基于数字孪生的制造企业生产过程智能化解决方案 定制、智能、创新助力企业实现数字化转型升级 降本增效 佛山市南菱技术有限公司 目标： 以虚拟空间和现实空间联动为主要 手段，通过在虚拟空间的协同工作 、模拟运行达成实体工业高效运转 , 赋能工业各环节、场景，助力工 业高质量发展，实现智能制造的进 一步升级 ，为工业软件国产化替代 贡献力量。 王德权教授（ 时任上海市委书记汇报自主可控工业软件成果 中央领导对智能制造自主知识产权工业软件之关怀 深耕自主研发 走好工业软件国产化之路 助力企业真正实现产品全生命周期管理和以数字孪生、虚拟调试、过程追踪、故障诊断、可预测性维护和能源管理为特征的智能制造， 以满足客户对信息采集、数据分析、虚实互动、精益生产、敏捷供应等的迫切需求。 智能制造系统总体框架 一汽大众 E311 数字孪生智能生产 虚拟调试 数字场景 数字孪生 现实世界 数字孪生的虚拟数字化工厂平台产品功能 由虚到实 由实到虚 虚实共生 数字孪生驾驶舱 工艺仿真 虚拟调试 生产过程预测 数字化回放 产品功能 技术亮点 智能设备库 布局规划 通过“数字孪生的虚拟数字化工厂平台” 实施的项目可以缩短设计周期 30% ， 减少电气工程师现场调试时间 50% ， 交付时间提前

供应商结算管理 计划管理 主计划排程 T+3 计划 滚动排产 工序计划 仓储管理 仓库 / 储位管 理 物料标识管理 物料出入库管理 安灯系统 - 物 料 生产管理 物料计划管理 工序过程管理 外协管理 安灯系统 - 生 产 质量管理 IQC 、 SP C 关键料追溯 质量评价 安灯系统 - 质 量 设备管理 OEE 设备点检、保养 维修、备品备件 安灯系统 - 5 、对接获取生产过程方案数据 7 、各工序开始使用生产资料执行加 工 8 、结合生产方案配料领料发料和工装模 具 数据采集 方案参数 质量跟踪 质量异常报警 生产计划 生产排产 车间计划 4 CRM 客户要货单 1 BOM 物料 设备管理 备品 备件 故障 告警 首检 制程巡检 末检 9 、产成品入库发货 10 、生产过程质量管控和分析 11 11 、生产过程数据采集分析 12 、生产数据、异常数据实现可视 化 质量 SPC 分 析 大屏 看板 PC 报 表 移动终端数据展现 物料预警 设备预警 加工预警 质量预警 1 2 人 员 考 勤 数据输出 订单进度 工单进度 设备产量 员工产量 物料追溯 RFID 读卡 器 其他设备采集接口 其他 生产进度 7 生产执行 过程加工采集

1.7 数字化能力差距及需求分析 2 蓝图规划 2.1 数字化工厂核心过程及举措 2.2 数字化工厂应用架构规划 2.3 数字化工厂网络架构规划 四、数字化工厂规划蓝图 五、数字化工厂建设路径 数字化工厂整体框架 建设范围 覆盖层级 核心能力 ►围绕大制造领域工艺、计划、生产、 物流、采购、质量六大核心专业， 拉通产品开发、订单交付两大核心 业务过程 ►以装备、网络、流程、系统、数据、 技术为核心进行数字化能力构建， 实现从自动化、信息化向数字化、 智能化的迈进 ►覆盖并贯穿现场层、控制层、操作 层、工厂管理层、企业管理层、生 态协同层 现场 控制 操作 工厂 企业 生态 网络 流程 装备 系统 数据 技术 工艺 计划 生产 物流 采购 质量 建设范围 覆盖层级 核心能力 大制造领域产品开发、订单交付过程整体概览 产品开发（ IPD ） 中长期规划 项目策划 概念开发 量产开发 生产准备 产品生命周期 研发 工艺 质量 采购 物流 计划 单一产品工艺策划 冲压、涂装、焊装、总装材料开发

预测性维护和故障诊断，提高设备的运行效率 和延长使用寿命。 02 数据化管理 智能工厂通过传感器和数据采集技术，实现对 生产过程中各种数据的实时采集和分析，从而 实现生产过程的数据化管理，提高决策的科学 性和准确性。 04 联网协同 智能工厂通过信息化技术实现生产过程中各个 环节的联网协同，实现生产全过程的实时监控 和优化。 05 整体概述 - 智能工厂的特点 精益生产 智能工厂采用精益生产理念，通过精细化管理 生产过程人工操作，效率相对较低 产品质量和生产过程难以进行实时监控和优化 设备维护人工巡检，难以进行预测性维护 生产过程缺乏全面数据分析和监控，难以优化和改进 能源利用率相对较低 需要较多的人力成本和时间投入 运作模式是产品、服务相互结合 生产单元之间没有明确界限，各生产加工环节并行进行且充分参与， 具有强大的协调能力 自动化和智能化水平较高，生产效率大幅提高 生产过程能够实时监控和优化，提高产品质量 生产过程能够实时监控和优化，提高产品质量 设备管理能够自动化和智能化，实现预测性维护 通过大数据分析和人工智能，能够实现全面的生产数据监控和分析 通过优化生产过程，能够降低能源的消耗和浪费 通过数字化和智能化，能够大幅减少人力成本和时间投入 智能工厂市场在近年来呈现出快速发展的趋势，随着人工智能、物联网、大数 据等技术的不断进步和应用，智能工厂的市场前景非常广阔。 据 Market sand Markets

当前中国制造企业正努力通过成本缩减、加强质量管理和投产周期的缩短等更加精细化 的手段以提升企业竞争力。对于很多制造企业来说，虽然已经应用了 ERP、CRM、PLM 等企 业级管理软件，但生产制造过程仍然犹如“黑箱”，对生产现场的管控能力十分薄弱： 车间管理者和企业管理人员不能实时、透明地了解生产线上的实际状况，虽然企业 的 ERP 系统下达了生产计划，但是计划的有效执行却依然难以保证。 产成本的控制，优化资金流，实 时得到动态成本信息。 难以实时地采集生产过程的相关信息，如进度信息、关键质量信息等，因此无法快 速地对生产变动做出响应。 无法对设备进行实时监控，防止设备突发故障。 车间工人的生产效率无法统计，人力成本无法准确掌握。 到底生产现场发生了什么？制造过程的“黑箱”已经蒙住了管理层的眼睛，束缚了管理 层的手脚。 长期的实践表明，信 长期的实践表明，信息化深化应用是制造企业实现自主创新和转型升级必要支撑。制造 业信息化是一个长期的过程，经历了从单元应用、部门应用到企业级应用的过程。很多企业 的生产车间虽然实现了自动化和规范管理，但是还缺乏信息系统的支撑，导致 ERP 应用过程 中，生产计划下达之后的执行情况不能及时反馈，使 ERP 应用难以真正实现对企业的实时管 控，也难以实现对生产过程的追溯。同时，由于缺乏信息化应用系统，车间的工人、设备、 物料等

...................................................................................... 26 3.4.5 生产过程实时追踪..................................................................................... 27 3.4.6 ........................................................................................ 44 3.7.1 过程质量管理 ............................................................................................ 45 ................................................................................... 48 3.7.6 追溯的实现过程......................................................................................... 48 3.7.7

智能制造 MES 系统基础介 绍 技术创新，变革未来 内容安排 ·MES 系统简介 · 数据采集与过程控制 · 排产调度 · 生产、物料平衡与看板 · 效率模块与 O E · 质量模块与 SPC · 批次分析 · 追踪与反追踪系统 ·SOP 介绍 · 应用演示 ©2010 GE Intelligent Platforms t质 pla 量 n 历史数据库 产品 效率 质量 工厂运作 管理信息系统 MIS MES 定位 – 管理系统 VS 过程控 制 业务 / 公司 管理信息系统 ERP 、 MIS 实时系统 过程控制 & 工业自动 化 DCS,PLC,SCADA 秒 分钟 小时 班次 日 周 月 年 公司 业务 工厂 生产区 生产单元 生产过程 ME S 基于 ISA95 的 MES 架构 PortaDlatamar 生产管理 生产实绩 处理并存贮 控制层 生产调度 设备管理 生产报表 OPC- Server 1 3 计划下达 14 4 6 7 8 12 13 15 16 质量过程控制 18 19 TCP / IP Local network 9 工单执行 10 生产控制 11 生产监控 一 车间执行层 MES 层 计划层 执行层 计划生成 2

：一体化平台总体介 绍 2. ：协同研发平台解决 方案 3. ：结构化工艺规划设 计平台解决方案 4. ：制造执行平台解决 方案 5. ：生产线改造方案 第四部分：项目实施方案与过程控制 Page 2 6/27/2022 前期工作回顾 初次调研 技术交流 方案汇报 • 2016 年 7 月与乙方 共 同到进行调研 • 分别与厂领导、信 息中 心、技术处、研发中心 三维模型不完整不规范，致使模型 利用率不高，重复建模问题突出。 Page 5 6/27/2022 工艺规划业务现状梳理与核心需求分析 优化分配作业任务 建立制造过程中监控体系真正实现透明化 提前生产准备管理 构建统一平台的制造过程管理 以数据包为基础建立追溯机制 生产现场不能机动地应付变化快速并难以预测的订单式生产型 态，无法灵活机动实现现场任务派工 竞争压力下必须将黑箱作业透明化，公开、 NC 程序以及站 位 程序，没有实现工艺、 NC 程序等下现场 利用条码技术实现数据收集 现场没有利用条码技术实现对物料、产品、质量信息以及表单 的条码化管控 建立加工过程质量监控 生产现场没有确立质量控制点、对于加工过程的质量数据缺少 管控手段 制造运营业务现状梳理与核心需求分析 Page 6 6/27/2022 统一作业标准 设备利用率、状态无法统计 自动下发 NC 系统手动拷贝

........................................................................................54 6.6. 生产过程控制................................................................................................. 1.2 测试资源...............................................................................92 9.1.3 测试过程...............................................................................92 9.1.4 测试类型...... ERP(模块:销售、采购、计划、库存、生产、财务、质量)、 PLM(产品的文件和图纸管理)、OA（办公管理）、HR(人力资源管理)等系统； 但对生产设备的数据没有进行采集、分析、统计和交互，生产过程都是通过纸 质文件进行指导操作，无法追溯生产过程中各环节要素，生产计划只能做到按 天按批生产，无法实现自动排产到分钟、到机台、到人员，在制品仓的库存难 实时和准确反映。 1) 本期项目是在 XX 电线电缆车间实施制造执行系统(MES)。

基于生产过程中的庞大数据实现数据挖 掘 与分析，是工厂具备自我学习的能力，并 实现能源消耗的管理与生产决策自动判断 等任务 基于计算机数控机床、机器人等智能化 的 自动化设备，进一步满足个性定制柔性化 生产需求，缩短生产周期的同时，大幅降 低产品成本 智慧工厂内配备电子看板，现实生产过 程 中的实时动态，并通过与终端的互联，实 现管理人员远程参与生产过程中指挥、管 程控制转变，并实现智慧工厂的 建设 多数应用在石化、钢铁、冶金、 建材、纺织、造纸、医药、食品 等流程制造领域 从个性化定制到智慧工厂 从智能制造生产单元到智慧工厂 从生产过程数字化到智慧工厂 4 生产统计与绩效 生产计划 移动数据 DCS 内操管理 外操管理及智能巡检 操作指令 模型更新 区域优化模型 数据调合 稳态 / 动态优化 生产过程监控 物流监控 质量管理 LIMS 报警设置 实时数据 控制系统性能监控 年 / 季