其是在电力装备行业，很多大中型制造企业开展了相关实践，还有众多企业在跃跃欲试。增加智能装备、建立智能产线、推进智能物流，减少人工，成为很多制造企业的共同选择。

    然而实际上这并不容易，制造企业车间管理依然存在很多的盲区，车间现场到底是怎样的状况？生产计划的执行是否到位？产品追溯的体系是否完善？如何实现生产数据的实时自动采集？车间人员如何调度、管理？设备的实时使用状态如何？……制造过程的“黑箱”已经严重束缚了现场管理以及智能化水平的提升。

    在这种趋势下，作为国内领先的成套配电设备企业，宁夏力成电气集团有限公司于2016年获得由国家扶持的智能制造示范项目资金支持，投入发展电力装备智能制造新模式工厂，通过导入和改善MES、PLM、ERP等系统，引进机器人、高端数控机床、柔性线等先进装备实现精益生产，与研华科技合作利用先进物联网技术，实现制造信息的全面感知采集应用，最终结合智能化电力装备发展趋势，共同打造基于云端的工业物联网服务模式，无疑为制造企业推进智能制造带来了新的思考与借鉴。

让智能下沉到车间

    宁夏力成电气集团有限公司成立于1995年，是大型高、低压成套配电设备生产企业，原国家电力部、机械工业部确定的高低压成套开关设备定点生产企业和国家经贸委“两网改造”重点推荐企业，中国电器工业协会高压开关分会常务理事单位，2009年被评为 “中国电器工业最具影响力品牌”。

    2016年6月，力成电气以“智能配网成套开关设备数字化工厂建设”课题入围了工信部智能制造综合标准化与新模式应用项目。在推进企业走向智能制造的过程中，力成电气首先进行了顶层设计，通过与达索合作采用产品数字化三维设计与工艺仿真，结合激光高效选区熔化金属增材制造和光固化成型、融沉积成型非金属增材制造等先进技术手段，建立数字化研发设计体系以缩短研发周期。

    可是万丈高楼平地而起，产品研发设计数字化后还需要智能化的生产方式，这其中智能化装备与实施层，即硬件层是力成电气未来智能化工厂的基础。由于力成电气原有的系统落后，生产装配的整个过程如同封锁在一个“黑匣子”中，无法满足企业精益生产的要求。因此，摆在力成电气智能工厂建设的一个问题是，如何在车间层面将生产过程中各种数据流进行采集并加以利用，将这些信息延伸到工厂的自动设备、质量管理、供应链、成本控制，物流管理等各个环节，从而实现管理效率和资源配置的最优化。

使数据“翩翩起舞”

    千里之行，始于足下，力成电气深知底层自动化建设是整个数字化工厂的基础。因此，力成电气希望所选择的数据采集系统除了是一个适合输配电装备行业并且具有稳定性和成熟性的产品之外，还应该具有强大的服务能力，去跟各个系统之间对接。此外，还应该具备一个较高的性价比。

    经过挑选与考察后，最终力成电气邂逅了研华科技。经过详细的沟通，研华科技认为力成电气智能工厂底层建设的核心是如何实现数据的采集、集成与可视化。在具体实施中，研华首先对力成电气的生产模式和特点进行了梳理，明确需要采集的底层智能化装备的核心运转数据究竟有哪些，如能源数据、设备运行数据、质量检测数据、物料识别数据、工艺加工数据等，对缺失的数据环节通过添加数据采集卡与现场看板实现对所有设备运行情况可视化、报警提示与处理等。

    其次，研华发现力成电气包括开关柜装配线、断路器装配线、钣金加工线等多条生产线和立体仓库、AGV等，这些设备和产线由不同的供应商提供，如同“八国联军”缺乏统一的标准。因此，研华通过数据采集网关实现异构设备之间的协议转换，统一接口实现异构设备的数据采集，以可编程的自动化控制器提供开放式开发架构，将控制、信息处理及网络功能整合至单一控制系统中。

    最后，为实现车间生产的透明化、有序化，研华为力成电气构建了中控室，通过WebAccess数据采集平台实现上下层数据的连接，全面监控与指导公司的生产管理，包括生产计划、车间作业、设备管理、能源管理、质量管理等。未来还将借助WebAccess实现基于云端的数据分析与管理，借助数据挖掘和大数据分析等技术，实现数据中知识规则的提取，进而打造成一流的配电产业制造基地。

对生产一目了然

    系统上线后，研华产品各功能模块都按照预期目标发挥着作用。在力成电气看来，系统上线后最大的好处就是将原有的一些琐碎的手工记录，产品信息、沟通信息变成了数据流的信息，实现了生产的透明化。一方面，通过构建完整实时的数据采集系统，力成电气能够及时了解车间工人的作业情况、产品的生产情况以及质量状况，打开生产过程中的“黑箱”，提高生产过程的透明度。

    另一方面，以生产数据作为基础建立的中控室，帮助力成电气洞悉了生产制造全过程，犹如企业的智能化决策指挥中心，不仅为管理层分析决策提供支持，还可以对过往生产异常问题原因进行数据分析、溯源，为持续改善提供依据。

    值得一提的是，力成电气一直强调对于“人”的管理，本次系统上线后，对现场工人的绩效考核也更加明确，通过数据采集提高工时统计的准确性，在绩效考核时有更详细的数据支撑。

他山之石可以攻玉

    对于本次项目的顺利实施，研华工业自动化事业群智能制造行业经理谢波认为MES 系统实施需要CIO既能“识大体”又能“知小节”。他解释“识大体”是指企业信息化管理者拥有高屋建瓴、统筹全局的能力，因为MES在整个项目过程中与很多系统在功能上有一定的交叉重叠，企业需要理清系统之间的关系，划清系统之间的边界，才能确定MES系统的需求。“知小节”是指信息化管理者对企业本身生产工艺和实际业务有深刻的理解，他表示有的企业在提出 MES需求时，往往比较宽泛，缺乏针对性，甚至将目标与需求混为一谈。如对追溯管理的需求，企业对需求的描述往往停留在“系统需要提供追溯管理的功能”，如若有一个“要实现对原材料、产成品、生产操作过程、生产组织、过程质量、过程工艺参数等的追溯”的具体功能描述，未来系统实施将顺畅许多。

    在谢波看来，输配电设备主要应用于电力系统和工矿企业的电能传输和电能控制等，影响电网的建设、安全与可靠运行，特别是高压输配电设备属电力发展的重大关键设备，也是国家能源战略和装备制造业领域中的重大战略。作为《中国制造2025》推进的8大产业之一，我国输配电装备产业与国外相比，企业在研发设计、仿真验证、制造装备与制造过程的数字化智能化方面还存在较大差距，特别是各应用系统间大多采用基于BOM信息的自上而下的单向数据级的集成，缺乏自下而上的实时数据反馈以及打通产品全生命周期数字化的物联传感系统以及基于工业数据的研究分析和应用的方法、工具和手段。“在电力装备企业智能化转型的关键时期，研华将充分发挥行业平台的优势与作用，以领先的产品、技术与服务赋能客户，在提升企业底层智能水平的基础上循序渐进，积极、稳妥地推进智能制造，助推电力装备行业乃至整个中国制造迈向更高的阶段。”谢波总结道。