一、引言
智能工厂在工业界和学术界得到了巨大的发展和深入探索[1-3]。智能工厂的基本特征是将柔性自动化技术、物联网技术、人工智能和大数据技术等全面应用于产品设计、工艺设计、生产制造、工厂运营等各个阶段[4]。发展智能工厂有助于满足客户的个性化需求、优化生产过程、提升制造智能、促进工厂管理模式的改变 [5]。
汽配行业智能工厂的系统设计，要以汽配企业的行业特色为背景，实现从订单下达到成品的整个生产过程透明化管理，满足生产加工过程全流程可质量追溯，存在工厂与组织间计划协同、生产协同、业务频繁等现实要求，企业必须持续改进自身供应链和生产方式，以满足不断变化的市场需求。
二、智能工厂实践
2.1 需求分析
汽配企业采用工业互联网智能工厂解决方案，实现了全新工业网络基础架构的升级改造，提升了整个网络构架的高效性和可靠性，为实现数据透明工厂打下重要基础。应用需求包括：
(1)产业链协同要求高。以家用汽车为例，主机厂每生产一辆汽车，就会牵扯到1500~2000个零部件。而先进的整车装配线，几分钟就会下线一辆汽车，最快的生产线一分钟就下线一辆汽车。这就给下游的一级配套商以及二级配套商提出了很严苛的要求。如何保证从主机厂到一级配套企业再到二级配企业的物流、信息流、资金流高效地运行是一个很大的挑战。
(2)品种多、数量大、追溯难。很多汽配企业生产的零部件有上千种，每种产品的每天生产数量可能会有上万件。如果采用传统方法，很难做到实时计划、实时生产数据采集、实时物流监控。特别是零部件供应及内部物流管理工作量大，易造成生产缺料、物料上线不及时、库存积压等问题。物联网技术的发展为这种要求提供了可能。
(3)精细化管理难。从时间节拍上看，整车厂的生产节拍是分钟级，零部件厂的生产节拍要控制到秒级。从管理粒度看，过去仅能管理到班次、班组，现在要考核每台设备的OEE、每个人的生产效率，甚至到每台设备的毫秒级工艺参数监控。
2.2 总体要求
本项目建设一套面向汽配企业智能工厂系统，实现车间精细化、可视化、智能化管理。对本系统提出的技术指标如下：
(1)实现产品生产过程的全流程管理，从ERP接收生产计划为流程起点，以产品加工完成入库、发货为流程终点；支持生产表单的数字化；
(2)实现产品全生命周期的数据采集、存储、分析、统计、搜索功能；实现数据的自动化、智能化、便捷化采集及集中保存和共享；
(3)实现产品全生命周期全要素的质量追溯，支持从产品追溯到材料，也支持从材料追溯到产品；
(4)实现与供应商的在线协同，在线接单、发货、收货、信息交互、绩效发布等。
2.3 智能工厂架构设计
主要建设内容包括：
(1)建立基于5G私有云的智能化车间IoT体系架构，建立设备异常实时采集、检测机制，进行设备OEE核算；对不同参数进行限值设定，进行设备故障统计分析。同时将实现生产进度的实时监测，通过采集设备运行的指令号，获知当前加工的产品型号、加工数量，对生产进度进行统计、反馈。
(2)建设生产执行管理系统，构建生产管理、设备管理、质量管理、文档管理、物料批次管理、仓储管理、生产调度等功能，对数据资产、数据流动、数据采集环节统一调配管理，实现车间精细化、可视化、智能化管理。
(3)建设产业链协同平台，通过平台与主机厂、设备供应商、二级供应商、物流公司及劳务公司多维度互联，实现订单自动导入、便捷采购、人力协同、智慧物流等功能，提升订单准确性、财务核算效率，降低生产成本，增强产品可追溯性，提高企业对高端汽车零配件的供给服务能力，促进产业链高质量发展。
(4)建设企业工业数据管理系统，通过将设备采集的工作信息与订单信息、工艺数据相关联，打通PLM、MES、ERP等系统信息互联，进行工业大数据梳理、清洗、分析与挖掘，构建知识图谱和算法数据库、工业机理库，将工业知识进行沉淀和复用，形成企业新能力。
(5)基于工业互联网平台的工业APP应用系统，开发应用覆盖维修与生产、质量巡检、综合管理等全过程的工业APP，以实现轻便快速的数字化管理。智能工厂总体架构如图1所示。
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