Date: 2021/3/23 20:59:27

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。

剑桥科技智能工厂

01. 项目简介

剑桥科技智能工厂位于上海市闵行区，主要生产家庭、企业及工业应用类ICT终端设备、高速光组件和高速光模块、5G网络设备等产品。剑桥科技智能工厂以ICT网络设备为制造对象，进行精益化、智能化的工厂总体设计，搭建软件系统平台，构建CPS系统。公司从企业层、车间层、控制层、设备层多层次完成了工厂建设，建成剑桥科技“以安全可控的核心智能制造装备、工业互联网、信息化”为基础的满足用户定制化及规模化需求的智能工厂。该项目成功列入2017年国家工信部智能制造新模式应用项目名单，项目名称为“5G通信传送网关键器件及ICT网络设备智能制造新模式应用”。

02. 项目亮点

剑桥科技智能工厂实景图

（1）互联互通的智能车间网络搭建：安全网络架构为企业保驾护航

剑桥科技采用工业互联网系统与设备，搭建了基于工业物联网、无线网络技术、工业信息安全等技术的智能车间工业网络，实现了智能车间网络的互联互通。工业物联网安全系统与设备方面，采用五层防御体系构建了一套完整的工厂信息安全建设，并严格的对生产、办公区域进行划分，对于车间核心网络架构采用典型的三层架构模式：核心层（双机热备）-汇聚层-接入层，并通过设置交换机ACL实现权限管控和交换机层安全隔离。

（2）覆盖研发-设计-工艺-制造-供应链等各环节的工业软件应用：实现基于信息共享的平台一体化管控

① 设计、工艺仿真软件方面：公司应用CAD/CAE/CAM/热设计仿真等三维设计、工艺仿真软件，对产品进行3D设计和产品应力分析、组装仿真、缺陷以及工艺仿真等分析，提升了产品开发效率、质量，大大降低了生产中的各种风险，提高了转产效率。

② 工业控制软件方面：喷码机、印刷机、回流焊、3D光学自动检测设备、插件机、波峰焊、贴片机等设备均配备了工业控制系统。基于RFID技术，建立了剑桥数据采集系统，对核心智能装备的设备状态、工况、产量等数据进行采集，并基于云平台进行大数据分析处理。

③ 剑桥科技车间信息管理系统、仓库管理系统、物料智能追溯系统、供应商协同系统、生产制造大数据分析系统以及企业资源管理系统、面向工业4.0的新一代制造执行系统、产品全生命周期管理软件等软件信息相互贯通，形成剑桥科技一体化管控平台。

剑桥科技云平台展示界面

（3）ICT数字化车间建设：智能化设备+软件助力生产效率提升

剑桥科技搭建了ICT自动化产线，将RFID技术与生产过程进行全面整合，并基于MES实现关键设备联网，实现了对设备状态、生产效率、产品质量、工艺参数等全过程多维度生产数据的实时采集与监控，以及基于机器视觉的柔性装配、高速循环输送与分拣系统、自动物流系统，机器人控制系统，实现了产品的自动化生产。研发应用了整机FT测试设备、整机外观检查设备、高速循环输送系统、自动化无线射频测试设备等核心智能装备，实现了测试、校准、插件、喷码、检测、装配、分拣、运输、输送等环节工序的自动化与智能化，形成SMT-DIP-组测包一体化作业模式，且可进行智能混线生产，大幅提升了生产、测试以及运输等环节的生产效率，提升了产品质量，缩短了产品生产周期，实现提质降本增效的目标。

人机协作工业机器人现场图

工业机器人现场图

（4）光模块数字化车间建设：核心设备自研提升测试效率

突破了光模块生产制造环节的测试等瓶颈，自研了光模块自动耦合测试设备、芯片OCR自动检测平台、自动识别UID设备等核心设备并成功应用。剑桥科技建设完成了大容量并行光器件校准设备，每套设备支持10～20（取决于测试台尺寸）台产品进行并行测试，实现大容量高并发操作。

光模块车间实景图

03. 项目成效

项目建设涉及20余条产线部分优化改造以及128个单元（Cell）化工序优化，随着智能制造装备和信息系统逐渐投入生产，公司的生产质量和效率得到显著提升，用工人数有所下降。项目建立了基于工业4.0的制造及管理平台，并根据产品的生产流程自主研发生产信息化系统，逐步实现产品智能化、装备智能化、生产智能化、管理智能化、服务智能化，该平台已初步构建完成。公司对生产环节进行了持续的精益优化，主要包括对生产流程的精益化设计，对生产信息化系统的自主开发，及对生产自动化技术的研究和导入，以此不断提升质量、提高效率、降低成本、缩短生产时间。

综上所述，通过智能制造建设，形成5G通信传送网关键器件及ICT网络设备制造的智能车间，以智能生产装备的自主研发为基础，支持产线、关键工序智能化，推动先进传感、控制、检测、装配、物流及智能化工艺装备与生产管理软件高度集成，可以标准化、柔性化、高质量化的完成ICT网络设备的智能化生产。通过智能制造的规划和实施，可以有效提生产效率、增加产能、降低次品率、减少工人和作业的人为干预。智能工厂的建设提高了剑桥科技产品的市场竞争力，也助推了上海市生产制造型企业在智能制造方面的技术进步与转型发展。

上海延锋汽车内饰金桥数字化智能工厂

01. 项目简介

延锋汽车内饰系统有限公司作为全球领先的汽车内饰供应商，致力于为用户提供满足当下和未来驾乘需求的内饰解决方案，重新定义车内的休闲、工作、娱乐方式。金桥数字化样板工厂位于上海市浦东新区自贸区，是延锋汽车内饰在亚太区规模最大的工厂。该工厂为上汽通用、北美通用和特斯拉提供包括座舱模块、仪表板总成、门内饰板总成和副仪表板总成等主要汽车内饰产品。自2019年起，延锋汽车内饰金桥工厂在原有数字化的基础上，以柔性自动化、网联数字化和大数据智能化为智能制造实施路径，进行了全方位的智能化升级，建立了第一个全球汽车内饰的数字化样板智能工厂。

02. 项目亮点

延锋汽车内饰金桥数字化样板工厂以端到端价值流为核心，通过9个业务场景将智能制造应用落地，包括智能客户订单管理、智能排产、智慧物流、物联网设备接口平台、工厂数字化敏捷管理、工厂数字化质量管理、智能工艺过程控制、预测性维护、以及仿真技术在制造开发过程中的应用。延锋汽车在上述应用场景中，不同程度地对智能制造关键技术进行了自主研发，包括物联网设备接口平台、机器学习应用于过程控制和预测性维护、仿真技术应用于制造开发等等。并且通过实践，总结了快速迭代可复制的模板，为下一代智能工厂以及全球推广奠定了基础。

（1）客户订单智能管理和智能排产平台

通过具备AI能力的智能客户订单管理系统实现了客户订单的高效且无差错管理。客户订单管理是制造业最痛苦的日常信息流工作，繁琐且容易出差错。针对每天管理数十万行订单的工作量，相比较传统依赖人的经验和熟练度，客户订单智能管理系统提升了近7倍的工作效率，并且准确率达到了100%。

排产同样是信息流工作最难的一个环节，对人的要求更高。因为工厂面对的客户和车型越来越多，及时响应客户需求变化的频次越来越高，排产考虑的约束条件也是越来越复杂，人的精力和脑力都难以企及。智能排产也是智能制造环节中最难的一个课题，传统的APS已经不能满足实时高效决策的要求。

延锋汽车内饰建立了全球第一个高度集成和实时决策的智能排产系统，这个智能排产平台通过大数据技术实时采集包括ERP/WMS/MES/QMS/PM等工厂核心应用系统的实时数据，并通过智能算法和强大的算力，自动编制最优的日/班次/小时级别的生产计划，能够对变化进行自适应优化和调整，甚至可以对潜在发生的风险进行预警。实时智能排产平台实现了“工厂大脑”的第一阶段和高效的人机协作模式，完全颠覆了传统的生产排产方式，为延锋汽车内饰进一步实现全球各工厂排产和供应链上下游协同迈出了坚实的一步。

（2）智慧物流

从2017年至今，延锋汽车内饰在物流柔性自动化方面不断探索创新，已经在工厂内部相对封闭环境中实现了全过程智能化物流，覆盖19个场景，在包括上海金桥在内的10多个国内工厂实施。并且此方案已复制到美国、捷克和南非等国外工厂。

延锋汽车内饰的智慧物流系统是自主研发的，基于移动互联和云技术，覆盖汽车内饰行业所有应用场景并且极具经济性，投入产出比很高，并且能够与主流物流自动化厂商的调度系统进行对接。延锋汽车内饰在金桥数字化样板工厂中，更是实现了指令层级的智能调度自主研发，实现了高效的内部物流调度。

（3）自主研发物联网设备接口平台

在设备数据接口平台领域，Kepware是最常用的平台之一，是美国的商用软件。延锋汽车内饰自主研发适合汽车内饰行业主流生产设备的设备接口平台Jakware，支持多种通讯协议和汽车内饰行业的主流设备驱动程序，支持脚本语言二次开发，支持独立或虚拟机部署，通讯性能和稳定性也较Kepware有明显提升。有了这个完全拥有独立知识产权的设备接口平台，可以说完全不用担心今后在技术上被海外供应商“卡喉”。

（4）工厂数字化敏捷管理和质量管理

延锋汽车内饰对工厂“人机料法环”各环节管理流程进行数字化覆盖，并且采用了移动互联技术使得工厂管理的核心（班组）更易于使用和管理，有效地提升了设备综合利用率和产品质量。通过制造智能系统和商业智能系统，延锋汽车内饰将工厂生产过程中的数据予以实时呈现。所有异常情况能够被数字化的安灯及时探测，所有异常都会被记录在问题管理系统中，帮助现场员工和管理层聚焦异常和闭环管理。数字化的敏捷管理和质量管理完全改变了原先的管理模式，使得工厂运作一切基于实时呈现的数据，使得管理更加精细化，精益生产的推进速度和广度都得到了显著的提升。

（5）自主研发AI算法应用于智能工艺控制与预测性维护

延锋汽车内饰自主研发机器学习算法和深度学习算法，分别应用在关键工序工艺参数控制和关键设备预测性维护中。

通过工艺参数智能控制，提升了质量，减少了对工程师的依赖；通过预测性维护，及时发现关键部件的变异情况，根据衰减趋势进行诊断和预测，显著延长了关键部件的使用寿命。这套机器学习和深度学习的算法，在金桥工厂成功应用后，已经被快速复制给了国内其他工厂使用。

（6）自主研发仿真技术应用在制造开发

延锋汽车内饰的主要焊接设备是自主研发的代表国际最高水平的柔性焊接产线。由于这类产线的高度柔性，使得前期制造设计非常依赖有经验的资深工程师，并且往往需要较长时间才能完成制造开发和调试的工作。市面上的仿真软件基本都是国外的产品，非常昂贵且不容易上手使用。延锋汽车内饰自主研发适合自己的仿真软件，能够完全适用于柔性焊接设备的制造开发和调试，调试后的最优参数能够实时下发设备。在和视觉辅助系统结合后，最终缩短了80%以上的制造开发时间，大幅提升了开发效率和竞争力。

03. 项目成效

通过全方位的智能化升级，延锋汽车内饰金桥工厂在诸多方面都取得了显著的成效：通过智能订单管理系统，订单处理效率提升了7倍，准确率提升至100%；通过智能排产系统，排产效率和客户响应速度均提升了80%以上，整体库存水平在原有精益库存管理的基础上进一步下降了10%。价值流执行层面各项KPI都取得了明显的提升。通过高效柔性的自动化技术，实现了主要工序20%的产能提升，物流效率提升了12%以上。在关键工序和关键设备上实现了工艺参数自适应控制和预测性维护，相关过程控制能力和OEE均提升20%以上。

金桥数字化样板工厂的建成是延锋汽车内饰实践和探索智能制造的一个里程碑，同时也是下一代智能工厂的基础和起点。未来在快速复制推广现有成熟方案的同时，延锋汽车内饰也将不断迭代优化解决方案，将智能制造打造成全球领先的核心竞争力，为企业全方位数字化和智能化转型进行赋能和升级，为中国企业全球化运营保驾护航，并延申到更深更广的业务领域。

文章来源 | 上海市智能制造产业协会

Dream Factory Show由上海市智能制造产业协会和上海恒进展览有限公司主办，是目前少有的聚焦智慧梦工厂高度互联和智能化的数字时代新趋势、专注智慧梦工厂智造新未来，全面展示互联互通、数字化、大数据、智能装备与智能供应链五大关键领域前沿技术及解决方案的盛会。

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