数字化车间建设中的 Al 应用场 景 陈卫东 北京数码大方科技股份有限公司 一级 指标 数字化基础 数字化管理 数字化成效 二级 指标 设备系统 数据 采集 信息 系统 信息安全 规划管理 要素保障 绿色 低碳 产品 质量 市场效益 采集 项 网络 建设 设备数 字化 设备 联网 数据 采集 信息 系统 网络 安全 数据 安全 规划 实施 管理 机制 人才 建设 3 日 △ 囤 首页 我的指派 指渡日惠 设备加工工艺优化： Al+IOT NC 文件指 派 设备树 · 名 设备库 机加车间 确数控车 01 CAXA 数码大 方 返 回 0 完成更新： can 工程师▽ 填 数控铣 合数控铁 1 a 群 国 CAXA 数码大方 贯通设计制造，促进提质增效 大模型

报警 投运率 盘点 技改 折旧 设计 采购 安装 运行 维护 报废 设 备 运行 罐 区 报表 智 能 装卸车 交接班 视 频 监控 计划制定 计划下达 执行追踪 本量利核算 车间完成率 装置完成率 产品完成率 能源计量差 异 物料计量差 异 橡胶浓度预 测 大机组运行 故障预测 聚烯烃反应 时长预测 干胶下料预 测 橡胶颗粒异 形、异色检 橡 测 胶块六面 异形、异色 考核 智能操作工 EMS 日数据 查询 生产综合大 屏 装置日志 调度平衡 自 控 投运率 调度大屏 联 锁 投运率 装 置 平稳率 操 作 平稳率 班收率 班产量 / 加工 量 车间本量利 设 备 台账 应急和协同 SPC 管理 采购质量管 危险源管理 理 过程质量管 动 设 备监控 supOS 数据源 supOS 采 集器 API ETL supOS 采 集器 API ETL 求差、最大、最小、平均 面向应用的流程解 异常报警管 耦 面 面向应用对象 京博石化 区域 车间 装置 向 对 象 的 纵 向 面向管理对象 管 控 安全环保域 质量域 设备域 生 产 管理域 经营计划域 操作优化 公共管理域 基础数据域 工艺技术域 项 目 管理 工艺卡片管

节能降本，提质增效 √ 指标：成本、效率、能耗、质量 根据 DT 实施的 6 个阶段， 在前三个阶段完成的基础上对性能指标进行系统优化与提升，包括： 效率、成本在全局系统上的优化 提升；能耗、质量在局部车间内的优化提升。 工艺算法模型 能耗算法模型 三维模型 IT\OT 模型 Stage1. 历史多元算法融合 Stage2. 孪生平台算法验证 Stage3. 孪生平台算法分析 (L5) 优化与提升 (L0) 最终目标 优化建议 全局优化与提升 基础建设 场景 5 以虚 优实 (L4) 立库车间 M O M 执 行 层 冲压车间 焊接车间 涂装车间 电池装配车间 总装车间 缓存流转区 数字孪生平台 pisx 基础建设 场景 1 基础建设 场景 2 局部优化 与提升 基础建设 人员绩效 能耗数据 人员数据 设备数据 托盘数据 库位数据 企业数字化 车间数字化 质量数字化 设备数字化 数字化中台 需求 及时性 损失现状 损失率 生产进度 瞬间停止 告警信息 KPI 指标 可视性 动态展示 异常告警 变化趋势 报表 年、季度、月、 周、日数据统计 下载 一级界面（车间） 二级界面（产线） 三级界面（报表） 告警弹窗 各指标模块的报表（图形

生产计划 生产订单 成本归集 财务 总账管理 资产管理 成本核算 设备台账管理 经 营 管 控 专 业 管 理 生产工艺 纺纱总工艺 车间分工艺 车间作业 各工序产量 计划执行 工艺变更执行 生产计划 生产总计划 车间分计划 检验管理 原料质量 半织品检验 产成品检验 在线检验 工资绩效 基建工资 质量工资 设备管理 设备维护 设备台账 生产安全 此次 XXXXERP 系统将使用 SAP 与 TEX-MES 融合方案， SAP 系统作为经营管控的核 心应用，主要管理财务成本、供应链业务。 TEX-MES 作为专业系统，主要管理生产 细化工作，包括工艺、车间作业等，具体功能架构如下： 序 号 模块 接口方向 传输频次 功能 功能描述 1 生产管理 SAP->MES 按需 生产订单下 发 已经下达的生产订单，传输至 TEX- MES 系统。 2 生产管理 物资管理模块业务流程清单（二） 公司代码 工厂 库存地点 3230 XXXX 3230 XXXX 3231 生产工厂 3231 生产工厂 仓储原材料库 仓储原材料库 车间原料库 车间原料库 车间成品库 车间成品库 。。。 。。。 采购组织 3000 XXXX 化学采购组织 采购组织 3000 XXXX 化学采购组织 … … 3233 销售工厂 3233 销售工厂 …

柔性包装 包装车间数字化建设，围绕生产计划、生产包装执行、车间物料管理、工艺过程 质量控制、设备生产过程管理、现场异常管控、产成品入库等应用场景为主线。 1 、对接上游 ERP 系统，进行计划排程，提高生产计划的合理性，提高生产计划排程的工作效 2 、通过生产工单管理，实现生产工单调度，工单执行进度的实时监控及生产报工； 3 、实现包装车间物料管理； 4 、实现包装车间生产过程数据的实时采集； 、实现包装车间生产过程数据的实时采集； 5 、对产线关键设备运行情况实时监控，提高设备维护工作效率； 6 、实现生产工艺过程质量管理，对生产质量进行持续改善； 7 、包装车间生产集成化，实现跨部门协同线上作业，提升供应链包装作业协同效率； 8 、通过包装车间中控室建设，实现包装车间虚拟仿真，数据实时展示，生产全局的可视化； 瓶盖赋码系统 纸板赋码系统 瓶标赋码系统 瓶箱关联一体机 ② 升级后实现防伪防窜货、营销活动、稽查等系统的打通与优化； 建立工厂与各个车间数据互联，形成企业与各车间之间云 - 边协同的运营管控结构 u 覆盖工厂和各车间的计划、生产、质量、库存、物流等业务，实现生产过程的科学统一调度和制造信息的透明可视化管理 u 工厂级、车间级、产线级、设备级可视化看板，实时统计各车间生产现状，为管理层提供决策依据 车间级展示： 车间总貌、车间产能分析、车间内设备状态、生产实况、质量问题、车间所有设备平均 OEE 、车间能耗 产线级展示：

有线组网 不易部署  建设及维护成本高 ，视频 存储量大，不易实时分析 问题  摄像头 资源利用率不高  车间入口、产线、仓库等区域 部署 80+ 路摄像头，视频监控  存储资源需求大，一周 15T  摄像头监控的数据主要用于问 题回溯 生产车间后台管理 工厂 中心云 GW-U/UPF AI 视频数据学习 动作分析 FPGA 加速 质量提升：漏检、错检、溢出等问题减少； 持续改进：数据驱动质量追溯与分析； 5G+AI 视频监测类 应用实践 1 ：视觉质检 涂装车间 冲压车间 物流超市 涂 胶 厚 度 质 检 白 车 身 间 隙 漆 面 缺 陷 监 测 焊装车间 车身 立体 库 过 程 装 配 质 量 检 查 冲压件 立体库 总装车间 下 线 装 配 防 差 错 物 流 来 件 质 检 下 线 整 车 间 隙 匹 配 监 测 优 物流：人车分流监测 5G+AI 安防成熟体系架构  基于 5G+AI 可以实时动态监控厂区、车间等场景特征，基于经验条 件、自学习条件比对，实现各类自动违规监测；  场景在空间上可应用于园区、厂区、车间等，在业务场景中可扩展 至安防、质量、标准化等。 车间：劳保用品穿戴监测 车间：安劳动记录监测 园区巡防 危险作业区域管理 涂装防护服穿戴监测 消防预警 冲压安全帽穿戴监测 焊总劳保用品穿戴

年度销售计划完成率 u 产品市场占有率 u 客户订单按时交单率 u 营业额增长率 u 毛利率 u 销售收入应收款占比 u 按时回款率 市场营销指标 （运营绩效） u 生产计划按时达成率 u 车间在制品率 u 设备稼动率 u 设备故障率 u 产品不良品率 u 全员劳动生产率 u 技改项目收益率 生产管理指标 （生产效率） u 采购计划按时达成率 u 采购成本趋势 u 供应商供货及时率 WCS 仓库控制系统 SRM 供应商管理系统 TMS 运输管理系统 HR 人力资源管理 销售管理 物料清单 工艺路线 MPS 计划 MRP 计划 产能管理 合同管理 生产订单 车间管理 采购管理 应收应付 库存管理 财务总账 固定资产 成本管理 需求管理 设计研发 生产、计划、运营管理 供应链管理 供应商寻源、绩效 招投标管理 采购订单协同 线索管理 商机管理 主计划员 主生产计划 （ MPS ） 物料 需求计划 计划订单 生产订单 滚动计划与订单释放 采购 / 委外计划 备料计划 完工报告 车间工序计划 工序报告 生管、物控 材料出库单 调拨单 产品入库单 齐套分析 计划层 车间执行层 工序执行层 粗能力计划 （ RCCP ） 能力计划 （ CRP ） 工艺路线 产能资源 能力检核，不足，调整 MPS 计划

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 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、 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

上海航天技术研究院，上海 201109） 摘 要: 我国航天领域的快速发展使得航天飞行器的品种和批量大幅增加，对其研制生产周期、成本和质量的 管控能力提出了更高的要求。基于当前航天飞行器加工、装配车间发展现状，提出面向未来多品种、大批量生产的 航天飞行器智能工厂发展思路和总体架构，并从资源动态组织、人机协同制造、质量智能检验和产业链高效协同等 维度分析智能工厂的关键技术，通过将制造技术与数字 通信作者：洪海波（1986—），男，研究员，博士，主要研究方向为数字孪生、数字化车间。 58 第 42 卷 2025 年第 2 期 刘骁佳，等：面向多品种大批量生产的航天飞行器智能工厂关键技术研究 设 备 、生 产 车 间 、生 产 流 程 等 深 度 融 合 ，实 现 自 动 化、信息化和智能化的一种车间运行模式，具有高 度协同、高效运营，快速重构等特点 ［3］。如何构建智 能工 、成 本 、时 间 等 多 个 因 素 之 间 平 衡 的 复 杂 挑 战 。 JEFFERSON 等 ［15］提 出 了 一 种 整 合 了 可 重 构 性 原 则、公理设计和设计结构矩阵的智能车间设计方法， 实现了从可重构需求到系统的有效转化，该方法在 飞机机翼的肋和桁条装配中进行验证，将每月最大 产能从 40 架提升至 100 架。CAGGIANO 等 ［16］通过 模拟退火算法，在数以千计的可行序列中找到了成

实现体质增效 文档管理 (SOP) 信息发送至操作员 支持所有文档类型 版本控制 ，减少错误 绩效分析 实时 OEE 分析 任意电子设备查看 安灯看板 动态排程 可靠的排程——基于车间实际情况 可靠的客户承诺 追踪 & 追溯 符合法律要求 综合、 详尽的追踪树控制 数据采集 插件式快速实施 机器连接 智慧工厂 . 数 据 智 慧 工作流设计 个性化工作流设计 的工厂可视化平台可对工厂内个车间的生产线、 相关设备、 工位等进行统 一管控 ，管控范围包括 ：生产线状态、 设备状态、 工位状态、 设备管理、 设备控制、 生 产计划管理、 事件预警、 生产分析等； u 通过平台可实时查看车间生产运行状态 ， 可通过平台直接控制相关设备、 查看相关状态； u 当出现异常时 ， 平台自动预警并进行预处理 ， 同时 , 通知相关工作人员处理 . 生产过程可视化、 车间势态数据化 按需配置看板编辑器 智慧工厂 . 数 据 分 析 、 可 视 化 看 板 智 慧 工 厂 . 设 备 效 率 O EE 分 析 产品缺陷标 准化 质量问题钻取 横向比较， 不同车间 / 生产线之 间 ，或者同一个型号 不同区域之间的生产 质量水平 智慧工厂 . 产 品 质 量 分 析 智慧工厂 . 生 产 运 行 透 明 化 智慧工厂 . 基 于 工 艺 的 效