本文為“2017年度中國(guó)兩化融合暨智能制造應(yīng)用領(lǐng)先暨最佳實(shí)踐獎(jiǎng)”參評(píng)案例。本次活動(dòng)將評(píng)選出2017年度，為中國(guó)兩化融合暨智能制造領(lǐng)域帶來(lái)突出效益的最佳實(shí)踐工程，全面介紹企業(yè)推進(jìn)兩化融合或者智能制造的步驟、重點(diǎn)與難點(diǎn)、獲得效益等，分享建設(shè)過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)，供廣大制造業(yè)行業(yè)企業(yè)學(xué)習(xí)供鑒。

一、企業(yè)簡(jiǎn)介

南京南瑞繼保電氣有限公司總部位于南京江寧開發(fā)區(qū)，員工人數(shù)有2300多人，主要從事電力保護(hù)控制、智能電力裝備、工業(yè)控制系統(tǒng)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，是國(guó)家能源局“國(guó)家能源電力控制保護(hù)技術(shù)研發(fā)(實(shí)驗(yàn))中心”依托單位，國(guó)內(nèi)電力保護(hù)控制領(lǐng)域最大的科研和產(chǎn)業(yè)化基地，全球五大繼電保護(hù)設(shè)備供應(yīng)企業(yè)之一。公司高壓繼電保護(hù)、直流輸電控制保護(hù)等產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率超過(guò)40%，海外已覆蓋90多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，成功實(shí)施了城市綜合能源互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)和園區(qū)能源管控系統(tǒng)、城市綜合管廊集中監(jiān)控、軌道交通監(jiān)控系統(tǒng)等項(xiàng)目。

圖1南京南瑞繼保電氣有限公司

二、企業(yè)兩化融合暨智能制造應(yīng)用總體現(xiàn)狀

南瑞繼保在業(yè)內(nèi)率先上線SAP、MES、WMS、MIS等信息系統(tǒng)，并結(jié)合上述信息系統(tǒng)功能，廣泛應(yīng)用自動(dòng)化生產(chǎn)、測(cè)試、物流設(shè)備，向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、一體化制造模式探索；側(cè)重于人機(jī)互動(dòng)、智能生產(chǎn)物流、智能服務(wù)，管理產(chǎn)品從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)工程、生產(chǎn)實(shí)施直至技術(shù)服務(wù)的全生命周期。近年來(lái)，公司先后承擔(dān)了工信部強(qiáng)基工程項(xiàng)目，獲得江蘇省示范智能車間認(rèn)定，被列入南京市首批智能工廠建設(shè)計(jì)劃。

三、參評(píng)兩化融合暨智能制造項(xiàng)目詳細(xì)情況介紹

1、項(xiàng)目背景介紹

由于項(xiàng)目實(shí)施單位特點(diǎn)為多類型、小批量的生產(chǎn)測(cè)試，生產(chǎn)過(guò)程涉及板卡外接端子的多樣性、裝置配置的多樣性、測(cè)試項(xiàng)目的多樣性，導(dǎo)致板卡及裝置的功能測(cè)試需要人工手動(dòng)測(cè)試，工作強(qiáng)度大，效率低，另外測(cè)試過(guò)程狀態(tài)的監(jiān)控、測(cè)試結(jié)果的輸出、測(cè)試數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)以及質(zhì)量追溯等問(wèn)題也亟待解決。

2、項(xiàng)目目標(biāo)與實(shí)施原則

基于南瑞繼保的現(xiàn)狀分析以及功能測(cè)試的需求匯總，主要目標(biāo)如下：

1）實(shí)現(xiàn)機(jī)器換人，通過(guò)引進(jìn)工業(yè)機(jī)器人，將人員從簡(jiǎn)單重復(fù)的勞動(dòng)中解放出來(lái)。

2）精益生產(chǎn)原則：通過(guò)機(jī)器人搬運(yùn)和軌道載具周轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)單件流，考慮需求節(jié)拍和實(shí)際節(jié)拍間匹配，設(shè)計(jì)4個(gè)工作站并行測(cè)試，消除中間等待。

3）質(zhì)量為先原則：為保證產(chǎn)品一致性，產(chǎn)品試驗(yàn)環(huán)節(jié)無(wú)人化，全部由工作站自動(dòng)完成，避免人為錯(cuò)漏檢測(cè)實(shí)驗(yàn)。

4）系統(tǒng)嵌入式設(shè)計(jì)：在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)考慮嵌入生產(chǎn)流水線，將生產(chǎn)環(huán)節(jié)和測(cè)試環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)單件流，提升生產(chǎn)效率，降低在制品庫(kù)存。

5）測(cè)試方式柔性化設(shè)計(jì)：項(xiàng)目實(shí)施單位屬于離散型生產(chǎn)模式，因此測(cè)試模式設(shè)計(jì)需兼容多品種，以確保系統(tǒng)的適用范圍最大化。

6）過(guò)程數(shù)據(jù)需實(shí)時(shí)監(jiān)控，測(cè)試結(jié)果可追溯，便于后續(xù)的質(zhì)量統(tǒng)計(jì)與分析。

因此在測(cè)試系統(tǒng)的開發(fā)上，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)施單位特點(diǎn)以及測(cè)試環(huán)節(jié)的管理要求，設(shè)計(jì)完成了一套符合自身生產(chǎn)測(cè)試模式的智能測(cè)試系統(tǒng)。在整體項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中，從調(diào)研，設(shè)計(jì)方案，系統(tǒng)配置，系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，系統(tǒng)培訓(xùn)，系統(tǒng)優(yōu)化，正式上線每一步都穩(wěn)扎穩(wěn)打，步步推進(jìn)。

3、項(xiàng)目實(shí)施與應(yīng)用情況詳細(xì)介紹

智能測(cè)試系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)測(cè)試的柔性化，主要從以下幾個(gè)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)架構(gòu)：主要由SmartTester測(cè)試系統(tǒng)、上位機(jī)系統(tǒng)、機(jī)器人系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)以及PLC系統(tǒng)組成，通過(guò)各子系統(tǒng)與上位機(jī)系統(tǒng)通訊，實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)的順暢工作。

圖2智能測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)圖

主要功能如下：

1）板卡及單裝置在線測(cè)試

較傳統(tǒng)的電力設(shè)備制造模式，智能測(cè)試系統(tǒng)將板卡及裝置的生產(chǎn)、測(cè)試兩環(huán)節(jié)有機(jī)融合，形成單件流，消除在制品庫(kù)存及周轉(zhuǎn)等待時(shí)間，有效縮短了產(chǎn)品周期。

圖3板卡及單裝置智能測(cè)試系統(tǒng)實(shí)物圖

2）上下料自動(dòng)化

通過(guò)視覺系統(tǒng)配合機(jī)器人系統(tǒng)，精準(zhǔn)定位，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自動(dòng)抓取產(chǎn)品至測(cè)試載具上，完成待測(cè)產(chǎn)品的自動(dòng)上料；產(chǎn)品測(cè)試完畢后，根據(jù)輸出結(jié)果，機(jī)器人將產(chǎn)品放置在指定位置，完成產(chǎn)品的自動(dòng)下料過(guò)程。

產(chǎn)品上下料的自動(dòng)化，避免了由于人工取放可能引起靜電擊穿元器件的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)減少了人員工作強(qiáng)度，提高了轉(zhuǎn)運(yùn)效率，杜絕了由于搬運(yùn)可能造成的碰傷、砸傷的隱患。

圖4機(jī)器人自動(dòng)上下料

3）測(cè)試自動(dòng)化和柔性化

測(cè)試過(guò)程自動(dòng)化：以產(chǎn)品二維碼為信息傳遞的唯一標(biāo)準(zhǔn)，視覺系統(tǒng)拍攝產(chǎn)品的二維碼，通過(guò)上位機(jī)解析出關(guān)鍵信息，通過(guò)TCP/IP以及485通訊協(xié)議傳輸給SmartTester測(cè)試系統(tǒng)，測(cè)試系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別產(chǎn)品型號(hào)及電壓等級(jí)，自動(dòng)調(diào)用對(duì)應(yīng)的測(cè)試程序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試，杜絕了誤調(diào)試和漏調(diào)試的風(fēng)險(xiǎn)，提高了調(diào)試穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量。

測(cè)試過(guò)程柔性化：針對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)品多類型、小批量的特點(diǎn)，對(duì)該系統(tǒng)的測(cè)試站進(jìn)行了柔性化設(shè)計(jì)，兼容多種型號(hào)產(chǎn)品，通過(guò)解析產(chǎn)品二維碼，PLC系統(tǒng)根據(jù)解析結(jié)果自動(dòng)選擇測(cè)試模塊以及測(cè)試模塊上的把座投退，省去了人工識(shí)別測(cè)試把座的工作；同時(shí)測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試站設(shè)置也十分靈活，可根據(jù)產(chǎn)品節(jié)拍及產(chǎn)品種類的變化，增減測(cè)試站的數(shù)量，便于后期的維護(hù)和擴(kuò)建。

4）測(cè)試過(guò)程數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)化

通過(guò)光電感應(yīng)開關(guān)，有效記錄測(cè)試過(guò)程中各節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，設(shè)備的效能以及訂單的完成情況等測(cè)試全過(guò)程信息，通過(guò)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)取得整個(gè)生產(chǎn)測(cè)試狀態(tài)等相關(guān)數(shù)據(jù)，隨時(shí)隨地掌握生產(chǎn)進(jìn)度以及設(shè)備運(yùn)行情況。

圖5智能測(cè)試系統(tǒng)電子看板

5）測(cè)試結(jié)果可追溯

對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行逐項(xiàng)功能性檢測(cè)后，保存測(cè)試結(jié)果，形成產(chǎn)品的測(cè)試報(bào)告，通過(guò)無(wú)線路由器上傳至服務(wù)器進(jìn)行儲(chǔ)存；測(cè)試數(shù)據(jù)可通過(guò)產(chǎn)品型號(hào)、條碼信息、測(cè)試時(shí)間、測(cè)試工號(hào)及測(cè)試結(jié)果等多維度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和查詢，為后續(xù)質(zhì)量的分析和追溯提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

圖6測(cè)試結(jié)果信息組網(wǎng)方式

3、效益分析

1）智能化測(cè)試，解決了測(cè)試環(huán)節(jié)依賴人工的情況，杜絕了因人為造成的漏調(diào)，錯(cuò)調(diào)，靜電擊穿元器件等質(zhì)量隱患，用較少的人員實(shí)現(xiàn)更大的工作量，既保證了產(chǎn)品質(zhì)量，也降低了人工成本。

2）柔性化智能測(cè)試，解決了電力系統(tǒng)多品種，小批量生產(chǎn)模式給產(chǎn)品測(cè)試帶來(lái)的瓶頸，能更快地響應(yīng)需求，整體生產(chǎn)效率提升了33%。

3）智能測(cè)試系統(tǒng)與生產(chǎn)流水線對(duì)接，解決了行業(yè)內(nèi)產(chǎn)品生產(chǎn)和測(cè)試兩環(huán)節(jié)獨(dú)立存在的問(wèn)題，消除在制品庫(kù)存，降低了運(yùn)營(yíng)成本。完善的質(zhì)量追溯功能和報(bào)表數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能，解決了目前行業(yè)存在的追溯困難。

四、企業(yè)智能制造的未來(lái)發(fā)展規(guī)劃

第一階段：建立智能工廠標(biāo)準(zhǔn)，突破核心基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵制造裝備、生產(chǎn)線和生產(chǎn)車間的數(shù)字化和智能化。

第二階段：完成智能設(shè)備、智能生產(chǎn)線、智能車間的互聯(lián)，建成以智能制造裝備為基礎(chǔ)的數(shù)字化工廠。

第三階段：通過(guò)信息技術(shù)與制造的深度融合，建成真正意義上的智能工廠。