上海市智能工厂巡礼（八）
前言
智能制造是我国加快建设制造强国的主攻方向，是上海“十四五”期间强化高端产业引领，推动本市制造业高质量发展的重要路径，是城市数字化转型的重要抓手。智能工厂是推动智能制造的切入点和突破口，是智能制造能级和核心竞争力的重要体现，是制造业数字化转型的重要载体。
2020年9月，市经济信息化委等6部门联合发布《上海市建设100+智能工厂专项行动方案（2020-2022年）》（以下简称《行动方案》），计划三年推动建设100家智能工厂，打造10家标杆性智能工厂，培育10家年营业收入超过10亿元（1-2家超过100亿元）具备行业一流水平的智能制造系统集成商，搭建10个垂直行业工业互联网平台，即“10030”工程。
2020年12月，市经济信息化认定授牌了首批20家上海市智能工厂，主要聚焦在汽车、电子信息、高端装备、航空航天、生物医药、绿色化工和新材料、快消品和节能环保等7个行业领域。为了总结和分享智能工厂建设经验，遵循“树典型、强引导、立标杆”的原则，我们将分领域、分批次对20家首批上海市智能工厂从项目情况、项目亮点及项目成效等方面进行逐一介绍。
一
上海新时达机器人智能工厂
01
项目简介
上海新时达机器人超级工厂位于上海嘉定区马陆镇，于2020年12月正式投产，是上海首个建成投产的机器人制造机器人智能工厂，年产能为10000台工业机器人，工厂所有智能制造项目由新时达自行研制、集成，项目运用大规模应用领先的制造技术，实现制造全过程的智能化和数字化,项目的建成将提升新时达机器人的产品品质和交付能力。
02
项目亮点
上海新时达机器人超级工厂以项目为载体，通过批量运用工业机器人进行生产制造，通过使用MES、WMS等管理软件，打造智能制造系统，实现提升产品品质和降低生产制造成本的目的。
1.新技术应用：引入国内首个CAVE实验室助力智能制造
由于新时达机器人超级工厂智能制造项目建设较为复杂，属于高度定制化的项目，没有完整的案例借鉴，要保证该项目的保质、保量、如期交付，在实施该项目的过程中，新时达引入了国内首个CAVE实验室，实现了该项目的完美交付。
CAVE实验室是以沉浸式虚拟现实显示系统为基础虚拟现实系统，通过此系统平台可以实现虚拟数字化下的虚拟样机设计快速评审、人机工程分析、生产线虚拟交互调试、虚拟维修及维修评价分析及交互性产品展示。
2.智能化产线：让机器人高效地制造机器人
工业机器人的制造有多品种、小批量和共线生产等柔性智能制造面临的共同课题。为了实现机器人制造机器人，新时达智能制造事业部在新时达机器人超级工厂综合运用了多项智能制造技术。
新时达机器人超级工厂内的小负机器人自动生产线，是一条智能制造的现代化机器人生产线，实现了机器人装机器人的生产工艺。该产线主要生产新时达品牌的小型机器人，包括：SA1400系列；SA1800系列；SR20E系列。这条产线综合考虑了3个系列机器人的产品构造，按照制造流程进行了工艺分解，定制了装配物流线和工装，在确保产品装配质量的前提下，实现了产线上每台机器人的产能均衡，进而实现了生产制造效率。
值得一提的是，用于该产线的机器人也是新时达品牌的机器人。
3.智能仓储物流技术：多仓库下的下智能仓储技术集成
为提升机器人制造机器人的效率，需要周边智能化平台的支撑，新时达机器人超级工厂综合使用了立体仓库、环形分拣仓、平库、AGV和WMS等智能仓储物流技术。由于机器人的部件较多，部分部件（如减速机）交期较长，如何合理安排库存，满足及时交付的要求，新时达机器人超级工厂采用了立体仓库存放规格较小的物料，平库存放较为笨重的物料，环形分拣仓实现机器人自动分拣，AGV实施场内物料搬运。
智能仓储主要包含箱式立体库，铸件库，机器人环形库，电气库以及成品库。本项目建设的立体仓库是一种标准格式的通用性较强的立体仓库：
◆每层货架都是由同一尺寸的货格组成
◆采用高层货架以货箱或托盘储存货物，用巷道堆垛起重机进行作业的仓库。
◆存储区可以大幅度地向高空发展，单位面积的储存量是普通仓库的5～10倍。
◆采用自动寻址，人工装取方式，提高劳动生产率，降低操作人员的劳动强度。
4.MES系统：构建闭环化的智能制造
DigiwinsMES 核心是采用现今最先进的 Web Service 技术所构筑，它同时支持了桌面计算机、多种行动装置〈如手机、PDA、Packet PC〉、IE 浏览器（Browser）等用户接口，而Web Service更是以组件化设计架构而成，内建多语系实时切换、工作流程（WorkFlow）机制，利用多线程及异步信息处理等多种信息处理技术建构出完整的 MES 技术平台。这个技术平台提供了MES子系统的运作环境，并具备充分的扩充性与弹性的调整机制并可以扩大系统应用范畴。
03
项目成效
新时达投入机器人产业已经有十年的时间，长周期、大规模的研发投入，结出累累硕果：完整掌握工业机器人控制系统、伺服系统和软件系统，实现机器人整机价值60%的国产化；掌握机器人动力学算法，新时达码垛机器人效率达到1200包/小时，与国际一线品牌实现并跑；深入研究焊接工艺，新时达焊接机器人焊接速度和焊接效果在与国际品牌PK的过程中，屡屡胜出。
新时达机器人超级工厂的建成，通过批量使用机器人，用工数量减少了80%，产品测试一次性通过率上升15%；通过高效柔性的自动化技术，实现了10000台/年的设计产能，相比此前的手工作业，单位面积产出效率提升30%以上；通过使用仓储管理系统，整体库存水平在原有精益库存的基础上下降了10%。价值流执行层面各项KPI均取得了全面的提升。
新时达机器人超级工厂，打造了复杂离散制造业智能制造的标杆，是新时达在智能制造领域的率先尝试，是中国机器人企业实践和探索智能制造的里程碑。未来，新时达将进一步探索如何提升智能制造水平，为客户提供高品质的工业机器人产品和智能制造解决方案，成就高品质的机器人品牌，赋能制造业企业，实现向中国智造的转变。
二
上海华谊新材料有限公司华谊新材料智能工厂
01
项目简介
上海华谊新材料有限公司华谊新材料智能工厂（以下简称上海华谊新材料智能工厂）位于上海化学工业区，是国内丙烯酸及酯系列产品的主要专业生产厂商。作为一家连续流程型化工生产企业，公司在原有化工仪表自动化控制基础上，大力推进智能工厂建设，先后在安全环保、生产调度、质量管控、智能物流、仓储方面进行了数字化应用实践，使新材料公司从“传统流程型生产”逐步向“可视化、集成化、自动化、模型化、数字化”转变。
02
项目亮点
1.MES制造执行系统：三大体系构建一体化协同制造系统
以生产指挥为中心，以生产过程感知信息为基础，建立了三大体系：一是建立以计划、调度、操作、统计和绩效为一体的指挥体系；二是建立以物料、能源、三剂相融合的生产资源管控体系；三是建立以设备、工艺、质量、环保、安全为支撑的能力保障体系；通过三种体系的建设，形成贯穿决策、管控、执行、设施全流程的一体化协同管控制造执行系统。为企业创造了一个快速反应、过程透明、管控精细的制造业环境，大力推动了生产制造高效优化运行。
2.HSE健康安全环境监控系统：环保系统的数字化
对丙烯酸化工行业所呈现出的污染物进行实时监测，并对异常情况进行紧急控制，保证生产安全。HSE覆盖了安全检查整改、安全教育培训、事故事件管理、安全责任制、作业安全管理、HSE体系管理（法律法规库）、承包商安全管理、应急管理、风险管理、危化品管理、职业健康卫生等环节，实现了对安全管理标准化和安全管理信息化各要素统一管理、信息共享。通过横向集成、纵向贯通、上下一体HSE集成应用平台为企业编制一张密而不疏的安全保护网。
3.APC先进性控制系统：关键装置设备的自动化控制
通过对部分生产装置实施APC先进控制，实现了关键装置的负荷自动升降，核心控制参数的全自动控制，关键变量标准方差降低为70.78%。在减少人为干预的同时，极大的提高了装置的操作稳定性，保证了装置生产尽量达到或靠近最佳的经济效益操作点。
4.智能物流仓储系统：全物流信息管理和监控
新材料智能物流系统，通过与ERP系统、LIMS系统、MES系统对接，实现了运输计划、运力安排、运输执行、在途跟踪、签收回单等全物流相关信息共享和异常信息反馈，实现了运输载体的全过程在途跟踪监控和异常预警，系统自动记录产品送达客户时间，及时反馈客户签收，结合实际业务，设计多样化的运费结算方式，优化运费结算流程，实现自动生成运费、自动审核运费等功能。此外，在下游高吸水性树脂等产品的仓储环节，还实施了AGV叉车及自动化立体仓库，实现仓库高层合理化、存取自动化、操作简便化管理。
03
项目成效
上海华谊新材料智能工厂成为国内首个丙烯酸及酯智能工厂，提升了企业在生产过程控制、质量控制与追溯等方面的智能化水平，达到信息流、物流、资金流、业务流和价值流有机的统一和集成。通过生产指挥系统，建立了完整覆盖全公司生产业务的生产指令在线流转体系，把计划、生产、操作由分段式管理转变为全程在线、闭环式管理，生产管理效率显著提高。利用工业无线网、智能巡检设备、人员定位和地理信息服务等技术，实现内外操交接班点对点视频交接、智能化巡检等，改变了内外操作的协作模式，促进操作和管理效率的提升。在未来3-5年，上海华谊新材料智能工厂在丙烯酸及酯智能制造的成功经验有望在行业内得到推广，实现劳动密集型的局部自动化生产向以智能生产装置与设备集群化生产转变，由粗放管理向精益管理转变。
此外，华谊新材料公司目前也在将智能工厂的建设更进一步的深入、延伸，致力于在未来2-3年内打造国内化工行业第一家数字化“灯塔工厂”。
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