TCL基于工业互联的彩电智能化生产车间建设,大力推进装备自动化、柔性化、智能化升级,实现了工艺流程改造、生产与管理数据的互联共享。
TCL集团股份有限公司创立于1981年,是全球化的智能产品制造及互联网应用服务公司集团,TCL王牌电器(惠州)有限公司是TCL集团的主要骨干企业之一,是TCL集团最大的彩电生产基地,产品50%出口海外。
本项目以“人机一体化智能系统”为目标,结合企业当前痛点,运用自动化与信息化实现精益智慧工厂,为客户提供定制、交互、柔性的产品+服务。通过项目的实施,在UPPH,经营成本、产品不良率,研发周期等方面取得显著改善提升;同时自主开发的多项人机一体化智能系统软、硬件获取了多项技术专利。项目可以在彩电行业快速复制和推广,有着非常强的行业带动作用。
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本项目以“人机一体化智能系统”为目标,运用自动化与信息化实现精益智慧工厂,为客户提供定制、交互、柔性的产品+服务。
为了应对以上问题,从2014年开始做工业互联的智能车间建设规划和建设,提升工业能力。在自动化上取得一定成效,但缺乏整体规划,设备互联处于初试阶段、信息集成联动存在制约。
围绕自主设计为主体,结合《工业互联网体系架构(版本1.0)》指导,进行整体规划,逐步验证推进,降造成本,匹配柔性、定制化生产模式的转型。
1) 建立智慧车间/工厂总体设计模型、工程设计模型、工艺流程及布局模型,并进行模拟仿线K高清智能电视生产线的关键技术装备进行智能化改造,通过配备智能传感与控制装备、智能检测与装配装备,实现各个生产环节的自动化,实现了智能物流与仓储功能。
3)基于工业环网建设生产的全部过程数据采集与分析系统,实现实时数据采集与分析,在中控室展现出透明化制造过程。
4)基于工业环网对未来设备层网络进行规划。通过制造执行系统(MES)与PLM、 ERP等实现了信息集成,建立全生命周期产品信息统一平台。
5)开发在线协同设计平台,使用先进的数字化三维设计技术,建设产品数据管理系统(PDM)。
项目拟建成3条智能化生产线个无人化注塑车间,仓储系统实现全自动搬运及堆垛,实现生产、质量、仓储等环节的可视化管理。通过建设覆盖全厂的工业PON网络,实现车间PLC、工控机等设备层面的互联互通,形成完整的生产设备数据汇聚和分析平台,进一步建立工业大数据平台,能够为企业业务开展提供有效数据支持和决策依据。
通过在线协同设计,将虚拟互联引入到生产线体,并将前后端应用系统来进行集成,实现数据运营。
围绕TCL集团“3053”战略,以提升工业能力为目标,运用精益改善和工业网络技术手段,切实解决了生产模式转型中所遇到的痛点。项目拟以自动化装备+工业PON网、协同设计与系统集成+工业大数据,实现虚实互联、数字化生产。
(1)战略规划TCL集团为了让战略实施更具延续性和与时俱进性,TCL每年面向未来三年发展目标制定一个三年计划,2016年是第五个三年计划,即“3053”战略”-构建基于纵横商业架构的全生态企业,同时指明“产品技术能力,工业能力,品牌和全球化经营能力和互联网应用服务能力”新的四项能力提升,作为达成3053战略目标的基础和支撑。
(2)项目顶层架构基于工业能力提升的战略指引,以工业互联及两化融合构建智慧工厂,实现柔性生产、个性化定制的目标。
(1)网络整体架构核心设计拟采用软件定义,依据不同功能、安全等级分区。实现内外打通、OT网隔离。园区网以WIFI和NB-IOT为主,实现人物互联为主;工厂网主要实现物物互联为主;外部用户以映射隔离、身份识别,辅以EDI系统,实现协作集成。架构图示:
(2)OT网架构拟以工业PON网为主,辅以WIA-PA协议无线为辅,满足低延迟,高可靠的要求。
(3)私有云平台项目分别以自主设计方式搭建了基于OPENSTACK架构的前端电商云平台和基于VMWARE架构的制造云平台,为工业互联提供了基础资源层的支撑。
信息集成,首先打通研发与生产的边界,进一步结合前后端数据挖掘分析,反向指导,快速响应。如图5所示:
(1)系统集成整体架构项目从研发端、生产端两条主线并行开展。研发端从优化产品结构、提升产品标准化和模块化水平、构建在线协同设计平台等方面,进一步提升研发整体能力,快速响应市场变化。生产端从精益改善、自动化置换、工业互联网、MES改进及物流配送等方面,提升整体制造能力。通过系统集成、虚实互联,实现数字化协作,解决长期困扰的快速研产衔接问题。集成架构如图6所示:
(2)MES集成实施架构自主开发并经过10年磨砺的MES系统,除对其进行互联网及物联网化技术架构改造外,进一步强化其制造中枢调度的功能,进行更精细化的系统联动。架构如图7所示:
(3)基于C2M信息集成定义基于C2M的落地,先期进行了信息流推演,并构建基于完整模型的信息定义,作为各模块适配的要求和准则,以分模块、分阶段方式推进实施。信息集成示意摘录如图8所示:
随着互联网在制造业的深入,原有的安全体系不但相对薄弱,且面临新的挑战;项目从基础完善强化开始入手,同时兼顾工控安全。
(1)构建立体防御安全体系在数据中心独立部署具备7层安全域隔离的双冗余、模块化防火墙。边界及生产区均部署独立防火墙,同时配置了系列的安全漏洞扫描、预警系统。并形成了健全的安全小组,定义了完整的安全体系文件,定期接受TCL集团内控人员审查。如图9所示:
(2)工控安全的强化基于工业互联网产业联盟安全体系建设指导(如图10),在2、4和5方面分别建立了相关的规范制度,并具备一定的成熟度。在设备及控制安全方面,引入更高等级的工业防火墙并完善规程,进一步加强。
项目围绕战略,结合企业自身的痛点和长处,有的放矢,坚持以自主掌控核心技术为前提,用实践验证,用实效交付。
根据所指定的三年推进纲要(如图11),并通过了解环境、检验成果进行策略校正,渐进式推进。
包括物料/成品周转AGV、SMT、SKD、注塑、模组(LCM)等全生产环节自动化的实现;新型自动化技术的研发与应用:包括智能机械臂的全面应用、AGV物流车的研发、视觉识别技术的开发应用等;
工业PON网络是一个多业务提供平台。主要实现是上联智能生产数据采集与控制分析平台,以及下联ODN网络下连用户端设备ONU。结合自动化步伐,逐步覆盖、改造现有生产现场。在规划投建的“TCL人机一体化智能系统”园区,拟采用完整的工业PON及物联网解决方案。
(1) 建设中控监控平台展示实时生产信息、实时设备状态、报警信息以及其它相关信息。
(2) 建立工业大数据平台参考工业互联网体系架构指导,搭建企业内部的大数据平台;
在自动化程度不断的提高的同时,逐步优化研发、制造流程,通过PLM、MES与周边系统的信息、数据集成,实现全部产品标准化、生产的基本工艺标准化、生产单元模块化,实现全系列新产品的研发与生产的无缝对接。
项目已申请16项发明专利,登记1项软件著作权,形成2项企业标准草案。在信息化建设方面,通过自主开发实现生产现场检测数据采集、计划管理、立体仓库、质量追溯等功能。其中MES及WMS经过多年的验证迭代,已在公司全面推广,其先进性得到行业认可,其中WMS系统获得“2015中国制造业信息化应用领先暨最佳实践奖”。
预计年产4K高清液晶电视终端产品200万台以上,年实现出售的收益60亿元以上。
本项目自主开发了多项人机一体化智能系统软、硬件,并申报和获取多项技术专利。项目可以在彩电行业快速复制和推广,有着非常强的行业带动作用。