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智能制造是企业转型发展的重要方向

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发表于 7 天前 | 显示全部楼层 |阅读模式

2018.11.5的中国上海,世界期待,万商云集,一片“四叶草”拉开了首届中国国际进口博览会大幕。国家展、企业展、经贸论坛、高新产品……, 3600余家企业,涵盖200多家世界500强和行业龙头老大。时尚智能&高端装备展区400多家全球顶尖企业参展,集中亮出其尖端成果。一系列高新技术的发布,提升了进博会科技含量,成为进博会最大亮点。这为企业转型升级,尤其中小企业走智能制造之路以新的启示。

一、智能制造是企业转型发展的重要方向

智能制造是全球制造业变革的重要方向,美国的“再工业化”计划、德国的“工业4.0”计划、日本的“新机器人战略”等等早已相继发布。在我国,随着人口红利的逐渐消失,日渐集中化、规模化的生产以及制造业需要高质量发展的诉求越发强烈,已成为推进智能制造发展的先决条件。自2015年5月,国务院颁布《中国制造2025》行动纲领以来,先后有《积极推进“互联网+”行动指导意见》、《关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见》、《智能制造发展规划(2016-2020年)》、《智能制造工程实施指南(2016-2020年)》等多项政策陆续出台,并于2016年展开智能制造试点示范工作。这一系列智能制造政策和相关优惠扶持措施相继出台,为制造业转型升级注入了强劲动力,成为全新的产业机遇和经济发展新动能。

二、智能制造体系新模式

智能制造涉及的技术和概念众多,但总体上可概括为四个方面:自动化、信息化、互联网化和智能化。随着技术的不断进步,越来越多的传统制造业开始利用智能制造技术对生产过程进行自动化改造升级。在智能制造模式方面,目前主要有离散型智能制造模式、流程型智能制造模式、网络协同制造模式、大规模个性化定制模式及远程运维服务模式等五大类,其基本要素条件有以下五个方面。

(一)离散型智能制造模式

1、车间/工厂的总体设计、工艺流程及布局均已建立数字化模型,并进行模拟仿真,实现规划、生产、运营全流程数字化管理。

2、应用数字化三维设计与工艺技术进行产品、工艺设计与仿真,并通过物理检测与试验进行验证与优化。建立产品数据管理系统(PDM),实现产品数据的集成管理。

3、实现高档数控机床与工业机器人、智能传感与控制装备、智能检测与装配装备、智能物流与仓储装备等关键技术装备在生产管控中的互联互通与高度集成。

4、建立生产过程数据采集和分析系统,充分采集生产进度、现场操作、质量检验、设备状态、物料传送等生产现场数据,并实现可视化管理。

5、建立车间制造执行系统(MES),实现计划、调度、质量、设备、生产、能效的全过程闭环管理。建立企业资源计划系统(ERP),实现供应链、物流、成本等企业经营管理的优化。

6、建立工厂内部互联互通网络架构,实现设计、工艺、制造、检验、物流等制造过程各环节之间,以及与制造执行系统(MES)和企业资源计划系统(ERP)的高效协同与集成,建立全生命周期产品信息统一平台。

7、建有工业信息安全管理制度和技术防护体系,具备网络防护、应急响应等信息安全保障能力。建有功能安全保护系统,采用全生命周期方法有效避免系统失效。

通过持续改进,实现企业设计、工艺、制造、管理、物流等环节的集成优化,推进企业数字化设计、装备智能化升级、工艺流程优化、精益生产、可视化管理、质量控制与追溯、智能物流等方面的快速提升。

(二)流程型智能制造模式

1、工厂总体设计、工艺流程及布局均已建立数字化模型,并进行模拟仿真,实现生产流程数据可视化和生产工艺优化。

2、实现对物流、能流、物性、资产的全流程监控与高度集成,建立数据采集和监控系统,生产工艺数据自动数采率达到 90 %以上。

3、采用先进控制系统,工厂自控投用率达到 90 %以上,关键生产环节实现基于模型的先进控制和在线优化。

4、建立制造执行系统(MES),生产计划、调度均建立模型,实现生产模型化分析决策、过程量化管理、成本和质量动态跟踪以及从原材料到产成品的一体化协同优化。建立企业资源计划系统(ERP),实现企业经营、管理和决策的智能优化。

5、对于存在较高安全风险和污染排放的项目,实现有毒有害物质排放和危险源的自动检测与监控、安全生产的全方位监控,建立在线应急指挥联动系统。

6、建立工厂内部互联互通网络架构,实现工艺、生产、检验、物流等各环节之间,以及数据采集系统和监控系统、制造执行系统(MES)与企业资源计划系统(ERP)的高效协同与集成,建立全生命周期数据统一平台。

7、建有工业信息安全管理制度和技术防护体系,具备网络防护、应急响应等信息安全保障能力。建有功能安全保护系统,采用全生命周期方法有效避免系统失效。

通过持续改进,实现生产过程动态优化,制造和管理信息的全程可视化,企业在资源配置、工艺优化、过程控制、产业链管理、节能减排及安全生产等方面的智能化水平显著提升。

(三)网络协同制造模式

1、建有工业互联网网络化制造资源协同云平台,具有完善的体系架构和相应的运行规则。

2、通过企业间研发系统的协同,实现创新资源、设计能力的集成和对接。

3、通过企业间管理系统、服务支撑系统的协同,实现生产能力与服务能力的集成和对接,以及制造过程各环节和供应链的并行组织和协同优化。

4、利用工业云、工业大数据、工业互联网标识解析等技术,建有围绕全生产链协同共享的产品溯源体系,实现企业间涵盖产品生产制造与运维服务等环节的信息溯源服务。

5、针对制造需求和社会化制造资源,开展制造服务和资源的动态分析和柔性配置。

6、建有工业信息安全管理制度和技术防护体系,具备网络防护、应急响应等信息安全保障能力。

通过持续改进,工业互联网网络化制造资源协同云平台不断优化,企业间、部门间创新资源、生产能力和服务能力高度集成,生产制造与服务运维信息高度共享,资源和服务的动态分析与柔性配置水平显著增强。

(四)大规模个性化定制模式

1、产品采用模块化设计,通过差异化的定制参数,组合形成个性化产品。

2、建有工业互联网个性化定制服务平台,通过定制参数选择、三维数字建模、虚拟现实或增强现实等方式,实现与用户深度交互,快速生成产品定制方案。

3、建有个性化产品数据库,应用大数据技术对用户的个性化需求特征进行挖掘和分析。

4、工业互联网个性化定制平台与企业研发设计、计划排产、柔性制造、营销管理、供应链管理、物流配送和售后服务等数字化制造系统实现协同与集成。

通过持续改进,实现模块化设计方法、个性化定制平台、个性化产品数据库的不断优化,形成完善的基于数据驱动的企业研发、设计、生产、营销、供应链管理和服务体系,快速、低成本满足用户个性化需求的能力显著提升。

(五)远程运维服务模式

1、智能装备 / 产品配置开放的数据接口,具备数据采集、通信和远程控制等功能,利用支持IPv4、IPv6等技术的工业互联网,采集并上传设备状态、作业操作、环境情况等数据,并根据远程指令灵活调整设备运行参数。

2、建立智能装备/产品远程运维服务平台,能够对装备/产品上传数据进行有效筛选、梳理、存储与管理,并通过数据挖掘、分析,提供在线检测、故障预警、故障诊断与修复、预测性维护、运行优化、远程升级等服务。

3、实现智能装备 / 0

三、智能制造扶持政策落地情况

在智能制造具体扶持政策落地方面,国家工信部首先实施了智能制造示范项目。目前,智能制造试点示范项目建设已完成3届,2017年工信部公示了98个智能制造试点示范项目,2018年还将新遴选100个左右试点示范项目,重点开展基础共性和行业应用标准试验验证,制定智能制造系统解决方案供应商规范条件,同时加大原材料、装备、消费品、电子、民爆等重点行业智能制造推广力度。全国多个省市陆续发布了智能制造相关扶持政策。

河北先后出台了《深入推进<中国制造2025>的实施意见》(冀政发〔2015〕42号)、《关于开展2016年智能制造试点示范项目推荐的通知》(工信厅装函〔2016〕270号)、《关于开展2016年河北省智能工厂和数字化车间认定工作的通知》(冀工信装函[2016]910号)、《关于开展2016年已建成智能工厂和数字化车间评定工作的通知》(冀工信装函[2016]1021号)、《河北省万家中小工业企业转型升级两化融合工作实施方案》及《河北省智能工厂和数字化车间评定标准》等一系列扶持政策。截至目前,全省已认定智能工厂4家,数字化车间96个,重点培育数字化车间34个,智能制造示范园区1家。

为进一步推动中小工业企业转型升级,河北工信厅出台的《河北省万家中小工业企业转型升级两化融合工作实施方案》,明确提出了推进智能制造建设的多项具体措施。将通过改技术、改工艺、改装备、改产品、改管理等方式,并以国内外智能制造先进水平为标杆,鼓励智能制造核心技术攻关和产品装备研发,鼓励企业普遍实施智能改造。在2018-2020年,每年将建设60家以上,到2020年共建设智能工厂或数字化车间200家以上。

四、河北智能制造奖励措施

根据工信部工作部署,智能制造将是未来中长期实现制造业与互联网融合,以及全面提升制造业竞争力的重要抓手。为此,工信部联合发改委、财政部等部委陆续推出一系列扶持政策和措施;同时还将通过试点示范等措施,面向重点行业的智能制造单元、智能生产线、智能工厂、数字车间建设,培育一批系统解决方案供应商,组织开展行业应用试点示范,形成一批融合发展行业的优秀解决方案并加以推广。中国制造2025将添百亿专项资金扶持智能制造。河北制定了一系列扶持政策,不断加大资金支持力度,以真金白银予以激励。

1、对认定为国家级智能制造试点示范企业,给予100万元以上奖励;

2、对认定为河北省智能工厂,给予90万元以上奖励;

3、对认定为河北省数字化车间,给予40万元以上奖励;

4、对达到或预计达到评定标准的,鼓励各县(市、区)在省奖的同时,再给予奖励。

5、组织第三方服务机构对企业进行重点帮扶。

五、智能工厂与数字化车间基本条件

(一)智能工厂

将产品、智能设备和信息技术三者在制造过程中有机融合,涵盖了对工厂(车间)制造的全流程,主要解决工厂(车间)从产品的营销管理、研发设计、工艺设计到生产制造、产品服务全业务过程的智能化。利用工业大数据、互联网+、工业云等新一代信息技术,在保障信息安全的前提下,实现经营、管理和决策的智能优化。

河北智能工厂评定的基本要求。

1、省内注册2年以上的独立法人;

2、固定资产总投资≥5000万;

3、上年度销售收入≥5000万;

4、设有信息化机构且制度健全;

5、有信息化发展规划且每年有修订;

6、智能化水平在同行业处领先;

7、研发设计CAD/CAPP工具普及率≥80%;

8、数控装备与生产装备总数占比≥50%,数字化车间达4级标准≥1个,或达3级标准≥2个; 

9、全面应用制造执行系统(MES)、设备联网与控制系统(DNC)及资源管理(ERP)系统,并实现“互联网+”协同制造。

(二)数字化车间

生产车间建立了设备之间的工业通信网络,可以充分采集生产现场的信息,与车间生产管理信息系统实现数据集成、分析,以及产品制造过程的可视化管理,产品信息能够贯穿于设计、制造、质量、物流等环节,实现产品的全生命周期管理,从而提高产品的生产效率及良品率。重点支持车间生产管理信息系统实现数据集成、分析,以及产品制造过程的可视化管理,信息能够贯穿于设计、制造、质量、物流等环节,实现产品的全生命周期管理,在降低运营成本、缩短产品研制周期、提高生产效率、降低不良产品率、提高能源利用率五个方面取得明显成效,并持续提升,具有良好增长性。

1、河北数字化车间评定的基本要求

(1)省内注册2年以上的独立法人;

(2)固定资产总投资≥500万;

(3)上年度销售收入≥2000万;

(4)设有信息化机构且制度健全;

(5)有信息化发展规划且每2-3年有修订;

(6)智能化水平在同行业处领先;

(7)研发设计CAD/CAPP工具普及率≥60%;

(8)数控装备与生产装备总数占比≥30%;

(9)已应用资源管理(ERP)系统。

2、河北数字化车间申报条件

(1)必须为已开工在建项目,项目应在2-3年内竣工,且须具有知识产权归属明确的核心技术,技术指标满足以下要求,并在竣工验收前完成有关主管部门对知识产权的正式受理。

(2)应由联合体的牵头单位申报

①联合体的全部成员单位必须是在国内注册、具有独立法人资格,运营和财务状况良好;

②联合体成员单位共同签署合作协议书,明确联合体组织方式和运行机制、成员单位责权利;

③应有承担新模式应用项目的实施方案和任务分工、联合体长期发展计划等。

(3)综合指标

生产效率提高5%以上,运营成本降低10%以上,产品研制周期缩短10%以上,产品不良品率降低5%以上,能源利用率提高5%以上。

(4)技术指标

①离散型智能制造总体设计、工艺流程及布局数字化建模;

②车间互联互通网络架构与信息模型,产品数字化三维设计与工艺仿真,建立产品数据管理系统(PDM);

③制造过程现场数据采集与可视化,现场数据与生产管理软件实现信息集成;

④车间制造执行系统(MES)、产品全生命周期管理(PLM)、企业资源计划(ERP)系统高效协同与集成,数据分析与优化;

⑤流程型智能制造总体设计、工艺流程及布局数字化建模,工厂互联互通网络架构与信息模型,生产工艺仿真与优化,生产流程实时数据采集与可视化,现场数据与生产管理软件实现信息集成;

⑥车间制造执行系统(MES)与企业资源计划(ERP)系统实现协同与集成。

(5)专利、软件著作权

申请1项以上发明专利,登记1项以上软件著作权。

(6)安全可控核心智能制造装备

提高智能制造所需“短板装备”创新应用水平,项目中至少采用3种以上核心智能制造装备的创新应用,核心智能制造装备如下所示:

①高档数控机床与工业机器人

数控双主轴车铣磨复合加工机床;高速高效精密五轴加工中心;复杂结构件机器人数控加工中心;螺旋内齿圈拉床;高效高精数控蜗杆砂轮磨齿机;蒙皮镜像铣数控装备;高效率、低重量、长期免维护的系列化减速器;高功率大力矩直驱及盘式中空电机;高性能多关节伺服控制器;6-500kg级系列化点焊、弧焊、激光及复合焊接机器人;关节型喷涂机器人;切割、打磨抛光、钻孔攻丝、铣削加工机器人;缝制机械、家电等行业专用机器人;精密及重载装配机器人;六轴关节型、平面关节(SCARA)型搬运机器人;在线测量及质量监控机器人;洁净及防爆环境特种工业机器人;具备人机协调、自然交互、自主学习功能的新一代工业机器人。

②智能传感与控制装备

机器人用位置、力矩、触觉传感器;高性能光纤传感器、微机电系统(MEMS)传感器、多传感器元件芯片集成的MCO芯片、视觉传感器及智能测量仪表、电子标签、条码等采集系统装备;分散式控制系统(DCS)、可编程逻辑控制器(PLC)、数据采集系统(SCADA)、高性能高可靠嵌入式控制系统装备;高端调速装置、伺服系统、液压与气动系统等传动系统装备。

③智能检测与装配装备

数字化非接触精密测量、在线无损检测系统装备;可视化柔性装配装备;激光跟踪测量、柔性可重构工装的对接与装配装备;智能化高效率强度及疲劳寿命测试与分析装备;设备全生命周期健康检测诊断装备;基于大数据的在线故障诊断与分析装备;新能源汽车动力电池专用工艺装备。

④智能物流与仓储装备

轻型高速堆垛机;超高超重型堆垛机;高速智能分拣机;智能多层穿梭车;智能化高密度存储穿梭板;高速托盘输送机;高参数自动化立体仓库;高速大容量输送与分拣成套装备、车间物流智能化成套装备。

(三)智能制造示范(园)区

重点支持方向,推进智能制造服务平台建设,落实智能制造以及协同创新、协同制造示范项目,加强智能制造创新示范企业和企业技术中心建设,培育智能装备制造商、成套设备提供商和整体解决方案供应商等方面,加快园区信息网络、平台、标准等智能制造发展基础建设,针对智能制造发展短板,推进核心技术装备、系统解决方案等关键领域突破,探索体制机制创新,完善智能制造发展环境。

六、企业需及时关注智能制造项目申报相关文件

国家及河北不断加大力气鼓励企业实施智能化技术改造,采用智能化设备和生产技术。着力支持基础条件好的企业利用互联网对接用户需求,采用个性化定制等智能制造技术或模式进行改造;在重点企业推广关键工序智能化、关键岗位机器人替代、生产过程智能控制、供应链优化、物流信息化、能源管理智慧化。省工信尤其将支持数字化车间和智能化工厂项目建设作为重中之重,紧紧围绕重点制造领域、生产关键环节开展试点示范,实施生产过程智能化专项行动,为企业转型升级增添动力,插上腾飞的双翅。2018年智能制造项目申报在即,相关企业需要及时关注最新政策文件出台。作为京津冀知名专业服务机构,蓝石咨询将为企业提供更专业的政策咨询与项目申报支持,帮助企业获得更多政策红利。

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