智慧工厂建设方案（55页PPT）

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5G 工业物联网解决方案智慧工厂建设方案工业互联网与智能制造智慧工厂转型框架智慧工厂建设方案案例分享 02 03 04 01 目录工业互联网与智能制造 PART 01 1 加入星球获取更多更全的数智化解决方案工业互联网发展历程 8 世纪 60 年代到 19 世纪中期随着蒸汽驱动的机械制造设备的出现，人类开始进入蒸汽时代第一次第二次工业互联网 2012 年由 GE 公司提出，根据 GE 公司的定义，工业互联网是把人、数据和机器连接起来，是工业革命的第三次浪潮。由于综合成本上升、市场饱和、利润率低及发达国家“再制造业化”等内忧外患的影响，目前传统制造业发展面临诸多困境影响，工业互联网时代的来临成为必然。四次工业革命第三次第四次 19 世纪下半叶到 20 世纪初人类开始进入电气时代 , 并在信息革命、资讯革命中达到顶峰 20 世纪后半期人类进入科技时代，用电子和 IT 技术实现制造流程的进一步自动化现在基于信息物理融合，以互联网产业化，工业智能化，工业一体化为代表的全新技术革命为何需要智能制造整体经济压力行业竞争加剧用户需求变更 •中国经济增速放缓对所有行业都会有一个大的调整，这是一个巨大挑战 • 变化结构加快，强弱差距在拉大，智能物联变革，创新模式出现僵局化 • 用户需求越来越苛刻和个性化，源于数字化原生代已经成为未来消费趋势用户需求变更 • 用户需求越来越苛刻和个性化，源于数字化原生代已经成为未来消费趋势制造业成本高 • 中国制造企业的人均成本不断攀升，产能瓶颈非常明显为何需要智能制造：制造业的痛点和解决思路数据工业互联网厂外市场（设备）厂内市场（制造）打造差异化服务能力：服务响应能力技术服务能力产品维修能力备件支援能力提升产品研发效率：产品研制能力科技投入能力创新管理能力成果转化能力外场质量管理能力产品优化能力提升产业协同效率：供应商业务能力供应商质量管理能力物流服务能力供应商响应能力强化精益能力：降本增效质量提升能源管控精益管理塑造客户洞察能力：市场发展能力产品营销能力客户发展能力提升企业软件能力数字科技能力设备智能化提升产品客户数字粘性拓宽企业应收赛道打造智慧工厂，以数据赋能工业、赋能制造，用数据创造企业新的增长力！以工业互联网平台为新基座的智能化时代工业资源要素智能化时代，呼唤工业互联网平台作为新基座电子信息化时代，以 ERP 为核心的旧基座数据决策技术资源 • 流程型软件的业务流程数据 • IOT 数据带来新的数据源，动态的运营数字双胞胎成为可能 • 专家或行业头部公司积累的管理经验为依托，算数级决策 • 数据和 AI 驱动的建模和复杂决策能力 • IT 技术与 OT 技术平行发展，未能融合 • 深度融合 OT 与 IT 技术，并导入 AI 、区块链等新型技术 • 企业自身的产能为主 • 内部积累的专业知识 • 企业内部专家资源 • 动态内外部产能共享 • 知识软件化， • 知识可交易突破传统种种限制，有效提升工业资源和数据价值，制造业急需以工业互联网平台作为新基座，支撑整个智能制造的转型之路 • 全面实现工业数字化、网络化、智能化 • 从单体应用，到平台支撑的可扩展应用 • 从 IT 、 OT 平行发展，到 IT 、 OT 深度融合，融合 AI 、区块链 • 从服务核心企业，到服务整个产业链 1 2 3 4 带来的收益 … 智慧工厂转型框架 PART 01 2 智慧工厂转型之路智能化创新业务管控流程组织指标体系数字化研发数字化制造核心业务数字化智慧供应链数字化营销数字化售后管理体系重塑工业互联网平台数据运营中心数字基础数据采集技术创新数字化战略愿景智慧工厂整体建设框架 SCADA( 数据采集 ) ERP 供应商客户计划排产（ APS ）工艺 / 配方管理（ PLM ）采购生产执行（ MES ）品质管理（ MES ）设备管理（ MES ）追溯管理（ MES ）成品仓储（ WMS ）物料仓储（ WMS ）销售预测 / 订单管理 S&OP 数据建模智能配方、工艺交付订单物料采购订单原料库存原材料入库原料配方工艺生产订单库存客户订单销售订单成品入库 BOM 设定参数计数类 ( 产量等 ) 工艺参数 ( 温度、速度等 ) 状态类 ( 设备异常等 ) 检验类 ( 试验数据 ) 成本销售订单配件生产过程追溯 ( 工艺 , 产量 , 品质，机台，人员班次 ) 云平台（大数据）生产设备、检测设备、物流设备、仪器仪表、外围装置 ( 传感器、摄像头 ) 等采购订单采购计划报工不良品云平台下传上传以平台为核心，以精益管理为推手，搭建订单 - 生产 - 物流管控一体化管理平台智慧工厂建设方案 PART 01 3 智慧透明工厂解决方案 “ 管” 管理精益化 “ 控” 生产智能化领域解决方案方案描述智慧工厂解决方案设备数据透明化解决方案以云平台广泛的物联能力为支撑，连接全场景设备，建立以设备指标为基础的数据透明化 IT 与 OT 数据的融合，交叉分析，提供精益分析看板和工具，开展生产问题洞察和优化  设备 OEE 精益管理、能耗精益管理、工艺效能精益管理、成本精益管理、人员绩效精益管理、质量安全精益管理工艺优化解决方案质量智检解决方案基于设备 IoT 数据，使用 AI 大数据技术对设备健康状态进行建模分析，实现健康度评估，故障预测等基于知识图谱技术，建立设备工艺 “指导手册”，可以根据工艺问题现象，自动推理排查有可能的原因和解决方案。基于图像识别技术，实现产品质量质检的智能化自动化，自动别质量缺陷，提升产品质量 “ 看” 数据透明化三现数据透明化解决方案基于人员定位、视频监控、电子围栏、违规动作识别等，实现人员有效管理、针对人员你违规行为实时预警能耗数据透明化解决方案建立能源计量网络，基于能耗使用数据，提供多维度能耗指标分析，重点用能设备监控设备健康管理解决方案方案效益精益分析管理工具分析效率数据利用率运营成本节能降耗降低成本提高质量增加效率设备 OEE 提高质量增加效率约 10 倍 80% 以上约 10% 约 15% 约 15% 近 5% 约 10% 约 5% 约 3% 约 10% 降低成本约 5% 智慧工厂建设内容 – 5G 网络建设基于 5G 技术，统筹协调上下游各组网厂商及多层级组网产品，统一规划成品车间各工序流程中要素资源（设备、环境、能源、物流、安全、人员）的数据采集、网络传输、透传终端、边缘计算、虚拟专网、应用平台与工业 APP ，构建基于数据驱动的成品车间全要素资源物联网络体系和信息共享体系。某冶炼厂外围宏站部署示意图厂房内部 5G 网络部署示意图 5G MEC 智能联网示意图智慧工厂建设内容 –网关与设备数据采集智能物联网关 OS G1 G3 智能网关系列多 More 广泛普适的设备连接  多场景支持，智能研发、智能制造、智能服务、产业金融等多场景设备连接方案  多协议支持，覆盖主流的各种工业协议  多种上网方式， 2/3/4G/5G ， WIFI ， LORA ，卫星通信等快 Fast 快速交付 & 即时接入  即插即视，只需选择设备类型，一键实现设备接入  从提出需求到完成接入交付，最快仅需一小时  AI 自动识别设备状态好 Good 高可控的双向连接  毫秒级的实时数据采集  工控级的下行控制能力  高可用的持续运营能力  支持边缘计算、规则引擎、毫秒级数据采集、远程配置和诊断等省 Saving 极简化接入成本  “ 团购模式”为客户节省硬件成本  极简的可配置接入，节省客户实施成本  性价比最优原则智慧工厂建设内容– 数字孪生与全要素可视化 ERP MES 摄像头设备能耗交付管理生产管理质量工艺管理异常处理及定位综合业务订单可视化：订单履行进展、交付绩效指标库存状况、排产计划、库存绩效指标设备状态监控、环境监控、质量绩效指标质量工艺的预警与异常推送、故障远程诊断与定位关键指标呈现、交付与质量综合查询实时数据刀加工时间、刀加工次数、主轴转速、进给轴转速、加工周期时间等生产产量当班产量、本模产量、上模产量、总产量等运行状态加工、待机、故障、停机及各种状态持续时间能耗采集实时能耗、待机能耗、能耗统计以机床设备为例设备电子图册 IT+OT 数据智慧工厂建设内容 ——实时监控调度系统实时经济效益展示：从产能、电子线上化流程、运输、能源等方面系统自动统计和计算车间信息化系统带来的直接经济效益： • 统一协调调度自动化产线运行，相对于节省人力资源数量，提高生产效率百分比，按日、月、年展示； • 电子化流程替代传统线下流程，节省线下信息传输人力资源数量，节省纸张等传输介质数量，按日、月、年展示； • AGV 运输替代传统叉车运行次数，节省运输成本价值，按日、月、年展示； • 单位成品的电耗实时计算，按日、月、年展示； • 系统自动生成报表及表单数量，按日、月、年展示； • 系统运行产生的总经济效益按日、月、年展示监控调度经济效益展示示意图智慧工厂建设内容 ——设备健康管理与预测性维护设备健康管理与预测性维护主要针对成品车间各类设备、工业机器人、 AGV 等关键设备的关键部件进行故障预测性维护，通过云鲸工业互联网平台获取设备实时运行数据、工况数据、故障数据，并加装振动温度一体式传感器安装于设备表面，结合有线监测站采集振动温度数据，通过 5G 、有线、 WIFI 接入云鲸平台，将数据汇总至云鲸工业互联网平台，运行于平台的数据分析及设备模型软件可实现设备运行状态智能预警和故障原因诊断分析。基于大数据的设备健康实现架构设备健康实时展示界面 IOT 物联接入：边缘计算华为云平台物联数据分析身份识别用户管理接入与建模服务设备管理平台报警维修 AR 现场及远程作业 IOT 自动触发失效模式多端报修故障报告故障统计分析 APP 工单执行备件管理备件档案备件分类备件出入库备件库存备件申购运维分析人员绩效雷达故障分析维修分析保养分析知识库设备健康设备健康管理设备健康评估异常参数捕获异常参数展示参数特征分析设备维护 AR 现场及远程作业维保策略基于 IOT 点巡检基于 IOT 预防性保养周期性保养 APP 点巡检及执行设备档案设备台账资产分类设备履历设备组织设备洞察设备开动率大屏状态呈现设备健康呈现物联数据管理电流数据物联网关：报警数据采集物联网关：关键工况数据采集预测性维护样本积累数据积累算法丰富模型优化设备洞察报警：精准识别周期性维护预防性维护预测性维护目标实现设备的智慧运维和管理、降低人工依赖、保障生产连续性设备档案智慧工厂建设内容 ——设备健康管理与预测性维护功能架构智慧工厂建设内容——智慧能源管控系统生产过程综合监控（ IoT/ 实时数据库 / 外部系统接口）蒸汽网络管理氢网络管理水网络管理瓦斯管理电网络管理热电水务管理能源计量实时数据能源统计节点单耗能耗评价与对标结算数据能耗评价与对标作业计划约束能源需求用能计划配置计划约束能源综合管理采购 / 销售 / 考核根原因分析平稳运行状态监测与预警关键 / 单元 / 装置故障诊断报警管理风险分级风险分类风险数据库控制措施（工艺 / 设备 / 仪表等）过程安全管理绩效过程安全管理评估指标分解事件根原因数据分析操作管理计划跟踪制度规程变更 1 、能源供需计划管理根据公司生产计划、检修计划、能源消耗历史情况，编制能源供需计划，指导能源系统按照计划组织生产，向各生产装置提供所需要的能源量。为总厂生产计划的重要组成部分。 2 、能源生产平衡管理主要包含能源的安全生产和能源的平衡供应。全天候各个时段能源介质（包括煤、柴油、蒸汽、电力、各种水）供需平衡，不仅使生产调度系统有序运作，也保证了各装置安全稳定运行。生产部门一方面负责各种能源介质的生产，同时还负责各种能源介质的供应和调配。根据能源计划组织能源生产，充分挖掘产能设备的能力，使得各生产装置对各种能源的需求得以满足。能源中心根据瞬时能源供应情况，进行在线调整，确保连续供能。同时，根据各种能源介质的实际情况，合理调整，减少损失，提高能源的利用率，做到经济运行，降低能耗。 3 、能源实绩管理主要对各种能源介质实际发生量、主要用户的使用量等数据进行采集、抽取和整理，取得能源生产运行的实绩数据，反映各种能源介质生产、分配和使用情况，对主要产品能耗及总能耗、吨产耗标煤量、电能耗、煤能耗、万元产值能耗等综合能耗指标跟踪，实现能源结算、能源实绩、能源平衡的管理。 4 、能源质量管理加强对能源生产的质量监控，防止不合格能源发生，尽最大努力保证能源供应。同时，制定不合格能源隔离预案，保证能源质量符合用户要求。 5 、能源对标分析利用大数据分析技术，对历史数据进行分析，并根据公司生产与设备运行安排，进行各类能耗指标的对标分析，提高能源管理水平和效率。 6 、能源历史信息储存通过保存的数据不仅可以实施监控当下全公司能源消耗情况，也可以随时调阅往期生产数据与能源消耗数据，便于做出对标分析。根据往期数据，还可以为各装置优化运行提供参考。同时，对事故的应急提供了必要的方案；为事故原因的分析提供了基础数据。安全预警操作指导智慧工厂建设内容——数据资产管理系统元数据模型、数据挖掘、数据分析、数据共享平台：智慧工厂建设内容——数据资产应用：经营分析系统基于数据互通共享，实现精细化管控，提高经济效益。通过对经营数据、生产数据的整合、分析，实现集中管控，为经营分析提供数据服务，为决策提供全面的、精准的数据支撑。下图为示意图。￭生产分析展示本年度当前集团、各企业的的总体产能、产量、生产效率、产品质量、原材料等核心生产指标的完成值、计划值和偏差值，并能够分析产量及能效的变化趋势。提供生产分析的相关的指标数据，为对整个公司进行生产分析提供实时的数据支撑。￭经营分析展示本年度当前集团、各企业的多维度的各指标，包含产量、能耗、收入和成本等核心经营指标的的完成值、计划值、偏差值以及未来利润保证指导值，并且分月展示各月份的产量、原料消耗、燃料成本、总成本、利润等关键指标。￭燃料分析燃料管理监控页面展示当前分公司燃料库存量、收煤量、生产煤耗、采购计划量、标煤单价、收耗存台账，燃煤采购质量等相关指标。￭财务分析根据业务战略与财务制度，预测并监督公司现金流和各项资金使用情况，为公司的资金运作、调度与统筹提供信息与决策支持；根据各种财务报表，分析并预测公司的财务收益和风险，为公司的业务发展、财务管理政策制度的建立及调整提供建议；根据财务管理政策与业务发展需求，为公司财务决策提供分析支持。￭安全分析构建安全评价物元模型，按照供应安全、生产安全、设备安全、人员安全、重大危险源和环保安全五个维度，对集团下属企业进行综合安全指数评分，并根据分值大小进行排名。同时对关键报警指标进行预警分析，当存在报警风险时，及时发出预警提醒。智慧工厂建设内容——数据资产应用：经营分析系统系统提供用于生产监控及决策管理的各种相关报表，以生产、设备、经营等业务模块的现场采集数据为基础进行分类统计，反映现场生产状况等，并支持报表打印以及图表数据导出，为数据展现的多样化提供平台。支持业务报表（可根据用户需求定制化）  生产日报：站点日报、处理厂日报；  生产月报：生产合格率，质量异常分类统计；  经营台账：车间作业实绩统计、员工绩效统计；  设备报表：设备维修统计、设备保养统计；  …… 智慧工厂建设内容——数据资产应用：领导驾驶舱作为领导驾驶舱界面，综合展示生产运行的关键指标数据，中间以 GIS 地图方式展示站点的分布情况，当站点出现报警时，站名名称变成红色，并进行闪烁提醒。点击各站点名称，可进入到详细的工艺流程界面。两侧综合展示企业生产运行的关键指标数据，如销量趋势、关键设备运行情况、报警信息速览。智慧工厂建设内容 - 设备数据透明化智慧化应用：产线级 / 制造岛级的设备驾驶舱智慧工厂建设内容—— MES 系统：功能架构主数据计划管理生产管理质量管理设备管理仓储管理异常管理报表管理可视化看板  物料主数据  BOM  工艺流程  设计图纸人机料法环  生产开工及完工  生产作业指导书  关重件采集  图纸在线查询  人员绩效  计划同步  计划排产  计划下达  计划变更  计划跟踪  质量检验记录  关重件核查  不合格处置流程  质量分析报表  质量追溯  设备台账  设备维修  设备保养  数据采集  异常设置  异常提报  异常处理  异常追踪及分析  计划类报表  生产类报表  车间现场报表  质量类报表  设备状态报表  计划类看板  生产类看板  车间现场看板  质量类看板  设备状态看板  仓库管理  物料入库  物料出库  物料盘点条码管理  物料条码  设备条码  人员条码  工序条码工业互联网数据平台 MES 系统：主数据生产建模车间维护工作中心维护生产线维护岗位资源维护班组维护班次维护工厂日历维护产品物料维护产品工艺维护产品 BOM 维护工序维护工艺维护生产布局生产时间生产资料生产工艺生产时间用户资料生产