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工厂自动化建设方案范文1
施耐德电气为能源与基础设施、工业、建筑、民用住宅四大核心市场提品、软件、系统以及服务。它拥有三大国际著名品牌：梅兰日兰、美商实快电力和TE电器，在全球约190个国家拥有近105000名员工。以及大约13000个分销点，2006年全球销售额约137亿欧元。在工业自动化领域，施耐德电气的产品、设备和服务涵盖了从传感器和紧急按钮到装瓶生产线的通讯系统等广阔范围，其在物流领域也有较多的应用。
记者：机械制造行业的工厂自动化系统一般由哪些硬件和软件构成?
王新华：机械制造行业的工厂自动化系统一般由上位机监控、控制器、传感器、执行机构、人机对话、总线产品等软硬件组成。其中，上位机监控往往采用工业计算机系统，涉及的软件为监控软件，如施耐德的Vejio Citect软件；控制器通常采用PLC，也有采用如专用控制器、嵌入式控制器等；传感器的种类很多，如限位、光电、接近、液位、温度等；执行机构包含各类机构，如液压、电动机、电磁阀及它们的驱动系统；人机对话除了常用的按钮指示灯产品外，还有文本屏、触摸屏等产品i软件除了上位监控软件外，每个产品有自身的组态软件或编程软件，如PLC的编程软件、HMI组态软件、变频器监控软件。
如何使用这些硬件和软件构成一个机械制造自动化系统，是一个应用开发工程人员需要考虑的问题。要根据生产企业对设备的性能要求和定位，分析生产工艺和功能要求，设计出高性价比的优化方案，满足生产企业对设备的要求，同时尽可能降低今后的调试和维护工作量。
记者：在机械制造企业的物流管理与运作方面，这些软硬件是如何发挥作用的々请以实际案例具体说明。
王新华：如最近我们碰到的机场物流输送系统生产案例，客户为法国logan公司，它们主要生产整套的机场物流输送系统。在这个输送系统产品的生产中，包含行李托运、安检、分检、运输、提取等环节组成，每个环节需要相应的控制系统，同时要求把相关系统联结起来组成一个有机的系统，完成乘客从离港行李托运到进港行李提取要求。
这其中任何一个环节出现问题都会影响到整个系统的运行，因此，确保运能基础上，系统的可靠性是非常重要的，在此基础上再考虑系统的灵活性，如特殊形状大小的行李的处理，中转航班行李处理等。
记者：在通常情况下，机械制造行业的工厂自动化系统包括物流自动化系统要达到的要求主要有哪些?
王新华：从生产企业对工厂自动化系统的要求来看，主要包括以下几个方面：
自动化系统的可靠运行，生产效率的提高；
操作和维护简便，甚至能够远程诊断和维护；
能够方便连接到工厂级管理系统，如ERP、MES系统，以便于管理；
系统的灵活性，同一设备可以满足不同品种和类型产品的生产；
便于未来的改造和扩建。
例如，汽车制造企业每天需要完成设定的产能指标，整个生产线需要连续运行，一旦发生故障停机，就会给生产带来很大影响，这就要求工厂管理系统很方便地对车间和设备进行实时监控；另外，有些企业还要求同一生产线生产不同车型以实现柔性化生产。
记者：机械制造行业的工厂自动化系统主要特点是什么?
王新华：至于工厂自动化系统的特点，有几个发展趋势值得关注：
从传统集中多级控制，发展到现今的分布式控制，即置控制功能于各个控制环节，采用总线技术再把各个环节联接起来；
以Ethernet和TCP／IP协议为首，基于WEB理念，起初用于大型复杂的PLC系统，而今自上而下渗透，设备控制层(如执行机构、传感器、BlockI／O、变频器等)遵循自下而上的演变，集成通讯功能以及处理能力，使相互之间信息共享成为可能，Ethernet和WEB技术的完美结合，_允许控制系统直接透明地连接到MES、ERP等工厂管理系统；
网络协议标准开始被许多厂家接受，开发的元器件往往集成现场总线接口，能够方便地连接到特定的网络。
记者：以你看来，目前国内机械制造行业的工厂自动化程度如何?目前还有哪些瓶颈?
王新华：近年来，国内机械制造行业取得了较快的发展，开始从简单重复的低层次设备制造进入中高性能设备制造，许多行业走出了过去简单仿制国外设备的阶段，具有了自主开发能力。越来越多的企业开始追求树立自己的品牌，懂得如何去保护自身的知识产权，避免与其他竞争对手进行低层面的竞争。因此，新技术的采用，设备性能的提高，制造成本的降低，成为企业制胜的关键。在这样的背景下，机械制造企业的工厂自动化程度有了较大的提升。
与此同时，我们也看到，国内机械制造企业在采用自动化技术方面面临的问题有：人才缺乏，尤其是优秀的自动化技术人才；新技术、新方案应用推广和开发能力欠缺；对知识产权的保护有待加强等。
记者：应用与机械制造行业的自动化解决方案，与真他行业的解决方案相比较，有何特点?
王新华：机械制造行业自动化解决方案不同于其他行业解决方案，首先体现使用的对象区别，机械制造行业自动化主要为机械设备配套，而其他行业自动化如化工、电力等，主要用于过程监控，涉及的控制变量也有很多区别。
其次，机械制造自动化的要求很复杂，不同领域或同一领域不同机型都有不同要求，甚至同一机型不同生产企业要求也不尽相同，譬如电梯行业，有垂直梯和扶梯之分，垂直梯又分为客梯和货梯，同时又有梯速不同之分，不同梯速要求的控制方案也是不同的，采用的系统和保护措施也不尽相同。
再次，机械制造行业的客户为众多生产企业，完善的服务对他们来说尤为重要。
记者：与同类企业产品相比较，施耐德在机械制造行业的解决方案和产品有何特点?举例说明。
王新华：谈到机械制造行业的解决方案，施耐德电气除了提供全系列的产品如上位机监控、控制器、传感器、执行机构、人机对话、总线等产品外，还提供了如产品技术支持、应用开发支持、售后服务和全球服务联保CIS(Customer Jmernatjonalsupport)等其他内容。
工厂自动化建设方案范文2
Abstract： Digital Factory is built with the core of "four modernizations integration" which are digital product data， intelligent management software， visualization of the production process and automated production equipment. It provides mechanical， electronics， information， systems and management as one of the modern teaching environment and platform engineering background to the relevant professional of the school. It can train students' engineering design capabilities， the ability to practice engineering， production management ability， information technology application ability and intelligent manufacturing capacity by giving service to students， enterprises and society. Through the platform of practice project training， the students have the multi-disciplinary comprehensive knowledge and skills， to provide talent support for intelligent manufacturing.
关键词：工业4.0；数字化工厂；实践平台
Key words： industry 4.0；digital factory；practice platform
中图分类号：G719.21 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）30-0115-03
0 引言
新一轮工业革命大潮中，各国纷纷把发展先进制造业上升为国家战略，德国推出“工业4.0”，美国提出“再工业化”，都在努力争夺全球制造业的领先地位[1]。中国制造业由于人力成本上涨、产能过剩、技术含量不高、品牌影响力不够，一直以来依靠低成本、高消耗、高排放推动增长的模式已经严重阻碍其发展。目前企业以劳动密集型为主，自动化水平较低，已实现数字化管理，数字化设计，数字化制造的还不多，随着人口红利减弱，低成本优势消失，发达国家制造业回流，传统制造业的产业升级成为必须要着力解决的关键问题。
企业在产业升级过程中需要面对两个问题，一个是企业需要大量复合型高技术技能人才问题，二个是如何升级的问题。高校建设数字化工厂实践平台可以解决这两个问题。利用数字化工厂实践平台，培养学生对数字化工厂体系的认识理解及相关设备的操作，了解工业，制造业，智能制造的生产模式、组织模式，产品形态等，为企业升级提供相关的高技能人才。同时，又可以为企业升级做示范。
国内的高校对数字化工厂实践平台的研究比较少，知网上相关文章并不多，如：苏亚辉《高职工科类专业数字化实训工厂的建设》只是提出把现代化的企业生产流程引入日常实训教学。宫海斌《校企合作――数字化实训基地的建设与管理研究》提出了通过校企合作、工学合一，引进企业先进生产理念、企业文化、管理经验、产品设备为学生实习实训提供保障的理念。周月侠《高职院校建立数字化工厂意义浅析》只是介绍了高职院校建立数字化工厂的意义。武平丽《模拟数字化工厂的实训中心建设方案研究》提出利用工业控制软件，模拟数字化工厂控制工程的设计、安装、仿真调试和投运的方案。这些研究还只是对数字化工厂理念和实训仿真的研究。还有少数的高职院校建设了校内智能工厂，但只是停留在现成的硬件集成或建一条数字化生产线和厂房，在软件方面，基本是购买商品化的各种应用软件，不仅成本高，而且各软件的集成相当困难，应用的效果并不理想。
基于“工业4.0”高校数字化工厂实践平台依托于具有自主知识产权的JDDFS数字化工厂平台，根据校内现有的以及可以增加的硬件设备进行数字化升级和改造，不仅成本低，而且易实现，可以作为机械、机电、控制、电子乃至管理类专业的实践基地。通过依托平台开发的实践项目，培养学生具有生产第一线或工作现场技术操作与指导、工程管理方面的技能，知识技能高度复合，该实践平台建设对培养数字化设计与制造、数字化加工、数字化管理人才，推进数字化工程，提升制造业竞争力有重要意义。
1 数字化工厂实践平台建设目标
建设“四化融合，三服务”的数字化工厂实践平台，即：数字化产品数据、智能化管理软件、可视化生产过程、自动化生产设备，更好的为学生、企业、社会服务。
①数字化工厂实践平台面向学生主体群，面向全校相关专业，打造一个真实的、适合的、可行的，能培养适应智能制造的专业技能人才的实践平台，使学生在校期间对未来智能制造体系有一个比较清晰的认识和概念。
②为目前自动化程度不高，信息化管理落后的中小企业提供数字化工厂的示范。
③培训社会人员。企业经营风险增加，员工技能老化率上升，工作岗位重组频繁，在职员工流动加大，再就业的终身进修成为必要手段。利用该实践平台可以开展层次多样，期限不同的各种培训，为社会人员再就业提供保障。
2 数字化工厂实践平台建设内容
数字化工厂实践平台建设分为两部分，一是数字化工厂实践平台的建设，二是针对此平台的教学实践项目的开发。
2.1 数字化工厂实践平台的建设
数字化工厂实践平台是由硬件与软件组成，即车间硬件设备与产品数据管理系统、企业资源计划系统、制造执行系统、过程控制系统进行集成，形成综合信息流自动化集成制造系统[2]。
数字化工厂实践平台从组织结构上分为四层：设计与制造层、计划管理层、数字化制造层和底层控制层。
2.1.1 数字化工厂实践平台软件运用
数字化工厂实践平台软件主要由三部分组成：PDM系统（产品数据管理）、ERP系统（企业资源计划）、MES系统（制造执行系统）。PDM解决了“做什么”的问题，ERP解决了“何时何地由谁做”的问题，MES解决了“怎么做”的问题。
①产品数据管理（PDM， Production Data Management）软件的运用。
产品数据管理是位于设计与制造层的管理软件，它是介于数据库和应用软件间的一个软件开发平台，解决了“做什么”的问题。通过PDM平台，实现CAD/CAM/CAPP/CAE的一体化，使产品向无图纸制造方向发展。产品CAD数据经过校核，直接传送给数控机床完成加工[3]。
②企业资源计划（ERP， Enterprise Resource Planning）软件的运用。
ERP是位于计划管理层的管理软件，主要用于制造资源（人、财、物、信息等）的组织和控制，解决了“何时何地由谁做”的问题，在数字化工厂实践平台上重点实现物料需求、物流及库存管理功能。
③制造执行系统（MES， Manufacturing Execution System）软件的运用。
MES是处于计划管理层与底层控制层之间的数字化制造层的管理软件，解决了“怎么做”的问题，在数字化工厂平台上实现生产调度、产品跟踪、质量控制、设备故障分析及在ERP生产计划的指导下，采集现场自动化系统与生产相关的实时数据，自动生成生产日计划，现场监控、生产过程优化等任务[4]。
2.1.2 数字化工厂实践平台系统集成
数字化工厂实践平台实现以数字化制造层为核心与其它部分的集成。一与设计与制造层进行集成。二与计划经营管理层集成。三与底层控制集成。
2.1.3 数字化工厂的硬件建设
根据已有的数控设备及增加设备，进行整体布局。即对厂房设计、车间内部设施、整体信息化及各种物流进行规划设计。车间内部设施的布局包括：生产设备的位置与摆放；各工位的位置；车间内各种附件位置；立体化仓库的位置以及实时数据采集设备的安装；车间生产监控设备安装；车间信息看板设备安装等。整体信息化包括：机房、中控室的选择；DNC子网的综合布线、网络设备的位置及其防护设备等[5]。
数字化工厂实践平台的总体运行机制是“数据驱动”，即从PDM系统中获取产品的结构数据信息，输出各种与生产有关的信息，实现与ERP和MES等系统的交互。图1给出了数字化工厂实践平台信息化框架图。
2.2 数字化工厂实践平台教学实践项目开发
数字化工厂实践平台提供一个了具有现代化管理特征的工厂环境，在此平台上开发了五大模块的实践项目，分别为基础模块、设计工艺模块、计划管理模块、数字化制造模块、设备操作模块。图2给出了数字化工厂实践平台教学实践项目。
第一模块：基础模块
①数字化工厂认识（音像教材、数字化工厂实践平台）；
第二模块：设计工艺模块
②机械CAD/CAM（产品设计与制造）；
③CAPP（产品工艺）；
④逆向工程（产品设计过程再现）；
第三模块：计划管理模块
⑤物料管理（适时、适量、适价、适质地满足对物料的需求）；
⑥生产管理（信息化生产管理）；
第四模块：数字化制造模块
⑦制造物联网工程（把互联网和物联网技术应用到制造业领域）；
⑧质量管理（全面、全过程、全员参与、全企业的质量管理）；
⑨数据采集技术（从系统外部采集数据并输入到系统内部，如条码技术、RFID技术）；
⑩传感器技术应用（合理选用各种类型的传感器，常用检测仪器和传感器的操作和调试）；
{11}AGV小车（原理、结构、种类及应用，物料运输、出入库运输等）；
{12}立体化仓库（工作原理、货物入库、出库及盘库流程）；
第五模块：设备操作模块
{13}数控设备编程与操作（数控车、铣，加工中心的编程与操作）；
{14}用于典型加工对象的制造单元{箱体类零件、轴类零件、盘类零件}（针对不同加工对象的机床选择、工艺安排与加工操作）。
3 数字化工厂实践平台建设过程
数字化工厂的建设过程分五步：①总体规划；②初步设计；③详细设计；④工程实施；⑤运行和维护。图3给出了数字化工厂实践平台研究过程。
4 结论
数字化工厂实践平台以建设数字化产品数据、智能化管理软件、可视化生产过程、自动化生产设备，即“四化融合”为核心，以为学生、企业、社会“三服务”为宗旨，以培养学生的工程设计能力、工程实践能力、生产管理能力、信息化应用能力、智能制造能力为重点，为全校各相关专业提供集机械、电子、信息、系统和管理为一体的具有现代工程背景的教学环境和平台。通过平台的实践项目训练，培养学生具有多学科的综合知识和技能，为智能制造提供人才支撑。
产品数据管理PDM、制造执行系统MES、企业资源计划ERP三个管理软件的开发依托于具有自主知识产权的JDDFS数字化工厂平台，根据校内现有及增加的硬件设备进行数字化升级和改造，成本低，集成方便，易于实现，应用的针对性更强。
针对数字化工厂产品生产过程来开发实践项目。在实践项目的总体构建上注重实践项目之间的学科相关性和生产、工艺、技术、管理的完整性，使学生得到对数字化工厂从产品设计、工艺、管理到加工的完整实践，保证了认识的全面性和系统性。
参考文献：
[1]李志东.数字化制造车间系统构建[J].一重技术，2011（2）：27-30.
[2]王海峰.高职软件技术专业实训基地建设研究――以南通职业大学为例[J]. 南通职业大学学报，2013（4）：22-24.
[3]王建军，魏平安.高速数控技术的发展及其应用[J].机械制造，2009（9）：12-15.
工厂自动化建设方案范文3
【关键词】仪表自动化系统；施工阶段；管理
随着近几年管道建设的蓬勃发展，仪表自动化系统作为管道自动控制的执行手段，也得到了突飞猛进的发展。仪表自动化系统在管道将来运行管理中起主要作用，在施工建设阶段如何做到满足质量和整体进度的要求，是实现仪表自动化系统随着管道投产即投用的保证。
1.施工阶段的特点
1.1安装施工的细节问题在施工阶段暴露最多。由于管道仪表自动化系统工程专业性较强，信号的采集点多数附属于其他设备，主要仪表设备的安装、布局受土建、工艺等其他专业的制约较大。在规划、设计、招标及采购阶段，仪表设备的技术规格等基础参数很难提供准确，即使提供全面，往往到现场安装单元也会在具体的安装和施工过程中出现这样或那样细节变化，如仪表的电气防爆接口经常出现管径和连接螺纹不配套或安装位置不够的情况。
1.2施工阶段持续时间长，动态性强。由于管道建设的特殊性，点多线长，施工面临复杂多变额度环境，管道仪表自动化系统工程的施工受其他专业的施工制约较大，大量的人力、物力、财力的投入主要是在配合其他专业施工，并在不同的空间进行流动，这造成了管道仪表自动化系统工程的多变性、复杂性和不均衡性。如土建施工人员进场，仪表的施工人员就开始进场配合预留孔洞，工艺安装人员进场就需配合其进行仪表开孔，当所有专业施工单位退出后，仪表自动化专业还得继续配合运行单位进行联合调试，直到投产日期，仪表自动化系统还在调试过程中。
1.3设备到货晚。因为管道仪表自动化工程在一个管道建设项目中的投资比重小，所以方案审定、招投标等准备工作往往在其他专业之后进行，设备、材料的订货也就相应推后。
2.施工阶段的过程控制
鉴于管道仪表自动化系统工程在施工阶段的特点，因此在根据合同及施工管理文件制定施工计划时，要充分考虑到直接影响工程进度、质量及安全的相关因素，确保对其进行有效的控制和管理，保证施工工序按规定的要求在受控状态下进行。在管道仪表自动化系统工程的施工阶段，主要从准备阶段、现场仪表设备施工阶段、自动化系统施工阶段和竣工验收阶段4个阶段进行重点控制。
2.1施工准备阶段
2.1.1学习掌握相关的规范、标准及相关的项目管理文件要求，严格遵守并掌握仪表安装工程招标＼施工及验收的标准及有关部门的各项规定。
2.1.2熟悉和审查图纸。
2.1.3技术交底。由于仪表自动化工程的特殊性，设计交底的事前控制作用尤为突出。在交底过程中，由设计人员介绍工艺流程、设计意图、自动化控制水平、设计所使用的规范、控制方案、仪表选型以及与其它专业的交叉点等等；施工人员通过熟悉图纸，结合施工实践经验，向设计人员提出图纸存在的问题和疑点。
2.1.4编制施工计划。主要明确施工组织人员情况，质量、安全、材料、费用、资料等控制计划，并结合其他专业施工工期的时间表编制本专业施工进度计划表。
2.1.5自动化系统逻辑图审查。
2.1.6实验室编程。
2.2现场仪表设备施工阶段
2.2.1与土建施工工程相配合，开展2个方面工作：①预留孔洞和预埋管道，在土建基础施工中，管道仪表自动化系统工程的施工人员应做好接地工程引线孔、地坪中配管的过墙孔、电缆过墙保护管和进线管的预埋等工作，并作好成品保护；②线槽架的施工。
2.2.2与装饰工程相配合，包括2个方面工作：①在土建工程完全结束以后，管道仪表自动化系统工程的施工人员开展配线和穿线工作，可与装饰工程同步进行，进度安排应合理，避免装饰工程结束以后造成穿线敷设的困难；②各控制室的布置与装饰工作应与整体的装饰工程同步，弱电系统设备的定位、安装、接线端连接应在装饰工程基本结束时开始。
2.3 SCADA系统工厂验收测试（FAT）阶段
这一阶段是在SCADA系统装箱发运工程现场进行安装前，运行单位仪表自动化人员提前介入跟踪，对照相关标准分别测试验证系统硬件/软件配置是否正确、系统功能是否齐全、系统性能是否符合设计文件规定。FAT完成后，将问题进行汇总，分门别类找到问题责任人或协调人，在SCADA系统装箱发运前将问题处理完毕。SCADA系统工厂验收测试做成功，不仅可减少现场仪表重复安装和安全隐患，而且能提高SCADA系统现场验收测试效率。借鉴近几年多条管道工厂验收测试经验，依据已发行的标准规范的相关规定，重点关注在此阶段常见问题，即可成功实现SCADA系统工厂验收测试。在工厂验收测试阶段常见问题，主要包括以下几个方面：
2.3.1机柜不规范。①机柜选型不符合标准，不便于现场安装维护，如呼和浩特―包头―鄂尔多斯成品油管道机柜选型前后门均为单开门，与技术规格书中后门为双扇门不符，到现场安装维护时开关门不方便，且需占用较大位置空间。②机柜设备选用不符合标准，如呼和浩特―包头―鄂尔多斯成品油管道机柜接地铜条与技术规格书中的接地铜排（厚宽与宽度大于6mm×40mm）不符。③机柜设备安装不规范，如呼和浩特―包头―鄂尔多斯成品油管道机柜同轴电缆T型接头安装在机柜侧面，造成大量同轴电缆外露，对以后运行维护造成不便。
2.3.2上位机（HMI）画面不完善。①上位机（HMI）画面显示主次分明不完善，且不直观，如呼和浩特―包头―鄂尔多斯成品油管道画面中主管道与部分泄放管道的线条粗细与颜色未完全分开，造成画面流程图不直观。
2.3.3逻辑控制不完善。①逻辑功能与设计不符或不明确，如呼和浩特―包头―鄂尔多斯成品油管道缺少程序切换泵逻辑，设计中可燃气体与火焰报警都需人工确认才能触发ESD，实际情况刚好与设计要求相反。②逻辑功能不够优化，如呼和浩特―包头―鄂尔多斯成品油管道MSG通讯指令，在点对点实时通讯中会占用大量通讯资源，甚至会造成通讯拥堵、站控机死机等，基于此，最好在MSG指令前添加相应的通讯扫描间隔时间。③PLC或RTU数据采集点缺少，如呼和浩特―包头―鄂尔多斯成品油管道中RTU阀室缺少太阳能及蓄电池状态采集点。
2.4仪表自动化系统联校阶段
仪表联校阶段即SCADA系统现场验收测试（SAT）阶段，是在SCADA系统安装完成后，在工厂验收测试的基础上，加上现场检测仪表和受SCADA系统控制的设备一起，为检验SCADA系统完整性和逻辑解决方案的正确性等所进行的全面测试。在SAT阶段，由运行单位仪表自动化人员配合系统集成厂家与SCADA系统验收表格进行调试确认，并对在此阶段发现的问题进行整改，其常见问题主要包括：
2.4.1由于调试时间有限，投产前各站分别派人同时进行调试，造成各站上位机（HMI）软件在配置、显示、报警和操作等方面不一致。由此，应先制定统一的标准后再进行全面调试，如长庆油田―呼和浩特石化原油管道，6个站用了6组人同时在调试，造成部分画面风格、报警显示等不一致。
2.4.2上位机（HMI）缺少部分单体的操作面板，如长庆油田―呼和浩特石化原油管道与中卫―贵阳天然气管道，这2条管道部分站场缺乏风机操作面板。
2.4.3所采购单体设备的功能与设计不符
2.4.4单体设备故障，造成调试无法进行
2.5竣工验收阶段
管道仪表自动化系统工程的验收一般分为隐蔽工程、分项工程和竣工工程三项的验收。
2.5.1隐蔽工程验收。仪表安装中的线管预埋、直埋电缆、接地极等都属隐蔽工程，这些工程在下道工序施工前，应由建设单位代表（或监理人员）进行隐蔽工程检查验收，并认真做好隐蔽工程验收手续，纳入技术档案保存。
2.5.2分项工程验收。某一阶段工程结束，或某一分项工程完工后，由建设单位会同设计单位进行分项验收；有些单项工程则由建设单位申报当地主管部门进行验收。
2.5.3竣工验收。工程竣工验收是对整个工程建设项目的综合性检查验收，在工程正式验收前，先由施工单位进行预验收，依据有关的技术资料核查工程质量，发现问题及时解决；再由建设单位会同设计单位，并由建设单位申报当地主管部门进行验收。
综上所述，随着自动化控制管理方式的不断成熟，在施工管理建设过程经验的不断积累，对管道仪表自动化系统现场施工阶段的管理问题就会迎刃而解。在未来的管道仪表自动化系统施工过程中一定能够做到既能满足质量和整体进度要求，又能够实现工程参与单位按时按质投入使用工的目标。
工厂自动化建设方案范文4
据悉，这款产品搭载两块超高分辨率与刷新率的微显示屏，可实现双目4K超高清显示，同时搭配新型的多片式复合光学透镜模组，在显著改善光学显示性能的同时，极大地提升显示效果和佩戴舒适度，整个产品结合了歌尔在光学、工业设计、机械结构、电子电路等方面的一系列创新设计。
前几天，歌尔与中科院长春光机所共建的青岛歌尔长光研究院正式完成揭牌，这是歌尔面向光学技术、智能制造等重点领域打造、科研与产业相结合的创新产业应用研发平台。
同时，在今天的消费电子时代，歌尔一直积极把握时下具有划时代意义的智能可穿戴、虚拟现实、无人机与机器人等产业机会，以全球市场和创新技术为导向，深耕精密制造，布局智能工厂，深度融入全球产业链。
以下内容为歌尔围绕“智能音频、智能可穿戴、智能家居、智能娱乐”等智能生态领域，进行智能产品研发、制造、销售的业务布局，打造智能制造工厂的主要做法。
智能工厂布局模式
歌尔成立于2001年，自2008年5月上市以来营业收入和营业利润年复合增长率超过45%，是全球领先的VR头显及VR 外设产品厂商，致力于为合作伙伴提供一站式的VR/AR整机系统解决方案。
2016年，歌尔VR头显出货量超过百万台，在全球基于PC与游戏主机的VR头显出货量中占据约80%的份额，已与VR行业内领导厂商合作了多款VR参考设计产品。同时，歌尔是国家重点高新技术企业，是中国电声行业龙头企业，也是全球微电声领域领导厂商。
在国家“稳定经济增长，要更加注重供给侧结构性改革”的大背景下，歌尔紧密围绕智能穿戴产品研发生产主线，以信息集成为技术手段，建设支撑制造生命周期全过程的智能工厂统一平台，建立设计制造协同体系和高效的生产运行模式。进一步有效提升企业的精益制造能力、全面管控能力、高效协同能力和快速反应能力，为企业客户和终端消费者提供智能化、个性化、时尚化的智能穿戴产品，增强歌尔核心竞争力。
自动化产线的建设
自动化示范线体搭建采用智能设备和6轴多关节机器人代替操作员，保证产品稳定、高效；采用分散式控制系统（DCS）、可编程逻辑控制器（PLC）、数据采集系统（SCADA）、高性能高可靠嵌入式控制系统装备。
信息系统的建设与集成
通过各业务领域信息系统的建设与集成，实现全数字化设计、工艺、制造的一体化，精细工艺管理和工艺仿真以及制造执行系统的深度优化。制造执行系统（MES）深度优化，基于SCADA，实现与自动线可编程逻辑控制器（PLC）等底层设备的数据互联，实现与产品全生命周期管理（PLM）、企业资源计划（ERP）、仓库管理系统（WMS）等软件的无缝连接。
物流自动化的建设
建立基于射频识别技术（RFID）的智能管理系统，研究基于射频识别技术（RFID）的物料自动运送，实现物料从采购入库、物料出库、车间接料、车间物料流转到成品入库、发放和销售流向跟踪的全流程管理整个电子化的过程。
可视化集成控制中心的建设
建立产线一体化集成控制平台，通过此平台从而将订单、计划、执行、物流、质量等业务板块的实时决策数据与图表集中展示，打通各功能域的关联关系，建设可视化集成控制中心，支持从订单、计划、物流、质量、采供等多功能组织的全局协同生产与调度。另外，歌尔在打造智能制造工厂方面具有很多先进的创新模式，包括数字化研制模式；基于标准化、模块化的二维/三维数据模型；实现产品虚拟设计、虚拟工艺、虚拟制造，打通研发与制造隔热墙，产品全生命周期透明可视，实现跨越设计、工艺和制造的全新数字化研制模式。
全数据流打通
依托通信网络，基于SOA标准的集成总线，整合研发工艺平台、供应链平台、MES平台和自动化装备，实现端到端的全过程数据流的畅通，直接贯通到制造现场，实现生产过程的闭环管理；可视化与远程控制，基于采集的实时生产数据、质量数据、工艺信息等为基础，通过可视化集成控制中心，实现对各工序的生产状况和消耗情况进行实时监控；基于预测分析模型，通过大数据分析，实现对工厂运转不利因素的提前预测、预警，通过信息化与自动化的无缝集成，实现对生产现场的远程合理指挥调度。并计划用5―10年r间建成兼具中国“智”造和中国“匠”造特点的歌尔生产制造模式，智能制造和精密制造齐头并进，打造国家级智能硬件制造创新中心。
智能工厂未来愿景
建设经验推动行业发展
歌尔智能工厂采用了科技信息技术与制造技术深度融合的智能制造模式。在生产手段上，实现了智能可穿戴产品全生命周期的数字化、虚拟化生产；在生产模式上，实现了柔性化、网络化和个性化。歌尔工厂建设过程中积累的成功经验都将会面向外界推广，这在一定程度上将有助于提升我国电子信息产业整体制造水平。智能工厂不仅是对自身产品质量水平的提升，其生产制造的智能化水平也将大大提升智能制造设备的使用以及集成技术的应用，特别是推动大规模、多批次、个性化产品的制造成为可能，从而实现从消费者需求到个性化制造的模式变革。
其实，在我国供给端的互联网变革刚刚起步，未来通过互联网与生产制造端的融合很可能将产生万亿级市场规模，也将加速推进制造模式和商业模式的创新。
而供给端的互联网变革将进一步释放消费需求，扩大内需规模，促进经济的可持续发展。
经济效益与社会效益并行
歌尔的“智能制造+”布局，在促进我国电子信息产业智能工厂建设标准和重点技术标准的建立上提供了很大的助力，也对拉动国内电子信息产业智能化制造升级方面发挥了积极力量。歌尔智能工厂的信息化布局，将很好的推动3C行业实现新一代信息技术与制造技术深度融合为特征的智能制造模式，将有助于提升3C领域整体制造水平，提升我国制造业核心竞争力，抓住全球制造业变革的历史机遇。
打造示范区带动产业发展
歌尔拥有庞大的合作企业群体和供应链体系，是山东半岛和环渤海经济带消费类电子制造业中重要力量之一，其智能工厂的建设将逐步形成行业和区域示范带动效应。
工厂自动化建设方案范文5
而是要求一整套数字化的系统解决方案
2013年9月投产以来，西门子成都工厂每年都要接待几千名的参观者。在这个样板数字工厂里，生产线上繁忙依旧，只有少数几名工人对着数字化看板在操作。一个总共480人的工厂，成果不可小觑：每10秒生产一件产品;缺陷率少于百万分之十;同一条生产线能混合生产100多种产品…… 西门子成都工厂内景
这背后，是从订单、财务、产品设计到生产、物流和质量管理的全数字化管理，软件和硬件实现了互联互通，而整个生产线都运行在同一个数据平台Teamcenter上。
“通过这个系统平台，从产品设计，到处理订单、进行排产，再与底层自动化、生产制造联动起来了。”西门子（中国）有限公司（以下简称西门子）执行副总裁、数字化工厂集团总经理王海滨告诉《t望东方周刊》。
而这也是一个简化版的“硬件+软件”的智能制造体系的模型。
从自动化到工业4.0再到智能制造，在概念变化的背后，反映了中国制造业本身诉求的转变。
“现在谈智能制造升级转型，许多中国企业已不满足于买几个机器人、几台自动化设备了，而是要求一整套数字化的系统解决方案。” 新松机器人自动化股份有限公司（以下简称新松）总裁曲道奎告诉《t望东方周刊》。
软件系统是关键
有人说，软件才是先进工业的未来。
这使得一些做设备起家的公司，正在往“硬件设备+软件系统”这种方向转型。
曲道奎告诉本刊记者，大约从2013年开始，新松就开始整合自己的仓储系统、物流系统、智能制造生产线等三部分，通过软件平台实现系统化管理。
“只做机器人或者智能设备，这种竞争力变得越来越弱。未来谁能打通产业链，谁能提供整体的系统解决方案，才是竞争的关键。”曲道奎说。
而北京兰光创新科技有限公司（以下简称兰光）也正将主营业务由设备物联网转向MES系统（制造执行系统）。
“近年来，我们收到了不少客户的反馈，在执行智能化转型的过程中，相比于硬件设备来说，他们在生产计划、生产调度、协同生产等流程管理方面的问题更加突出，所以我们开始投入更多资金和资源进行软件系统的研发。”兰光总经理朱铎先告诉《t望东方周刊》。
这种面向间层的管理信息系统平台，沟通了上层的计划管理系统与底层的工业控制系统，提高了生产效率。
“比如青岛海尔模具工厂。兰光系统上线前是靠人工录入及核对设备情况，从计划到开工平均准备用时得1小时，而系统上线后实现了程序自动修改、刀具参数自动传输、准备工作现场反馈同步展示等功能，准备用时缩短为半小时，机床利用率提高到75%的高水平。”朱铎先介绍说。
知名跨国公司在这方面更是耕耘已久。
西门子的传统业务是制造现场的全集成自动化，后来则研发了沟通生产制造部门和产品设计部门的MES系统SIMATIC IT，并且通过收购不同领域的工业软件公司，拓展数字化企业软件组合。
王海滨观察到，智能制造已经不仅是指发生在传统生产制造环节的自动化，而是探讨产品研发流程、企业供应链采购流程、质量管理流程乃至排产流程的自动化。
“从研发到制造管理再到生产制造等环节，过去都是割裂的，现在要通过数据的互动联系起来，融为一体，才能实现进一步自动化，甚至智能化。”王海滨说。
实现这种智能化，在他看来，首先通过工业互联网，实现产品、设备和工艺流程的数字化呈现，再由企业自身归纳梳理流程背后的逻辑关系，写成自动化程序，最后把所有数据放在统一的数据平台上，完成数字工厂的数据互动。
目前，西门子的这套理念已经落地，著名的德国安贝格工厂和其位于中国成都的姊妹工厂，背后运行的就是“硬件+软件”模式。 2016年4月22日，中国家电品牌海尔在俄罗斯投资兴建的冰箱制造基地正式投产运营
“二八”市场
然而，王海滨也观察到，智能制造的实现并不能一蹴而就。
“我们提供的基础自动化的部分占据数字化工厂集团业务量的80%，软件只占了20%。”王海滨告诉本刊记者。
令人欣喜的是，在航空工业、汽车工业、船舶制造等行业，已经看到了这样的“硬件+软件”的智能制造体系的轮廓。而这些行业，都属于离散工业。
“这主要是因为离散工业中产品和制造过程的互动更易进行――系统可以读取到一个零件的条形码进而利用信息进行下一步生产安排，因此更易实现工业智能化。”王海滨解释说。
在朱铎先看来，离散工业的MES系统，是中国工业软件走向世界的唯一机会。
“其他的工业软件发展已经很成熟了，但离散行业信息化起步更晚一些，针对其的MES系统也没有特别成熟的产品，并且它对行业背景知识的要求很高，中国公司参与的机会更大。”他说。
兰光在近年内保持了销售额的高速增长，这也让朱铎先感受到工业软件的春天快到了。他注意到，中国MES软件公司及产品近两年“雨后春笋般地冒出来了”，目前市场上最少不下几十家，他认为MES公司的增速仅次于机器人行业。
“这里面，有做了十多年的公司，也有刚刚杀入行业的新兴公司;既有做信息化起家的，也有做自动化跨界的，更有做条码等硬件的;即便是做工业软件的，也有各种公司，更有以前与这个行业无关直接跳进来的。”朱铎先说。
当然，这样火热的市场有时也让人无所适从。比如一些公司一味用低价冲击市场，但却根本无法完成项目要求，也破坏了整个行业的名声。
“现在的问题在于，一方面一些客户存在着盲目崇拜国外产品的偏见;另一方面工业软件是高附加价的产品，具有研发周期长、投入大的特点，更需要完善的知识产权保护环境才能促进工业软件行业的良性发展。”朱铎先说。
云平台的想象力
而在智能制造的软件体系中，云平台则提供了另一条路径。
不管是美国通用电气公司（GE）开发的Predix平台，还是西门子MindSphere云平台，巨头们的眼光都瞄向了工业物联网云――把机器上的相关数据汇集到云上形成大数据，进而进行数据挖掘、分析和预测，诞生更多价值。
工业云平台的这一思路，被诸多业内人士看作是智能制造的下一个竞争高地。
“西门子可以做数据挖掘，设备制造商也可以对设备进行分析，使用这个设备的用户同样可以从中获得价值，我们还提供接口给各式各样App开发者进行数据挖掘，以最大化大数据的价值。”王海滨说。
他举例说，购物中心的升降梯可能多达上百台，这会产生大量的数据，业主的电梯运维部门或电梯制造商就可以通过数据分析预测趋势并预先维护，其成本是远远小于它故障后的维修。而一些服务公司也可以根据专业知识降低运维电梯的成本，进而产生新的基于云上大数据的不同业务和商业模式。
而做应用软件，则是中国公司的特长。
一个事实是，在云平台应用层面，涌现出越来越多中国公司的身影：机智云、氦氪、司南等创业公司，就提供物联网云平台服务，让智能硬件能被更迅速地开发，帮助企业并发挥物联网和大数据的真正价值。
机智云创始人黄灼告诉《t望东方周刊》，云平台上集中的物联网设备数据，除了可以远程控制外，还可以帮助客户实现监管、报警、收费等智能决策，为客户提供从生产到售后的整个全生命周期的运营管理优化。
“我们提供软件和服务，更多与设备端相连。比如我们的平台可以服务于商用酒店热水器供应商，提高节能效率;也可以给一些有设备租赁业务的客户，帮助他们更好地监管租赁设备的运行情况，确保正常生产服务，并及时收款结算。”黄灼说。
他记得曾经有人说过，软件正在吃掉整个世界，在他看来，这正在发生：“现在的软件开发提倡敏捷开发、快速迭代，这与传统硬件开发讲求稳定性、可靠性的思维方式并不一样，会有更多实现空间。思维的碰撞会激发出更多火花，可以说，我们才刚刚开始。”
国家行动
对于西门子这样的跨国公司而言，更关心的话题是数字工厂实践中产生的焦点问题――比如工业通讯标准和信息安全。
“来自不同的领域、不同的环节的数据要打通交互，采用哪种通讯标准？这对企业而言是非常重要的决策之一。此外，企业的数字化数据模型建立后，很大部分的专业知识、工艺流程、图纸等等都数据化了，那么这个数据的信息安全是非常关键的。”王海滨说。
曲道奎也认为信息安全在智能制造中非常重要，但除了产品技术层面的含义，他更看重信息安全的战略意义。
“这已不仅仅是一个产品和技术的竞争，它直接关系到国家安全。数字化工厂的这种物物相连模式，整体系统解决方案有没有安全漏洞？在特殊时期能不能安全进行生产？这是非常重要、需要考虑的问题。”曲道奎说。
2016年12月，为贯彻落实《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》和《中国制造2025》，工信部、财政部联合组织相关单位和专家，公布了《智能制造发展规划（2016―2020年）》（以下简称《规划》），其中明确提出，要培育40个以上主营业务收入超过10亿元、具有较强竞争力的系统解决方案供应商。
《规划》还提出，要加快标准制（修）订，在制造业各个领域全面推广。到2020年，国家智能制造标准体系基本建立，制（修）订智能制造国家标准200项以上，建设试验验证平台100个以上，公共服务平台50个以上。
而几乎在同一时间，智能制造系统解决方案供应商联盟在京成立，该联盟由工信部副部长辛斌担任指导委员会主任，工信部原装备工业司司长张相木担任专家委员会主任，曲道奎任联盟第一届轮值主席。新松、华为、百度、中国电信、阿里云、曙光、海尔、长虹等企业都加入了该联盟。
“联盟的理事长单位由智能制造系统集成领域不同类型的龙头企业担任，理事长单位之间优势互补、形成合力，将带动行业发展。下一步，联盟内部将以产、学、研、用联合体或产业链联合体等形式开展跨领域、跨行业协作，推动智能制造的发展。”曲道奎说。
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随着工业物联网、大数据和云计算等信息技术在制造业的蓬勃发展与广泛应用，各国纷纷推出了以智能制造为核心的制造业发展计划，如德国“工业4.0”战略、美国“再工业化”战略与“中国制造2025”等。尽管各个国家在制定相应战略政策时，由于各自工业基础和发展环境的不同，其战略侧重点有所区别，但在建立一个高度灵活的个性化和数字化的智能制造生产模式，支持面向物联网服务的虚拟数字和物理世界的无缝衔接，从而实现分布异构环境下企业制造资源与应用服务高度协同和交互上殊途同归。
西门子作为一家致力于服务全球工业发展的德国大型跨国公司，在“工业4.0”发展^程中始终处于领先地位，继在德国建成安贝格数字化工厂后，在中国的数字化工厂也落户成都。
3月2日，以“成就创新，引领卓越 （Realizing innovation）”为主题的2017 Siemens PLM Software（西门子旗下机构）大中华区用户大会在武汉举行，会议吸引了近4000名嘉宾到场，场面火爆。这也说明，在面临数字化转型的过程中，中国企业智造转型升级的需求也非常迫切。
数字化工厂打通贯穿全价值链的数字神经系统
究竟数字化的工厂是什么样子？在成都的数字化工厂，工人工作都是很悠闲的，主要由生产设备和电脑自主处理，从产品设计开始，所有设计数据、生产数据，以及生产线上的各种数据等都可以被用来作为产品质量控制的依据，并且所有产品的形状、材料、颜色等都可以按照消费者的需求实现定制化生产，形成个性化的订单。自建厂以来，将近2万名业内人员来参观访问过。会上，成都数字化工厂的技术人员通过演示生产一台咖啡机，形象地展示了数字化工厂的工作流程。
比如，设计一台咖啡机，以往需要数张图纸，如果在一处进行改动将牵一发而动全身。但现在，软件可以模拟整个产品的研发环节，从设计、组装到测试，在一台电脑上就能完成。通过西门子Siemens PLM Software的“数字化双胞胎”（Digital Twin）模型程序，客户能够身临其境地体验“产品数字化双胞胎”、“设备数字化双胞胎”和“生产工艺流程数字化双胞胎”。它们可以模拟真实环境的压力、温度等各种参数，可以让设计立即投入生产。之后，西门子研发平台会和生产系统对话，把数据分享给各个环节，并且生产线还可以根据市场需求自主、智能地生产多种高质量的产品。
推进“数字化双胞胎”模式
数字化双胞胎（Digital Twin）模型是西门子工业软件技术团队基于模型的数字化企业理念打造的，目的是实现制造业行业内设计制造方式的创新、加工制造效率和产品质量的提升。制造企业能够整合生产中的制造流程，实现从基础材料、产品设计、工艺规划、生产计划、制造执行到使用维护的全过程数字化。
“西门子希望在产品生命周期的每一个环节打造数字化生产线，以此支持‘数字化双胞胎’战略，为产品整个生命周期提供不间断的服务。‘数字化双胞胎’模式能够帮助企业更好地适应信息化的变革，缩短产品上市时间，提高销售业绩，帮助企业尝试新的商业模式。”Siemens PLM Software全球高级副总裁兼大中华区董事总经理梁乃明表示。
据梁乃明介绍，西门子是一家有能力提供包含智能制造关键技术的一体化解决方案的公司，从MDA机械设计自动化、EDA电子设计自动化到PLM产品生命周期管理、ALM应用生命周期管理、ESE嵌入式系统工程，从工厂/工艺仿真、自动化执行到工业大数据和物联网，西门子具备交付全线智能制造关键技术的能力。在工业软件应用领域，数字化制造会彻底改变设计、测试、仿真、规划、实施等整个生产环节，而且不仅是生产，从前端到后端的所有环节都将通过数字化串联在一起。
聚焦软件化，助力数字化转型
“2016年，Siemens PLM Software在全球取得了约33亿欧元的收入，数字服务的营收达到10亿欧元。在亚洲，无论是‘中国制造2025’、‘澳洲及东南亚智能城市’、‘日本创新25举措’、‘印度制造’、‘韩国制造创新3.0’，背后都有Siemens PLM Software的支持。”Siemens PLM Software高级副总裁兼亚太区董事总经理皮特・凯瑞尔（Pete Carrier）表示。
数字化正在改变世间万物。全球销售、营销和服务交付执行副总裁罗伯特・琼斯（Robert Jones）在会上指出，小变化只有付诸实施才会带来大变革。自2000年以来，世界500强中超过一半的企业消失了，原因就是没能适应数字化的变革浪潮。从电气化、自动化到数字化，西门子实践并引领了这一进程。如今，西门子正将其在自动化领域的领导地位和软件优势结合起来，助力中国制造转型升级、更新换代。
目前，Siemens PLM Software已经拥有“数字化企业”转型全面的技术方案。这些解决方案通过机器学习、增材制造、机器人制造等改变产品的生产过程；通过云技术、知识自动化、大数据分析来加速产品的演进。在企业数字化转型过程中，西门子从“构思、实现、利用”等方面，全方位帮助企业缩短创新周期，推动企业持续的业务变革。
“在中国，近5年来，Siemens PLM Software部门的员工已经超过了1000人。在关键技术、行业应用、引领方向、领先客户、创新生态上让Siemens PLM Software不断取得成功”。梁乃明表示。
在中国，Siemens PLM Software的产品已经应用到航空航天、能源与设备、汽车和交通运输、医疗设备、造船、工业机械和重型设备、电子和半导体、消费品和零售等行业。
向企业直观地展示数字化改变业务的进程，除了成都的数字化工厂，西门子还通过开放创新实验室等方式来展现。梁乃明表示：“西门子已在青岛、武汉、东莞建设西门子创新中心，在北京建立‘工业4.0创新实验室’，接待了近2000人次的来访。
收购不断，联合的力量巨大
近年来，西门子大手笔并购了多家软件企业，如2012年以6.8亿欧元收购比利时软件公司LMS International；2014年年底收购企业级MES软件市场的领导者Camstar；2016年年初收购美国模拟软件提供商CD-adapco；2016年8月收购英国3D打印工业组件开发商Materials Solutions；2016年11月收购美国自动化和工业软件供应商Mentor Graphics，这些产品和技术大多被整合进Siemens PLM Software，以组成更完整的解决方案。Siemens PLM Software通过数字化模拟软件、数据服务、产业分析等打造完整的产品组合，形成了较完整的“数字化企业解决方案”架构的工业软件体系。
Siemens PLM Software的数字化解决方案通过产品设计和生产系统的全数字化建模和仿真，跨越了产品设计与生产的全生命周期价值链，彰显了数字化带来的高生产力与效率。
近来，仿真领域市场发展快速，一些公司现在已经通过仿真技术进行生产创新，不仅节省了成本，而且带来了更好的收益。去年，对CD-adapco的收购金额高达9.7亿美元，显示了Siemens PLM Software对仿真领域市场的信心。
CD-adapco中国区总经理刘俊表示：“CD-adapco的定位是通过仿真来驱动创新，致力于帮助客户在最短的时间里发现更好的设计。”
说到仿真，就涉及到仿真的成熟度。仿真技术涉及很多层次，大多数公司对仿真的利用还处在初级和中级阶段，主要利用仿真做一些验证、排错，以及在产品开发之前预测产品的性能等，从而减少了时间和成本。CD-adapco通过重新定义创新仿真策略，着重在利用仿真进行自动化方面，然后在整个设计领域里帮助客户通过仿真寻求更好的设计。
引导客户往自动化和搜索两个层次演进是CD-adapco的目标。达到这两个层次需要什么条件呢？CD-adapco公司全球销售业务高级副总裁迪迪埃・阿尔布隆（Didier Halbronn）表示：“CD-adapco通过这20多年的努力，发现三个非常关键的因素：第一，要有领先的产品和技术；第二，要有灵活的Licensing模型来支持大规模的计算；第三，要有很好的支持体系。这三点是区别于其他公司的最显著的特点。”
为获取更多的价值，CD-adapco通过建模、测试、评估和探索创建了一个仿真的解决方案，主要通过两款旗舰产品来实现：第一款是STAR-CCM+多物理场平台，第二款产品是HEEDS多物理场设计探索平台。
