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中车四方所生产现场数据采集与可视化中车四方所为解决生产多品种、小批量、周期长，生产方式复杂、物料品种复杂等业务痛点，提出通过智能工厂建设。本项目是中车四方所智能工厂建设中的一个子项目。本项目主要是通过车间制造执行系统（MES）、视觉传感器及智能测量仪表、电子标签及条码、数据采集系统装备，实现制造过程现场数据采集与可视化，完成了智能设备开工至、工位操作智能引导、生产过程预警报警、以订单为主线的可视化展示四个场景建设。本项目在轨道交通行业复杂装备制造中属于创新型项目。

一、案例简介

中车四方所为解决生产多品种、小批量、周期长，生产方式复杂、物料品种复杂等业务痛点，提出通过智能工厂建设。由此设计了智能工厂总体架构，并计划实施了多个子项目。本项目是中车四方所智能工厂建设中的一个子项目。本项目主要是通过车间制造执行系统（MES）、视觉传感器及智能测量仪表、电子标签及条码、数据采集系统装备，实现制造过程现场数据采集与可视化，完成了智能设备开工至、工位操作智能引导、生产过程预警报警、以订单为主线的可视化展示四个场景建设。本项目在轨道交通行业复杂装备制造中属于创新型项目，通过本项目实施，取得了直接经济效益的同时，对行业带动发挥了积极的作用。

二、案例背景介绍

中车四方所开展智能工厂前遇到了几大业务痛点：一是离散制造行业尤其是轨道交通行业复杂装备的特点，多品种，小批量，定制化，长生命周期，新制检修混流，生产方式复杂；二是设备种类较多，设备采用的信息交互方式和协议各不相同，给智能车间信息的交互带来了很大的难度；三是钩缓产品的特点是产品种类多（超1000多类），物料品种复杂（超30万种），涉及国内外1000多家供应商，产品生命周期30年，管理难度很大。中车四方所为解决这些问题和难点，提出建立高铁核心机电系统产品智能工厂。工厂基于新一代信息技术和先进制造技术，以钩缓车间为主要实施载体，以数字化贯通全制造过程，以关键制造环节智能化为核心，以网络互联为支撑，覆盖智能设计、智能经营、智能装备、智能物流与仓储、制造执行系统等应用，通过数据集成、系统集成，实现设计、经营、生产制造各个环节的互联互通。

三、案例应用详情

通过车间制造执行系统（MES）、视觉传感器及智能测量仪表、电子标签及条码、数据采集系统装备，实现制造过程现场数据采集与可视化。

制程管控是通过生产工位智能设备和智能工具的应用，设备、工具、传感器与MES系统的集成，大大提高对生产过程的控制，防止生产过程出现问题，同时将生产过程数据、检测数据进行自动化采集，并通过系统对检测数据进行验证，保证了生产质量的稳定性。

1、智能设备控制

MES系统通过跟智能设备控制系统的集成，实现对智能设备的控制，MES系统将作业指令发送给智能设备，智能设备根据生产作业指令切换NC程序、工装，并根据MES系统传递的物料清单对上料进行检查。

2、智能引导

每个工位配备工位计算机，通过图形界面指导操作工按照作业标准步骤进行操作，并通过跟工作台传感器的集成，感知操作工的要求动作是否完成，通过人机结合的方式控制操作工只能按照既定的步骤操作，防止工人出现漏操作和误操作。

3、预警报警平台

对于生产过程中出现的异常，例如设备故障，工艺问题，加工问题等，要及时通知到相关的技术人员和管理人员，在最短的时间将问题排除，保证生产的顺利进行。

（1）异常预警、报警规则

根据现场作业的分工，建立预警、报警的规则，首先要对异常进行分级，不同级别的异常处理流程、处理时间分别设定；同时将责任人的责任范围具体到地点、设备、产品工艺类型等，明确处理异常的分工。

（2）报警推送

当MES系统监测到设备异常、加工异常、装配异常等信息后，自动按照规则发出报警，报警信息通过移动端APP、车间声光报警器、车间现场看板、系统PC端应用推送至责任人，例如设备故障推送给设备检修人员，工艺问题推送至车间工艺技术人员。

责任人接收报警信息后，报警信息的处理方案，处理状态，处理用时将作为车间管理人员的跟踪管理数据，对相关部门保障生产的绩效做出分析。同时异常信息也会作为质量分析数据的一部分，为大数据平台质量分析提供依据。

4、生产指挥系统

建设生产指挥系统，系统的数据来源是MES、ERP等系统，主要实现以订单为主线的计划、到货、制造状态、存在问题的可视化展现系统：

以客户订单为主线，集成ERP的物料需求计划、采购到货、库存信息；集成制造执行系统MES的准时生产计划、生产准备、物料配送等信息；集成整个生产制造过程的数据采集信息；实现以订单为主线的计划、到货、制造状态、存在问题的可视化展现系统。

生产现场实时呈现。能实时呈现现场质量检测数据、订单生产状态信息、设备状态及故障信息，集成的PLC控制系统信息，生产线上的各种数据，实时显示生产线的工作状态，生产计划及其完成情况，设备状态，零部件所在位置，视频监控信号等现场信息；

通过生产指挥系统的可视化界面向广播、电子看板、手持终端和车间服务器等设备发送控制指令，实现对人员、设备和物料等制造资源的监控与调度，形成基于车间现场实时状态信息、可视化监控和智能化协同交互决策的新型业务管理模式。

四、创新性与优势

本项目实施建设的主要价值：

（1）由于离散制造行业尤其是轨道交通行业复杂装备的特点，国内外关于智能车间建设没有成功的经验可以借鉴，也没有相关建设标准来指导，所以如何建立行业特色的智能车间给项目带来了非常大的挑战，通过本项目实施很好解决了这个问题。

（2）在项目建设中，由于设备种类较多，设备采用的信息交互方式和协议各不相同，这就给智能车间信息的交互带来了很大的难度，通过本项目实施提高了信息交互方式的通用性和扩展性。

五、案例应用效益分析

通过本项目在内的智能制造新模式应用建设，逐年稳定提高了钩缓车钩产品的市场占有率，稳固了公司的行业地位，也为同行业的智能制造发展提供了具有实际参考意义的样本。