【智慧製造】博創智慧注塑生產智慧化應用之路

博創智慧持續不斷完善、提升ERP、CRM、PDM、OA等高效執行體系，實現全方位的數字資訊化管理和“ONE FOR ALL，ALL FOR ONE”的“以人為本”的人性化管理，正在建設成為具有國際水平的一流自動化工廠和最具活力的塑機行業領軍者。

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企業簡介

博創智慧裝備股份有限公司成立於2003年初，專注於研發、生產製造注射量25g-300000g的智慧注塑機，是二板智慧注塑機專家，亞洲首臺6800噸二板智慧注塑機制造商。博創是第五屆中國塑料機械工業協會會長單位，首批入選2015全國46家智慧製造試點示範專案企業，國家智慧製造新模式應用示範專案單位，並於2017入選國家首批綠色工廠示範企業。

博創智慧裝備股份有限公司定位為“二板智慧注塑機專家，亞洲最大型二板機制造商”，在二板智慧注塑機上博創公司擁有領先的技術水平與製造經驗。2015年獲得國家工信部“46家智慧製造試點示範專案單位”，2016年獲得國家工信部“國家智慧製造新模式”重大專項，2017年博創"面向智慧製造的注塑裝備互聯互通與互操作標準與試驗驗證"專案再次獲得工信部智慧製造標準化重大專項。

博創公司已經是注塑行業智慧製造的第一品牌。

圖1 博創智慧裝備股份有限公司

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企業在智慧製造方面的現狀

公司在“博大精深，價值共創”為核心理念的指導下，為客戶創造價值、為供應商創造價值、為股東創造價值、為員工創造價值和為社會創造價值。以科技創新、思想創新、管理創新、制度創新，作為企業生存與發展的源動力，堅持走博創“四化”之路----“專業化、個性化、差異化、快速化”。

公司持續不斷完善、提升ERP、CRM、PDM、OA等高效執行體系，實現全方位的數字資訊化管理和“ONE FOR ALL，ALL FOR ONE”的“以人為本”的人性化管理，正在建設成為具有國際水平的一流自動化工廠和最具活力的塑機行業領軍者。

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智慧製造詳情介紹

注塑成型裝備智慧化方法研究；注塑成型智慧裝備研發與生產；注塑成型大資料雲服務平臺構建；注塑成型雲服務系統研發與推廣（MES系統、全生命健康週期管理系統）。

圖2 專案的總體架構

針對注塑成型裝備的網路化、智慧化和資訊化水平相對低下的問題，本專案構建的系統架構包含4層，感知層，傳輸層，平臺層和應用層。

感知層：主要由計算機、主控介面、分機控制器及各種感測器組成，採集並捕獲注塑成型裝備的各種資訊。通過感知層全面感知注塑機的資訊，並構建新型的智慧控制系統，研發智慧化的注塑成型裝備。

網路層：各種通訊網路和網際網路形成的融合網路,完成資訊、資料與指令在感知層與平臺層之間傳遞。

平臺層：基於基礎設施和雲端計算中心資料（廣東工業大學面向領域應用的大資料中心），利用大資料中心、運營平臺，打通了各機構之間的資訊壁壘，構成了一體化聯動的資訊共享與協同機制。各種資料資源協同聯動，實現資訊平臺的精細化、準確化、實時化管理。

應用層：整合各種資訊資源，實現對各類資訊服務的統一呼叫，支撐企業業務協作，構建注塑成型MES系統、注塑成型裝備的全生命週期健康管理系統等系統平臺。

1.專案背景介紹

面向塑料機械行業發展的需求和人力成本急劇攀升的現狀，注塑裝備的智慧化是塑料機械發展的最重要的方向。博創多年來與華中數控、廣東工業大學、中科院廣東自動化所、華南理工大學、廣東省自動化學會、廣東省機械工程學會等智慧化研究和智慧化模組生產機構與學科行業組織進行了多方面的產學研合作，在注塑裝備械中引進智慧感知、故障診斷、自適應控制和專家系統等先進的智慧控制方法，全面提升了注塑裝備的智慧化水平。

2.專案實施與應用情況詳細介紹

1）注塑成型MES系統服務

圖3 注塑成型MES系統網路拓撲圖

注塑行業製造執行系統（Borch Mes）對整個注塑生產現場進行實時監控和資料採集，資訊共享，實現生產現場與職能部門互動，職能部門能實時管控現場，通過網路可在任何時間任何地點遠端實時獲取生產現場資訊，並以此為基礎，向使用者提供強大的生產資料追溯系統。

系統提供了注塑生產過程透明化管理的有效途徑，彌補了ERP和MRP偏重對計劃的管理而無法監控到製造過程現場執行情況的缺陷，通過自動化資料採集手段，實時獲取生產現場在製品、物料、製造過程的品質資訊。建立整合的生產控制與品質管理平臺和完善的生產過程資料庫，從而滿足企業對生產過程實時監控與全面追溯需求，並通過OEE等效能控制指標的分析，幫助企業不斷提高生產效率，不斷改善產品品質，全面達到企業持續提升客戶滿意度需求。

Borche Mes系統通過自主研發的資料採集器，該採集器採用ARM核心進行開發，具有高精度、高穩定性、儲存空間大、資料儲存時間長、通訊方式多、傳輸速率快、故障報警、自動檢測、遠端自動升級等優點，連線簡單，無需修改注塑機自身電腦電路；採集器將採集回來的資料實時、準確地傳輸到資料伺服器進行後臺資料處理，通過Borche Mes管理軟體可以實時檢視到整個注塑車間的機器執行狀況、模具狀態、工藝成型引數、物料消耗、訂單生產進度等資訊，從而實現生產車間現場的透明化管理。系統提供強大的報表功能，使使用者能快速地得到生產車間的統計分析報表。

圖4 注塑成型MES功能模組

（1）資料採集模組

●對車間機器進行實時監視，實時掌握車間機器、模具等裝置的執行狀況；

圖5 工廠及車間生產狀況監控

圖6 單機生產狀態的監控

●實時跟蹤訂單執行情況；

●實時跟蹤車間物料的使用情況；

●對生產過程中發生的異常情況進行警示，包括：週期報警、機器狀態不明報警、溫度異常報警、射膠壓力異常報警、射膠時間異常報警、射膠量異常報警、預塑時間異常報警、次品率高報警；

●系統DNC技術，通過有線或無線的資料採集器，將車間的生產裝置實現網路連線，實時、準確、客觀的採集生產現場的資料，並進行異常處理、ERP等資訊系統提供資料互動介面。

（2）工藝管理模組

實時跟蹤注塑過程中成型條件：注塑週期、注塑壓力、最大注塑壓力、熔膠溫度、模具溫度、射膠速度、射膠量、射膠位移等工藝引數。圖形化記錄每模實際成型引數，做到每模產品質量的可追溯，並實時歸檔。

（3）生產排程模組

從訂單生成工單（可與ERP介面）PMC參照日曆檢視所有機器的排產和生產進度，再對工單進行排產。

可結合注塑生產工藝特點，自動生成派工單，經過稽核後的派工單就自動派工到相應機臺，供車間QC、領班、機修、加料工參考。

（4）品質管理模組

適時收集統計注塑機的產品質量情況，次品類行及合格率，並可以按查詢條件生成各類品質分析報表，可以聯絡相關時間段工藝波動情況進行品質追溯，原因分析和品質改善。

（5）報表模組

提供強大的報表支援系統：生產日報/月報、原料使用情況表、品質日報表、生產單進度報表、停機原因統計表、成型條件監測報告、模具實際產量分時統計表、注塑週期明細表、作業員工效率統計表。

（6）庫存管理模組

實時根據生產狀態，通過對用料情況進行客觀記錄。自動提示庫存狀態，對庫存紅線預警。

（7）維護管理模組

維護提供裝置維護、保養計劃安排，並將裝置的維修情況形成報告，實現裝置自動保養提示和效能評估，併為生產排程提供依據。

2）注塑成型裝備全生命週期健康管理系統

注塑機全生命健康大資料平臺是利用雲技術、資料協議通訊技術、移動網際網路技術、裝備建模、人工智慧、模糊神經元、大資料等技術對企業智慧裝備執行資料與使用者使用習慣資料進行採集，實現線上監測、遠端升級，遠端故障預測與診斷、裝備健康狀態評價、生成裝備執行與應用狀態報告等功能的智慧服務平臺。

智慧裝備雲服務平臺是為服務於客戶裝備高效執行、持續穩定無故障執行、便捷人性化的裝備保養、高效售後技撐而實現的智慧物聯網平臺；平臺實現裝置檔案集中高效管理、高效便捷售後支撐系統、人性化的遠端裝備管理、智慧的故障診斷和故障預警功能、安全便捷的資料採集服務、多維度全方面資料分析功能。

針對專案實際使用者不同的建設要求可以按本地自建監測中心、雲平臺兩套方案來實現；下面分別對這兩套方案進行闡述。

（1）自建監測中心

企業自建監測中心；把系統及伺服器部署在企業或企業指定的IDC機房，企業注塑裝備的控制器通過外部通訊介面接入到無線傳輸裝置上傳到監測中心，伺服器有固定外網IP。

圖7 系統拓撲圖

基於目前的注塑裝備控制器特點，在注塑裝備端安裝帶RS485的3G/4G無線路由器（在有有線網路的條件下，也可以用有線裝置的方式傳輸），用於監測注塑裝備PLC及電能表，通過CAN轉RS485裝置把驅動器監測起來。

（2）基於物聯網技術構建智慧裝備雲服務雲平臺

租用成熟伺服器，注塑裝備端監測裝置及傳輸裝置跟自建方式一致。

圖8 雲平臺拓撲圖

該專案在雲端也是基於物聯網技術來構建智慧裝備雲服務平臺（見圖8），該平臺在伺服器上搭建Openstack實現資源的虛擬化；實現使用者接入、第三方應用接入（ERP、PLM、CRM等資訊化管理系統）、平臺的狀態監測、安全認證、資料儲存管理等；基於hadoop搭建大資料中心，根據使用者需求實現對執行資料與使用者使用習慣資料進行採集，並建模實現深度挖掘、分析、決策，自動生成產品執行與應用狀態報告，並推送至使用者端；承載線上監測、遠端升級、故障預測與診斷、健康狀態評價等雲服務。通過雲端計算和大資料技術以及移動網際網路技術，建立了高效、安全的智慧服務雲平臺，提供的服務能夠與產品形成實時、有效互動，大幅度提升系統的資訊化和網路化水平。

裝備全生命週期健康管理系統（iPHM），該系統包括八大功能模組，並且同時提供移動端的應用。具體如下：

駕駛窗：本頁面為全域性介面，呈現了所有裝置在全球地圖上的分佈，線上率等，還可以通過點選進入到更細的區域（國家）。

圖9 注塑裝備監測全景

實時監測：對注塑裝備的實時執行情況進行監測，包括注塑裝備的執行狀態、工作電流、電壓、壓力等。並通過點選某一臺裝置，檢視更為詳細的資訊。

健康評估：對正常運作的裝置進行健康評估，並做出相應的評估報告；主要通過裝置的電流、壓力、溫度等引數的分析，評估是否在合理範圍內。以健康評估演算法定期對裝置進行體檢報告，指導客戶定期或按裝備健康狀態進行維修或保養。

報表管理：對注塑裝備的健康評估及執行情況、產量、生產品質等資料進行統計並匯出報表。該功能包括模具產量統計、生產品質日報、注塑條件監視、注塑週期明細、停機原因分析、車間進度報表、生產進度報表、生產日報表子功能。

故障預測：對注塑裝備各引數實時資料及歷史資料進行大資料深度挖掘、分析。

故障預測PHM技術的發展經歷了故障診斷、故障預測、系統整合三個日益完善的階段，在部件級和系統級兩個層次、在機械產品和電子產品兩個領域經歷了不同的發展歷程。當前PHM技術的發展體現在以系統級整合應用為牽引，提高故障診斷與預測精度、擴充套件健康監控的應用物件範圍，支援CBM與AL的發展。

裝置運維：對遠端的裝置維護記錄、維護計劃進行管理，對出現故障的裝置線上報修，並能線上升級，一鍵撥號來獲得幫助。

專家系統：對注塑裝備PLC的引數及現實執行引數進行比較（需要額外安裝感測器來支撐檢測實際執行的引數）再用歷史資料做參考，現實際執行出現偏差，及時給負責人或其它系統（自動化系統）發出提示。

系統管理：對注塑裝備的基本資訊進行錄入，及系統使用者管理。包括使用者增、刪、修改，使用者許可權的分配。

3.效益分析

1）生產效率

實時監控人、機、物、料，可遠端實時跟蹤訂單執行情況；

各崗位責任更清晰，提高協同效率；

建立注塑機、模具、員工之間的檔案，優化生產搭配；

對歷史資料進行挖掘分析，為最優派工提供資料支援；

提供報表功能，減少人工統計，降低管理成本；

隨時登陸系統瞭解車間的生產狀態，決策更科學；

2）調機試模

根據記錄生成工藝管理資料庫；

以最優化工藝資料為工藝引數標準；

提供個體裝置獨立工藝引數作業指導；

大幅提升調機效率，穩定產品品質；

大幅降低批量性的質量事故；

降低對人員的要求，減少人為因素；

調機時間減少5%-30%；

大幅減少調機廢料和調劑損壞。

3）待單待料

當前生產單結束前，系統自動提醒；

在本次生產完成前已進行下張單的物料、模具等的準備；

動態準確預計生產結束時間；

系統根據以往資料進行排單優化；

對不用裝置與人組合的生產效率進行準確預估，排單更合理；

大幅減少停機待料時間。

4）不良品控制

通過以往生產資料優化巡檢週期；

通過機器記錄（刷卡）對巡檢實現管控；

出現質量問題立刻報警，大幅降低批量性質量事故；

通過看板、簡訊和郵件等方式報警，快速止損；

質量問題發生後，系統自動對生產任務進行調整；

系統記錄不良品生產記錄，為生產優化提供資料。

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。

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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