【數字化】國產自主智慧製造數字化車間

和利時公司（HollySys）始創於1993年電子部第六研究所，是中國領先的自動化與資訊科技解決方案提供商。公司主要從事自動控制系統產品的研發、製造和服務，核心業務聚焦在工業自動化、軌道交通自動化和醫療自動化三大領域。公司以“用自動化改進人們的工作、生活和環境”為宗旨，致力於提升客戶的生產效率和產品品質，並保障客戶的生產安全和降低能耗及排放。

和利時公司在二十餘年的發展歷程中，始終堅持發展自主技術，走自主產品創新之路，為國家經濟建設和民生服務提供強有力支撐。在實施“中國製造2025”促進產業升級過程中，和利時公司提供從智慧控制器、智慧化裝備、自動化產線到生產監控系統、工廠管理系統、企業決策分析系統全套的智慧製造整體解決方案，及諮詢、規劃、設計、實施、運維全方位、全生命週期服務。

“可程式設計控制器（PLC）製造數字化車間”是國家發改委2014年智慧製造裝備專項，由和利時公司自主完成總體規劃、設計與實施，實現和利時電子工廠、PLC產品線全生命週期內的協同智慧製造。

用中國製造“製造中國”

採用和利時自主的 MES、SCADA、PLC、MC等智慧製造關鍵軟硬體產品和系統，實現“用和利時控制系統生產和利時產品”，並向製造企業推廣智慧製造整體解決方案。

【提升國產自主大型PLC的產業化】

“可程式設計控制器（PLC）製造數字化車間”是國家發改委2014年智慧製造裝備專項，是針對我國自主大型PLC產業化的劣勢，通過全面實施智慧製造提升大型PLC的研發、設計、製造和服務能力。

【建設全互聯智慧工廠】

通過ERP、MES、WMS、AGV、SCADA、PLC/MC間的無縫整合，優化製造過程資訊傳遞，有效管控訂單、BOM、生產裝置、倉儲、元器件、在製品和生產過程，實現生產計劃、執行和控制的閉環管理，增強生產的智慧化和柔性化。

【多品種小批量、客戶定製，國產PLC發展之道】

實現全自動化PLC生產和全製造流程資訊整合，有效減少原器件和產成品庫存、提高PLC產量和質量、降低製造成本，並實現多批次小批量及使用者定製化生產，從而提升國產PLC的市場競爭力，為更多的國產裝備安裝一顆“中國心”。

全互聯智慧工廠

專案面向PLC製造全過程，針對銷售、製造、物流、管理、排產、質量、安全和節能環保各環節，綜合運用採集、檢測、識別、控制、計算、儲存、通訊等新一代工業網際網路技術，構建一個全互聯、高效運轉的數字化虛擬工廠，實現物理生產的快速響應、高效集約、多品種柔性製造，通過為客戶提供更加靈活多變的個性化功能和服務提升國產PLC的競爭力。

【面向管控一體化的縱向整合構架】

和利時電子公司智慧製造是一個縱向整合系統，可劃分成現場層、生產執行層和經營管理層三層。現場層主要有生產裝置、工業機器人、掃描錄入裝置、產線主控制器、立體庫房、AVG小車、視訊監控和精確定位系統等；生產執行層主要有生產監控SCADA系統、物料管理WMS系統和生產執行MES系統，以及分佈在車間各處的看板系統；經營管理層主要有ERP、CRM和SCM。

圖1 PLC數字車間系統整合架構

主要內容有：

1）PLC自動化柔性生產線。主要由智慧電子看板、PCBA自動化生產線、自動化裝配測試線和自動化物流倉儲系統等四部分組成。

a)智慧電子看板。採用和利時自主研發的資料整合平臺SCADA，實現對生產過程資料的實時採集和生產執行監控，應用於車間/工廠監控系統、生產線看板和手持移動終端。

b)自動化裝配測試線。主要包括PLC、MC、裝配機器手、全自動測試裝置、自動上下料及傳送裝置等。其中PLC、MC和全自動測試裝置採用和利時自有產品，其它通用裝置外購。

c)自動化PCBA生產線。主要包括自動上/下板機、焊膏印刷機、點膠機、高速貼片迴流焊機、波峰焊機、AOI/XOI、RFID讀寫器等裝置，具備雙向通訊介面，接收來自MES的產品資料和生產排程指令，採集裝置執行狀態。

d)自動化物流倉儲系統。主要包括物料識別、貨位管理、自動分揀、物料傳輸，以及立體倉庫和AVG系統等部分。

2）智慧製造車間製造執行系統MES。採用和利時自主研發的MES，實現生產作業管理、批次管理、質量管理、裝置管理和能源管控等功能。

3）企業資源計劃ERP。採用SAP R/3系統，實現訂單管理、供應鏈管理、生產計劃、庫存管理等。

4）產品資料平臺：採用配置管理資料庫系統管理電子CAD生成的BOM與PCBA資料、機械CAD生成的三維產品資訊和裝配資料等，實現版本控制並按照生產計劃的要求及時、準確地向生產線發放生產資料。

5）其它智慧化系統：包括智慧工業電視系統、室內精確定位系統、電能計量系統、X射線輻射監測系統、手持移動應用、擴增實境系統等。通過各種物聯網、移動網際網路技術對生產、環境和人員全面感知，為實現基於大資料的精細化管理提供基礎支撐。

【基於CPS的全互聯架構】

運用資訊科技對工廠中各類物件進行建模，採用最先進的通訊方式和協議實現物件間的互聯互通，建設全互聯的工廠CPS系統。

資訊流：數字工廠整合軟體平臺，基於OPC-UA工業標準，支援異構資料的整合，實現現場各類裝置、各種系統的互聯，可擴充的業務邏輯建模，集SCADA、APS、MES、WMS、看板等生產管控功能於一體；採用智慧看板、手持終端、雲技術，使用者隨時隨地獲取生產資訊；

物料流：物料、在製品、產成品、托盤採用條碼、二維碼、RFID，實現物流全電子化高效管理、產品質量生產可追溯性；

控制流：自動化裝配測試線採用工業機器人、機器視覺、自動上下料、訊號自動載入測試及記錄系統、全自動打包裝箱機，實現無人化生產；

無線網：採用WiFi、ZigBee、UWB無線和POE乙太網供電技術，簡化車間內網路和電源佈線，增強移動性；

安全：採用工業智慧視訊分析系統（ICCTV）、室內精確定位系統（UWB），實現基於機器視覺和位置/軌跡的安全防護與監視。

圖2 基於CPS的全互聯架構

【強大的自動化系統綜合整合平臺】

HOLLiSCADA系統軟體是和利時自主研發的自動化系統整合平臺，定義為安全、可靠、開放的工業平臺軟體，支援異構系統整合，可以將各種不同的裝置、軟體和人無縫地整合為一個協同工作的系統，實現互聯互通和互操作，平臺主要包括工廠建模和應用開發工具、現場裝置接入、工業資料服務、控制運算引擎、規則引擎、工作流引擎、大資料引擎和視覺化展示等元件。

SCADA系統在工業控制領域傳統的角色定位為資料的採集與監控、提供開放的協議與第三方系統互聯、資料儲存和分散式計算等，但是隨著網際網路等新技術的飛速發展，SCADA不再僅僅限制在做資料提供者上，其與Web、GIS、大資料、智慧技術、雲端計算、移動應用、擴增實境、物聯網等技術結合，構建企業數字化綜合運營平臺。

HOLLiSCADA不僅支援生產過程實時資料、報警、事件和歷史資料，還擴充套件了對產品資料、裝置資料、設計資料、地理位置資料、音視訊多媒體資料的支援，實現與多種型別子系統的整合融合。系統提供快速二次開發功能，通過擴充套件實現HOLLiMES生產執行系統，支援特定行業的應用功能定製開發；支援C/S和B/S方式的PC、移動裝置、看板、大螢幕等多種圖形化展示方式，可以實現在異構環境下的協同製造、生產監控、生產排程和生產管理，適合於製造業智慧工廠和數字化車間自動化整合應用。

PLC製造數字車間專案主要目的是為了解決協同製造能力、提高資訊可靠性、提高生產效率、柔性製造、提高自動化管理水平、提高產品質量，是一個集資料採集與監控、生產排程、生產排產、生產監控、產品生命週期管理、能源管理、庫存管理、視訊監控、人員管理等功能於一體的高度資訊化、智慧化系統。SCADA在其中起著承上啟下的核心作用，對現場生產裝置、產品、環境和人員進行實時監控；基於SCADA平臺之上構建MES、WMS，實現車間生產整合管控；與CAD/PDM、ERP等系統進行對接，打通產品資料和企業經營資訊。

圖3 HOLLiSCADA綜合整合平臺

【全方位安全防禦】

專案中綜合運用了以下措施和裝置進行安全防禦：

防火牆：生產網與管理網之間、公司內網與外網之間

堡壘機：賬號管理、身份認證、單點登入、訪問控制、資源授權、操作審計等

企業級安全防毒軟體、安全漏洞升級

OPC UA ：訪問規範採用標準安全模型，通過數字證書進行安全認證

軟體系統：採用使用者許可權、安全認證、資料加密傳輸和訪問控制

LK PLC/MC控制器：具有抗網路攻擊設計

自主創新，合作共贏

【推廣中國自主智慧製造解決方案】

本著開放合作共贏的目的，聯合更多有自主產品的國內廠商，首先在3C、家電等行業形成適合中國企業特色的智慧製造垂直解決方案，實現用中國自主的智慧製造方案實施“中國製造2025”，提升國產裝備製造業的競爭力。

【實施工業雲服務】

針對廣大中小型製造企業普遍欠缺實施智慧製造的資金、技術和人力這一事實，引入物聯網、雲端計算、大資料技術建設公共的工業雲服務平臺，採用多租戶技術實現低成本線下實體工廠與線上虛擬工廠的雙向對映與對接，提供公共資源租用、供應鏈對接、運維服務外包等服務，助力中小製造企業的轉型升級。

圖4 智慧製造工業雲服務

自主技術創新，高效柔性定製

【自主技術全面創新】

在自動化控制、生產工藝技術等操作技術（OT）之外，還大量採用物聯網、網際網路、移動網際網路、雲端計算和大資料技術等新一代資訊科技（IT），並實現兩者的完美融合。

採用自主軟硬體產品實現智慧製造

高度自動化裝備和生產流水線

高效率車間倉儲與物流系統

有線、無線多種通訊網路綜合運用

綜合資料整合和業務開發平臺

靈活的物件建模與業務邏輯編排工具

資訊流轉自動化和排程智慧化

多型別異構資料融合與綜合資料分析

高效、柔性、協同製造

支援雲端部署，擴充應用範圍

移動手持應用，隨時隨地獲取資訊

【減員增效，柔性定製】

以PLC為代表的智慧裝備是我國製造業升級的關鍵裝置，通過“PLC製造數字化車間”建設，可以有效降低PLC產品的製造成本、提升產品質量、降低庫存，提升國產PLC產品的市場競爭力。

和利時通過實施PLC數字化車間帶來的直接經濟效益如下：

產品一次合格率達到98.5%

產品返修率低於0.4%

生產人員減少30%

生產效率提升50%

能耗降低10%

產量達到100萬模組/年，增加值2億元以上

定製產品從需求確定到樣機制造完成時間小於2個月

支援按訂單小批量經

人工智慧賽博物理作業系統

AI-CPS OS

“人工智慧賽博物理作業系統”（新一代技術+商業作業系統“AI-CPS OS”：雲端計算+大資料+物聯網+區塊鏈+人工智慧）分支用來的今天，企業領導者必須瞭解如何將“技術”全面滲入整個公司、產品等“商業”場景中，利用AI-CPS OS形成數字化+智慧化力量，實現行業的重新佈局、企業的重新構建和自我的煥然新生。

AI-CPS OS的真正價值並不來自構成技術或功能，而是要以一種傳遞獨特競爭優勢的方式將自動化+資訊化、智造+產品+服務和資料+分析一體化，這種整合方式能夠釋放新的業務和運營模式。如果不能實現跨功能的更大規模融合，沒有顛覆現狀的意願，這些將不可能實現。

領導者無法依靠某種單一戰略方法來應對多維度的數字化變革。面對新一代技術+商業作業系統AI-CPS OS顛覆性的數字化+智慧化力量，領導者必須在行業、企業與個人這三個層面都保持領先地位：

1. 重新行業佈局：你的世界觀要怎樣改變才算足夠？你必須對行業典範進行怎樣的反思？

2. 重新構建企業：你的企業需要做出什麼樣的變化？你準備如何重新定義你的公司？

3. 重新打造自己：你需要成為怎樣的人？要重塑自己並在數字化+智慧化時代保有領先地位，你必須如何去做？

AI-CPS OS是數字化智慧化創新平臺，設計思路是將大資料、物聯網、區塊鏈和人工智慧等無縫整合在雲端，可以幫助企業將創新成果融入自身業務體系，實現各個前沿技術在雲端的優勢協同。AI-CPS OS形成的數字化+智慧化力量與行業、企業及個人三個層面的交叉，形成了領導力模式，使數字化融入到領導者所在企業與領導方式的核心位置：

1. 精細：這種力量能夠使人在更加真實、細緻的層面觀察與感知現實世界和數字化世界正在發生的一切，進而理解和更加精細地進行產品個性化控制、微觀業務場景事件和結果控制。

2. 智慧：模型隨著時間（資料）的變化而變化，整個系統就具備了智慧（自學習）的能力。

3. 高效：企業需要建立實時或者準實時的資料採集傳輸、模型預測和響應決策能力，這樣智慧就從批量性、階段性的行為變成一個可以實時觸達的行為。

4. 不確定性：數字化變更顛覆和改變了領導者曾經仰仗的思維方式、結構和實踐經驗，其結果就是形成了複合不確定性這種顛覆性力量。主要的不確定性蘊含於三個領域：技術、文化、制度。

5. 邊界模糊：數字世界與現實世界的不斷融合成CPS不僅讓人們所知行業的核心產品、經濟學定理和可能性都產生了變化，還模糊了不同行業間的界限。這種效應正在向生態系統、企業、客戶、產品快速蔓延。

AI-CPS OS形成的數字化+智慧化力量通過三個方式激發經濟增長：

1. 創造虛擬勞動力，承擔需要適應性和敏捷性的複雜任務，即“智慧自動化”，以區別於傳統的自動化解決方案；

2. 對現有勞動力和實物資產進行有利的補充和提升，提高資本效率；

3. 人工智慧的普及，將推動多行業的相關創新，開闢嶄新的經濟增長空間。

給決策制定者和商業領袖的建議：

1. 超越自動化，開啟新創新模式：利用具有自主學習和自我控制能力的動態機器智慧，為企業創造新商機；

2. 迎接新一代資訊科技，迎接人工智慧：無縫整合人類智慧與機器智慧，重新

   評估未來的知識和技能型別；

3. 制定道德規範：切實為人工智慧生態系統制定道德準則，並在智慧機器的開

   發過程中確定更加明晰的標準和最佳實踐；

4. 重視再分配效應：對人工智慧可能帶來的衝擊做好準備，制定戰略幫助面臨

   較高失業風險的人群；

5. 開發數字化+智慧化企業所需新能力：員工團隊需要積極掌握判斷、溝通及想象力和創造力等人類所特有的重要能力。對於中國企業來說，創造兼具包容性和多樣性的文化也非常重要。

子曰：“君子和而不同，小人同而不和。”  《論語·子路》雲端計算、大資料、物聯網、區塊鏈和 人工智慧，像君子一般融合，一起體現科技就是生產力。

如果說上一次哥倫布地理大發現，擴充的是人類的物理空間。那麼這一次地理大發現，擴充的就是人們的數字空間。在數學空間，建立新的商業文明，從而發現新的創富模式，為人類社會帶來新的財富空間。雲端計算，大資料、物聯網和區塊鏈，是進入這個數字空間的船，而人工智慧就是那船上的帆，哥倫布之帆！

新一代技術+商業的人工智慧賽博物理作業系統AI-CPS OS作為新一輪產業變革的核心驅動力，將進一步釋放歷次科技革命和產業變革積蓄的巨大能量，並創造新的強大引擎。重構生產、分配、交換、消費等經濟活動各環節，形成從巨集觀到微觀各領域的智慧化新需求，催生新技術、新產品、新產業、新業態、新模式。引發經濟結構重大變革，深刻改變人類生產生活方式和思維模式，實現社會生產力的整體躍升。

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產業智慧官  AI-CPS

用“人工智慧賽博物理作業系統”（新一代技術+商業作業系統“AI-CPS OS”：雲端計算+大資料+物聯網+區塊鏈+人工智慧），在場景中構建狀態感知-實時分析-自主決策-精準執行-學習提升的認知計算和機器智慧；實現產業轉型升級、DT驅動業務、價值創新創造的產業互聯生態鏈。

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新技術：“雲端計算”、“大資料”、“物聯網”、“區塊鏈”、“人工智慧”；新產業：“智慧製造”、“智慧金融”、“智慧零售”、“智慧駕駛”、“智慧城市”；新模式：“財富空間”、“工業網際網路”、“資料科學家”、“賽博物理系統CPS”、“供應鏈金融”。

官方網站：AI-CPS.NET

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