智能工厂咨询诊断

       2021年发布了2项标准：《智能制造能力成熟度模型GB∕T 39116-2020》和《智能制造能力成熟度评估方法GB∕T 39117-2020》，对企业的智能制造成熟度分为了5个等级，即：一级（规划级）、二级（规范级）、三级（集成级）、四级（优化级）、五级（引领级），按五个能力要素、12个能力域、20个能力子域展开评估，每个子域也给出了所对应的1-5级评估要求和打分分值，企业可以根据自身的建设情况，对应到不同的等级要求上，然后给出分值，相对比较客观（流程行业和离散行业也分别给出了不同的要求），企业可参照此体系进行评估。 

 企业诊断与评估模型

       这份成熟度评估方法适应于大部分企业，相对会比较粗放一点，企业如果需要精细化的评估问题和诊断定位，需要对业务管理现状、数字化系统、自动化应用等方面进行精细化评估可以与华工赛百联系，华工赛百从2019年开始改造咨询诊断工作，目前已对近300家武汉市企业进行智能化改造咨询诊断工作，帮助武船重工、一冶钢构、湖北长江电气、嘉必优生物等多家武汉市行业头部企业实施成功的数字化转型落地，用新一代自动化、信息化、数字化、智能化技术、新工艺加持制造业，实现降本增效提质，创造制造新模式。

      智能工厂厂房设计

       智能工厂的厂房设计需要引入数字孪生的理念，通过三维设计软件进行建筑设计，尤其是水、电、气、网络、通信等管线的设计。同时，智能厂房要规划智能视频监控系统、智能采光与照明系统、通风与空调系统、智能安防报警系统、智能门禁一卡通系统、智能火灾报警系统等。采用智能视频监控系统，通过人脸识别技术以及其他图像处理技术，可以过滤掉视频画面中无用的或干扰信息、自动识别不同物体和人员，分析抽取视频源中关键有用信息，判断监控画面中的异常情况，并以最快和最佳的方式发出警报或触发其它动作。

某工业企业智能工厂的厂房布局

       整个厂房的的工作分区（加工、装配、检验、进货、出货、仓储等）应根据工业工程的原理进行分析，可以使用数字化制造仿真软件对设备布局、产线布置、车间物流进行仿真。在厂房设计时，还应当思考如何降低噪音，如何能够便于设备灵活调整布局，多层厂房如何进行物流输送等问题。

      智能产线规划

       智能产线是智能工厂规划的核心环节，企业需要根据生产线要生产的产品、产能和生产节拍，采用价值流图等方法来合理规划智能产线。智能产线的特点是：在生产和装配的过程中，能够通过传感器、数控系统或RFID自动进行生产、质量、能耗、设备绩效（OEE）等数据采集，并通过电子看板显示实时的生产状态，能够防呆防错；通过安灯系统实现工序之间的协作；生产线能够实现快速换模，实现柔性自动化；能够支持多种相似产品的混线生产和装配，灵活调整工艺，适应小批量、多品种的生产模式；具有一定冗余，如果生产线上有设备出现故障，能够调整到其他设备生产；针对人工操作的工位，能够给予智能的提示，并充分利用人机协作。

       设计智能产线需要考虑如何节约空间，如何减少人员的移动，如何进行自动检测，从而提高生产效率和生产质量。企业建立新工厂非常强调少人化，因此要分析哪些工位应用自动化设备及机器人，哪些工位采用人工。对于重复性强、变化少的工位尽可能采用自动化设备，反之则采用人工工位。

      精益生产管理

       精益生产的核心思想是消除一切浪费，确保工人以最高效的方式进行协作。很多制造企业采取按订单生产或按订单设计，满足小批量、多品种的生产模式。智能工厂需要实现零部件和原材料的准时配送，成品和半成品按照订单的交货期进行及时生产，建立生产现场的电子看板，通过拉动方式组织生产，采用安东系统及时发现和解决生产过程中出现的异常问题；同时，推进目视化、快速换模。很多企业采用了U型的生产线和组装线，建立了智能制造单元。推进精益生产是一个持续改善的长期过程，要与信息化和自动化的推进紧密结合。

      智能物流规划

       推进智能工厂建设，生产现场的智能物流十分重要，尤其是对于离散制造企业。智能工厂规划时，要尽量减少无效的物料搬运。很多优秀的制造企业在装配车间建立了集中拣货区，根据每个客户订单集中配货，并通过DPS(Digital Picking System)方式进行快速拣货，配送到装配线，消除了线边仓。

下料车间集中分拣区规划

       离散制造企业在两道机械工序之间可以采用带有导轨的工业机器人、桁架式机械手等方式来传递物料，还可以采用AGV、RGV（有轨穿梭车）或者悬挂式输送链等方式传递物料。在车间现场还需要根据前后道工序之间产能的差异，设立生产缓冲区。立体仓库和辊道系统的应用，也是企业在规划智能工厂时，需要进行系统分析的问题。

      信息化规划

       企业信息化规划是为了促使业务管理程序更加合理，从而有助于增强企业的快速反应能力；为了促进企业资源的合理高效利用，使其在现在资源条件下达到最佳利用效果，求得最大的经济利益。

       建立企业信息化规划需要考虑全局性，构建一个可拓展、具有张力和弹性的基础协同架构，解决在网络环境下业务集成的需要，将应用程序和不同服务，通过这些服务之间定义好的接口和协议对接起来。

       需要设计三层平台支持整个企业信息化，三层平台分别是---硬件支撑平台、软件支撑平台、应用系统平台。硬件支撑平台是整个信息化的基础，软件支撑平台是信息系统应用的支撑，应用系统平台是企业实现管理信息化的手段。

       应用系统平台应部署四个层面的应用：运营层、管理层、决策层、呈现层。各层部署的应用最终集成在企业信息化建设平台，综合运用现代管理技术和信息技术，实现企业内的管理、经营、决策等各方面的总体集成，从而实现企业信息化规划的目的。

      数据采集

       生产过程中需要及时采集产量、质量、能耗、加工精度和设备状态等数据，并与订单、工序、人员进行关联，以实现生产过程的全程追溯。出现问题可以及时报警，并追溯到生产的批次、零部件和原材料的供应商。此外，还可以计算出产品生产过程产生的实际成本。有些行业还需要采集环境数据，如温度、湿度、空气洁净度等数据。

       企业需要根据采集的频率要求来确定采集方式，对于需要高频率采集的数据，应当从设备控制系统中自动采集。企业在进行智能工厂规划时，要预先考虑好数据采集的接口规范，以及SCADA（监控和数据采集）系统的应用。不少厂商开发了数据采集终端，可以外接在机床上，解决老设备数据采集的问题，企业可以进行选型应用。

      设备管理

       制造企业在规划智能工厂时，必须高度关注智能装备的最新发展。机床设备正在从数控化走向智能化，实现边测量、边加工，对热变形、刀具磨损产生的误差进行补偿，企业也开始应用车铣复合加工中心，很多企业在设备上下料时采用了工业机器人。

设备管理系统

       未来的工厂中，金属增材制造设备将与切削加工（减材）、成型加工（等材）等设备组合起来，极大地提高材料利用率。除了六轴的工业机器人之外，还应该考虑SCARA机器人和并联机器人的应用，而协作机器人则将会出现在生产线上，配合工人提高作业效率。

      能源管理

       为了降低智能工厂的综合能耗，提高劳动生产率，特别是对于高能耗的工厂，进行能源管理是非常有必要的。采集能耗监测点（变配电、照明、空调、电梯、给排水、热水机组和重点设备）的能耗和运行信息，形成能耗的分类、分项、分区域统计分析，可以对能源进行统一调度、优化能源介质平衡，达到优化使用能源的目的。

       同时，通过采集重点设备的实时能耗，还可以准确知道设备的运行状态（关机、开机还是在加工），从而自动计算OEE。通过感知设备能耗的突发波动，还可以预测刀具和设备故障。此外，企业也可以考虑在工厂的屋顶部署光伏系统，提供部分能源。

      数据可视化

       数据大屏是当前流行的数据可视化工具，它将工厂、车间、仓库、实验室的关键业务指标以可视化的方式展示到大屏上，不仅能让生产人员快速从繁杂的业务数据中找到目标数据，还可以对决策者起到辅助作用。随着可视化时代的到来，规模化生产的出现，华工赛百不断更新HG-BI工业大数据可视化平台。

       对于数据可视化，很多人会理解成页面设计，认为没有什么难度。如果在单纯的技术层面解读也许没有问题，但更多的价值是数据维度的设计，这些并不是技术难度，而是业务难度。这其中核心的价值是数据分析的结果是否有用，图表分析目的是让更多的人看得懂，分析维度的准确更加重要。所以，单纯的数据呈现已经不能满足当前的需求，数据可视化，要从业务角度、技术角度、交互角度、美术设计角度、算法角度综合考虑。