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离散型制造企业智能车间建设方案 一、项目简介 针对产品的研发、生产及销售环节，为X公司打造离散型智能制造试点示范项目，建立了企业资源计划系统（ERP）和全生命周期产品信息统一平台,车间制造执行系统（MES）、产品数据管理系统（PDM），多个生产车间和工厂的总体设计、工艺流程及布局建立了数字化模型，并进行模拟仿真，实现规划、生产、运营全流程数字化管理。应用数字化三维设计与技术进行产品、工艺技术与仿真，并通过物理检测与试验进行验证与优化。利用工厂内部网络架构完成MES系统与ERP系统集成，对智能装备和机器人实现互联互通。新增工业机器人20余台，引进智能数控设备189台/套，形成智能制造车间13个，实现生产、计划、质量、设备、工艺、设计的全过程闭环管理。该项目相比改造前生产效率提升了35%，产品研发周期缩短了50%，减少人员343人，污水排放减少了30%，产品合格率提升到98.6% 二、项目系统模型 本项目基于离散型制造企业实现生产车间自动控制设备和MES的互联，对生产过程人、机、物料，生产计划及任务执行情况和在制品质量信息等数据进行实时采集，并与企业管理信息系统进行交互，实现信息数据的协同应用，面向车间制造资源和产品质量信息的数据采集和协同应用，构建基于制造物联的车间级生产过程数据管理体系。 图1 车间智能制造设计模型 企业信息系统模型充分考虑综合集成。阶段性是制造企业信息系统的一个特点，所以考虑逐步实施和应用，因此系统在设计和建模方面更多的只是考虑系统本身的功能，即重点是如何满足企业当前的需求，并且由于各个系统的供应商不同，造成各个信息系统是异构的。制造业信息系统在他们的模型中不考虑与其他信息系统问题的综合一体化集成问题，因此企业业务的信息模型很难支持与未来其他系统的综合集成，故制造系统是根据自身的特点进行信息系统的设计、建模和实现离散制造。将设计层面的PDM、工艺层面的CAPP、计划层面的ERP、车间层面的MES 等生产全周期所涉及到的系统进行统一集成并构成集成框架。 图2 异构制造系统集成建模框架 PCB 制造车间的设备数量和设备种类（机器类型不同、制造商不同 、自动化程度不同）较多，每天所生产的型号款数、工装夹具、物料种类繁多等特点，每一个因素都将影响到生产效率和品质，为此，公司增加完整的管理系统来协助，在现场管理中，以设备为主导，保 证大程度地让设备有效运转起来，减少设备的停机等料时间，以至于在合适的时间生产合适的产品。 生产过程实时监控功能的研制开发是根据监控和管理的需要、开发应用的实践，不断充实和完善的，企业在产品选型时也须根据本公司实际情况确定所需功能套件。实时流程监控模块作为实时工艺流程图监控画面的组态工具，具有强大的功能，其主要特点是：强大的图形组态图形库，方便生成各种内容丰富、界面友好的图形画面；与多种数据库无缝连接，通用性强，节约投资，方便系统扩展。实时流程监视以控制系统原有画面风格为基础，同时添加了新的功能，智能工厂系统访问客户可通过Web 浏览器访问与控制系统相同的绝大多数实时监控画面，但不允许通过任何方法对控制系统进行任何操作。由于智能工厂系统接入了全厂各个控制系统的实时数据，因此可以增加更多控制系统所没有的组合画面，以体现智能工厂系统的数据整合优势。流程图可上直观的显示设备流程图、各设备的状态及各节点的数据。用户可在流程图中对各子系统的运行状态进行直观的监视。 三、项目建设方案 （一）先进设计技术应用和产品数据管理系统（PDM）建设 针对制造物联产生的数据实时性和动态性，除了对制造资源的固有静态特性进行数据模型描述之外，还进行制造资源在生产过程中的状态数据描述，并通过对数据物理域能力域和状态域的分析进行基于对象封装的语言EXPRESS 描述和表达。由于STEP 在数据模型描述方面建立在EXPRESS 语言的基础上采用具有数据结构描述及数据约束条件表达能力的EXPRESS 语言图形描述方式进行数据模型的表达。 图3 产品数据管理系统（PDM）的整体架构图 设备数据模型主要通过基本属性、工作状态、制造能力和维修记录等方面进行静、动态结构化描述。人员数据模型围绕员工的基本信息、职能技能方面进行描述。并进行任务状态的结构化描述，关联任务岗位设备编码及在制品编码完成实时制造数据元与人员数据的动态映射，实现人员数据的动态描述。任务数据模型的状态域描述对在岗工人编码、设备编码、工艺、在制品编码进行关联，进行状态数据元的实时动态描述。 图4 制造资源数据模型 图5 任务资源数据模型 图6 产品数据管理系统（PDM）的整体架构图 在制品数据模型承载了构成产品的属性参数，包括原材料、产品名称、批次以及结构成分比重等基本数据。结构化描述了在制品相关的状态数据，包含生产过程中的任务状态、工艺状态、工序状态、