汽车冲压模具智能云工厂
北京航天智造科技发展有限公司
——应用概述——
汽车冲压模具智能云工厂以广东横沥模具协同中心及广东天倬智能装备科技有限公司作为对象，应用INDICS平台构建了汽车冲压模具企业内制造过程智能化和企业间制造协同智能化相结合的智能云工厂。本项目应用工业互联网、智能化装备、人工智能等新技术，突破技术瓶颈，建设基于云平台，满足汽车冲压模具供需对接、产品设计、工艺、制造、检测、物流等全生命周期的智能化要求的智能云工厂。企业内部通过智能云工厂建设充分发挥设备潜能，DOE试验方法智能识别质量关键影响因素，提高产品一致性；神经网络预测刀具寿命，减少工件损伤；基于视情维修的设备维护策略，减少设备停机时间，延长寿命。企业外部与其他制造资源协助充分发挥智能制造的社会聚合效应，通过跨企业的有限产能智能排产，提高资源利用率，最终建成一个基于航天云网INDICS平台的汽车冲压模具智能制造生产基地，实现“互联网+智能制造”的样板示范，可复制、可推广。
——技术突破——
本项目集合应用了工业互联网技术、精准供应链管理技术、智能设计与仿真技术、混合集合规划算法智能云排产技术、大数据分析技术等。
——重要意义——
本项目应用工业互联网、智能化装备、人工智能等新技术、新设备，突破技术瓶颈，建设基于云平台，满足汽车冲压模具供需对接、产品设计、工艺、制造、检测、物流等全生命周期的智能化要求的智能云工厂。
——研究机构——
北京航天智造科技发展有限公司
广东天倬智能装备科技有限公司
——技术与应用详细介绍——
一、应用规划
北京航天智造科技发展有限公司为帮助汽车冲压模具企业快速实现智能制造，重点进行了6项应用规划。
1.汽车冲压模具云应用：本项目基于INDICS平台实施云制造应用，建立汽车冲压模具共享制造资源的公共服务平台，将巨大的社会制造资源池连接在一起，提供各种制造服务，实现制造资源与服务的开放协作、社会资源智能共享。
2.云端业务协同：本项目基于INDICS平台建设云端资源协同CRP、云端研发协同CPDM系统，提供订单协同、资源协同、研发协同、图和文档协同等增值服务，支撑了模具产业实现资源计划协同，搭建了数据驱动的小批量多品种柔性生产模式。
3.有限云排产系统：本项目提供基于产能的生产任务排程的混合集合规划算法及工具，通过对分布的、异构的制造资源和制造能力的虚拟化和网络化，实现制造资源的高效、准确共享。
4.云端大数据分析应用：本项目通过工业物联网网关SmartIoT及平台网关接口，将企业设备数据、产线生产数据、调度系统数据、DNC系统等数据及企业运营数据上传至云平台，利用平台分析工具进行数据分析，实现质量/工艺优化应用、设备远程运维应用、关键设备预防性维护应用、运营分析应用；搭建神经网络，利用数据进行训练，实现对关键设备的远程运维和预测性维护，降低运营成本。
5.产线仿真及优化设计：本项目应用平台产线仿真工具，搭建智能制造车间的整体模型，应用工厂实际生产情况约束，对工厂设计、设备布局、物流线路、加工能力、调度系统进行全局仿真，发现产线设计中存在的相关问题，优化产线的整体情况。
6.智能生产线：本项目利用先进的系统集成技术，通过基于OPC/UA协议的工业网络，对工业机械手、工业数控多轴加工中心、AGV等设备进行集成，实现对完成云排产后的汽车冲压模具进行智能化生产计划接收，毛坯的自动配送、加工，生产情况的自动统计、反馈，构建一体化的智能模具生产线。
二、实现效果
通过以上规划内容建设，拟实现以下效果。
1.基于云平台的汽车模具社会化资源聚集与共享
本项目基于INDICS的模具云应用提供智能识别系统，快速发布需求和能力信息；提供搜索、智能匹配和商机推送等服务，具有快速对接能力，能够响应需求，完成供需对接；实现价值链全贯通，数据链全过程流转，以及经营管控、研发、生产业务全覆盖。
2.构建云端工业软件集成新模式
云制造3C提供集成入口，可从模具云平台导入企业信息、产品功能信息、订单信息、设计模型等；其次云制造3C可集成模具云平台的云化软件，如CPDM与产品数据管理PDM集成、CRP与企业资源计划ERP集成、CMES与制造执行系统MES集成等。以生产计划为数据驱动，打通客户订单-企业生产计划-生产执行数据链条，实现订单驱动生产；以BOM及工艺路线为数据驱动，打通异地事业部、客户、供应商间设计BOM、设计工艺三维模型及审批流的数据链条；以企业数据为驱动，实现企业整体运营状况的优化及决策支撑。
3.基于仿真技术的生产优化
本项目通过对生产情况的仿真模拟，找到在设备维度、物流系统维度、生产排产维度等的系统不平衡性及瓶颈资源，有针对性地调整瓶颈资源的生产安排，对调度系统及排产系统进行多轮优化迭代，达到企业生产的设备及产线最优配置，最大化地发挥智能产线的生产潜能，达到智能工厂的设计初衷。
4.数据驱动的工艺优化
本项目针对现有生产工艺路线及指标，精确收集工艺路线关键点的工艺数据，采用数据分析工具建模，提炼出关键指标的量化数据值，通过多轮生产及仿真积累数据进行指标统计与比较，确定最佳工艺路线及工艺数据，达到产品生产的最优工艺能力。
三、企业需求
汽车冲压模具智能云工厂已在广东天倬智能装备科技有限公司实施应用，在实施前企业主要存在以下需求。
1.企业期望整合模具制造行业工业数据，在充分发挥工业装备、工艺和材料潜能的基础上，提高产品质量、优化资源配置效率、创造差异化产品和实现服务增值。
2.企业期望建设汽车模具行业的智慧制造产业示范基地，基本实现产品协同设计、协同制造，实现海外订单综合管理以及工厂全球可视化，解决海外业务的拓展与供应链管控问题，争取海外高端客户订单。
3.企业期望建设智能化车间，实现订单快速响应和车间智能制造，提升企业生产管控水平，探索“单品类、定制化”的生产模式，满足工期要求、提高客户满意度。
4.企业期望通过现场设备实时采集、智能分析技术，提炼出关键指标的量化数据值，对模具的整体加工工艺进行优化。
四、开展工作
北京航天智造科技发展有限公司根据广东天倬智能装备科技有限公司的建设需求搭建了基于云平台的汽车冲压模具云工厂，帮助企业提升自动化和信息化程度，实现智能制造、协同制造。项目实施过程中重点开展了以下几方面工作。
1.搭建模具云平台，实现社会化资源协同共享
模具云平台搭建“产学研用金”创新系统，共享技术、专家、课程、知识、金融等资源，为企业提供一站式生产性服务，如图1-8所示。本平台已发布科研成果1847条，技术难题15条，达成合作17个，科研院校上云9家，发布课程52个，知识资源46个。
图1-8 “产学研用金”创新系统——横沥模具产业云专区
2.开展基于云平台的CRP、CPDM系统应用
本项目构建以企业为中心的全价值链生态体系，实现企业（设备、产线、业务）能力上云，如图1-9所示；线上订单协同研发设计，应用智能排产引擎（混合集合规划算法）进行有限产能计划安排；智能驱动线下生产，打造一个模具生产的有机整体，形成大企业带动小企业的模式。
图1-9 CRP有限云排产应用
3.应用物联网关，实现生产的智能化
本项目自动获取产品信息和相应的加工参数；实现设备互联、数据采集、过程管控等可视化；实现重型工件（≥30000kg）物流智能化，实现工件与龙门铣床的自动上料的定位，具体模具车间现场加工单元如图1-10所示。
图1-10 模具车间现场加工单元
4.应用大数据智能分析技术，提高整体管控能力
本项目针对智能管理与决策优化需求，应用大数据智能分析引擎提供管理决策支持；通过采集质量相关指标，利用相关性分析技术，建立相关性分析构件；通过对实时采集的设备数据进行分析，结合知识经验库，建立设备异常检测构件，如图1-11所示。
图1-11 冲压模具车间设备分析应用
五、取得效益
广东天倬智能装备有限公司智能云工厂建设后取得了以下良好效益。
1.经济效益：通过广东天倬智能产线建设，降低预期企业运营成本，产品研制周期缩短30%，质量问题减少10%，资源利用率提高15%，运营成本降低20%，减少现场操作人员70%以上，可提高效率和产能30%以上。
2.社会效益：本项目基于航天云网平台，建设具备可复制性的智能工厂和模具制造产业链的生态圈，帮助当地汽车冲压模具行业转型升级，促进进出口贸易，加强横沥模具产业链上下游企业之间的资源共享、协同协作，建立战略联盟，共同面向市场。
——特邀点评——
汽车冲压模具智能云工厂已经在广东天倬智能装备科技有限公司落地，形成了云制造、协同制造、智能制造的样板示范。本项目通过INDICS平台的CRP的智能云排产，构建基于整个东莞模具产业价值链的行业联盟；通过行业联盟所有企业能力的实时共享，解决各个企业因订单不稳定造成部分企业能力不足而部分企业能力得不到充分利用的问题，缩短整个行业的订单交付周期，保证按时交付，使整个行业的生产能力和价值得到充分、高效的利用，这是工业互联网在云制造方面重大价值的体现。在北京航天智造科技发展有限公司及众多合作伙伴的共同努力下，汽车冲压模具智能云工厂会在全球范围内的模具制造业复制并推广，助力模具制造业技术创新、商业模式创新和管理创新。
——庄鑫 北京航天智造科技发展有限公司副总经理
广东天倬智能装备科技有限公司是典型的多品种、单件定制化生产模式，智能云工厂建设基于整个产线的自动化改造实现了车间设备联网，打通了设计、工艺、供应链、生产计划，直至驱动产线执行，通过智能数据分析提升工艺和质量，同时大幅提升生产效率，这对满足市场快速多变的客户需求，以及实现柔性化、个性化生产模式是一个重大、成功的尝试。
——聂国顺 广东天倬智能装备科技有限公司董事长