蘭寶智能制造傳感器數(shù)字化智能工廠

智能制造是我國加快建設制造強國的主攻方向，是上海城市數(shù)字化轉型的重要抓手。智能工廠是推動智能制造的切入點和突破口，是制造業(yè)數(shù)字化轉型的重要載體。

2020年9月，上海市經(jīng)濟信息化委等6部門聯(lián)合發(fā)布了《上海市建設100+智能工廠專項行動方案（2020-2022年）》，計劃三年推動建設100家智能工廠，打造10家標桿性智能工廠，培育10家行業(yè)一流水平的智能制造系統(tǒng)集成商，搭建10個垂直行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，即“10030”工程。12月，市經(jīng)濟信息化委認定授牌了首批20家上海市智能工廠，主要聚焦在汽車、電子信息、高端裝備、生物醫(yī)藥等7個行業(yè)領域。為了總結和分享智能工廠建設經(jīng)驗，遵循“樹典型、強引導、立標桿”的原則，我們分領域、分批次對20家智能工廠進行詳細報道。

一、項目簡介

圖1 蘭寶智能制造傳感器數(shù)字化智能工廠

上海蘭寶傳感科技股份有限公司智能傳感器制造數(shù)字化智能工廠（以下簡稱：蘭寶智能傳感器數(shù)字化智能工廠）圍繞三條自動化智能傳感器生產(chǎn)線、三條模塊化精密產(chǎn)品生產(chǎn)線、二十五組U型手工線，打通和整合現(xiàn)場數(shù)字資源，引入精益制造理論，利用邊緣計算模型重新構建了數(shù)字化的傳感器車間，應用Unity3D虛擬現(xiàn)實仿真技術對工廠布局和車間產(chǎn)線生產(chǎn)進行了1:1場景建模，按實際生產(chǎn)節(jié)拍設計了生產(chǎn)仿真系統(tǒng)。數(shù)字化工廠經(jīng)過沙盤模擬推演，最終一次改造成功，在完成創(chuàng)新建設智能工廠的同時，確保生產(chǎn)提質增產(chǎn)降耗，取得良好的經(jīng)濟效益，為電子行業(yè)在智能制造數(shù)字化工廠應用積累了寶貴經(jīng)驗，樹立行業(yè)新標桿。

二、項目亮點

蘭寶智能傳感器數(shù)字化車間通過虛擬化設計提高項目方案可行性、創(chuàng)新智能制造精益化理論、建設智能制造數(shù)字化基礎平臺、集成研發(fā)設計仿真平臺、解決了生產(chǎn)質量的數(shù)字化問題。

通過智能制造創(chuàng)新解決關鍵問題、突破關鍵技術和短板裝備，高質量完成核心裝備、關鍵技術研究，確保智能制造工廠順利建設。

1. 智能化設計：全流程虛擬化設計提高項目方案可行性

圖2 蘭寶U3D工廠建模仿真平臺

圖3 蘭寶生產(chǎn)仿真平臺-業(yè)務流程仿真

圖4 蘭寶生產(chǎn)仿真平臺-生產(chǎn)節(jié)拍仿真

蘭寶自主開發(fā)3D虛擬仿真平臺，解決新廠車間產(chǎn)線布局設計、生產(chǎn)業(yè)務流程沙盤推演、生產(chǎn)實時監(jiān)控等問題，對產(chǎn)線設計和改造進行3D建模，對業(yè)務流程優(yōu)化進行沙盤推演，充分發(fā)揮虛擬現(xiàn)實技術在數(shù)字化工廠升級改造中的作用，減少產(chǎn)線改造現(xiàn)場試驗次數(shù)，減少自動化物流系統(tǒng)業(yè)務測試部署次數(shù)，盡最大可能減少車間改造對生產(chǎn)任務的影響，提高數(shù)字化工廠項目升級改造一次通過率；在新產(chǎn)品開發(fā)中，可通過平臺對新產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程進行詳細仿真，為工藝設計和優(yōu)化提供精準化的依據(jù)

2. 智能化產(chǎn)線：創(chuàng)新智能制造精益化理論改造產(chǎn)線

圖5 蘭寶精益制造業(yè)務藍圖設計

蘭寶運用精益制造理論結合智能制造技術，重新設計了數(shù)字化工廠智能制造產(chǎn)線，對原來生產(chǎn)離散的工作島模式、工位暫存半成品較多、產(chǎn)品柔性連接較多模塊化較低、前道工序流轉規(guī)劃欠缺、產(chǎn)品中間流轉信息紙質化的情況進行了深入改造。

圖6 蘭寶數(shù)字化工廠產(chǎn)線AGV小車應用

蘭寶提出了從生產(chǎn)現(xiàn)場出發(fā)進行經(jīng)營改善為目標，充分利用“人、機器和IT協(xié)同”的柔性生產(chǎn)，減少貫穿全供應鏈、工程鏈的總成本，推動蘭寶信息化數(shù)字化改造，提高產(chǎn)品價值的目的，完成傳感器制造工廠整體改造評估、產(chǎn)線布局設計優(yōu)化、設備與人員管理優(yōu)化、質量追溯管理設計、自動化工位識別、產(chǎn)線信息化規(guī)劃等。

3. 智能化管理：自研智能制造數(shù)字化基礎平臺打通所有設備數(shù)據(jù)

圖7 蘭寶智能制造數(shù)字化基礎平臺

蘭寶智能制造項目團隊自主研發(fā)了OPC中間層服務器，解決智能制造底層設備和信息化系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)鴻溝，使得生產(chǎn)現(xiàn)場所有設備數(shù)據(jù)無障礙采集至OPC服務器，實時發(fā)送給MES系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)、APS系統(tǒng)、SPCD系統(tǒng)，為數(shù)字化工廠成功實施奠定堅實的基礎。

4. 智能化研發(fā)：集成研發(fā)設計仿真平臺提升研發(fā)效率

圖8 蘭寶Simulab設計仿真平臺

圖9 電磁仿真設計

在蘭寶研發(fā)中心已有的ANSYS、PROE、TracePro、ZEMAX、Altium Designer等仿真系統(tǒng)基礎上進行研發(fā)設計仿真集成，統(tǒng)一仿真研發(fā)環(huán)境，使研發(fā)設計仿真工作成為信息化、數(shù)字化、高度集成化的平臺，確保產(chǎn)品研發(fā)集中高效完成。

5. 智能化質量管理：解決生產(chǎn)質量的數(shù)字化管理問題

圖10 蘭寶SPCD質量控制系統(tǒng)

基于六西格瑪質量管理理論搭建的SPCD生產(chǎn)過程質量管控系統(tǒng)，實現(xiàn)設備質量和工藝數(shù)據(jù)數(shù)字化，實現(xiàn)從SMT、組裝調(diào)試、到灌封測試、高低溫老化測試的質量檢測監(jiān)控，并在工廠控制中心完成現(xiàn)場生產(chǎn)質量監(jiān)控和反饋，定期生成質量報表，配合質量管理部完成生產(chǎn)質量和工藝改進。

三、項目成效

蘭寶智能傳感器數(shù)字化智能工廠項目的建設正是兩化融合在工業(yè)現(xiàn)場的具體實踐，通過數(shù)字化工廠的建設，在基礎的工業(yè)單元層面對信息化和工業(yè)化進行有機整合，實現(xiàn)了兩化融合的科學發(fā)展。

數(shù)字化工廠實施后，生產(chǎn)單件產(chǎn)品平均工時縮短23%、產(chǎn)品研制平均周期縮短37.5%、綜合能耗降低12%，同時完成企業(yè)標準3項、軟件著作權6項、發(fā)明專利6項、智能裝備6種。數(shù)字化工廠的建設取得了良好的經(jīng)濟效益，生產(chǎn)模式成果、核心裝備成果具有行業(yè)可推廣性。

蘭寶智能傳感器數(shù)字化智能工廠項目有效解決了離散制造業(yè)“多品種小批量”生產(chǎn)模式問題。運用3D仿真技術進行數(shù)字化建模設計和工廠布局仿真推演，并進行自動化產(chǎn)線改造和車間智能倉儲系統(tǒng)、MES系統(tǒng)實施，集成了包括PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫、Simulab設計仿真系統(tǒng)、SPCD車間過程質量控制系統(tǒng)、ECMS能源管控系統(tǒng)、DAC數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在內(nèi)的信息化系統(tǒng)，實現(xiàn)了實時數(shù)據(jù)交互貫通、協(xié)同一致，構筑成為蘭寶智能制造的強大核心。

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