導(dǎo)語 ：近日，科大智聯(lián)董事長鐘智敏署名的《數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的離散制造全流程協(xié)同優(yōu)化——以AIMS-MOS制造運(yùn)營平臺(tái)為基座的三位一體解決方案構(gòu)建與應(yīng)用》一文發(fā)表于《物流技術(shù)與應(yīng)用》智能制造增刊“權(quán)威”專欄。該期刊由教育部主管、北京科技大學(xué)主辦，是國內(nèi)外公開發(fā)行的國家級(jí)學(xué)術(shù)刊物，也是最早聚焦物流系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用的專業(yè)平臺(tái)之一，擁有廣泛行業(yè)讀者與學(xué)術(shù)影響力。

 

文章圍繞“基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)柔性制造平臺(tái)的供應(yīng)鏈協(xié)同解決方案”這一國家級(jí)平臺(tái)示范項(xiàng)目，深入闡述 AIMS-MOS 制造運(yùn)營平臺(tái)如何通過數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)離散制造全流程的精細(xì)化協(xié)同優(yōu)化，展示其在提升制造透明度、降低運(yùn)營成本和快速響應(yīng)市場變化方面的顯著效果。此次發(fā)表不僅印證了科大智聯(lián)在智能制造領(lǐng)域?qū)Τ掷m(xù)創(chuàng)新的追求，同時(shí)為行業(yè)輸出了可復(fù)制、易推廣的數(shù)字化轉(zhuǎn)型范例，以實(shí)際行動(dòng)切實(shí)踐行 “引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展，推動(dòng)工業(yè)進(jìn)步” 的使命。

 

 

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摘要：針對(duì)離散制造行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型痛點(diǎn)問題，本文提出以AIMS-MOS制造運(yùn)營平臺(tái)為基座的三位一體解決方案。該方案融合多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合、動(dòng)態(tài)資源調(diào)度等六大核心技術(shù)，通過構(gòu)建全域數(shù)據(jù)中樞、重構(gòu)柔性物流網(wǎng)絡(luò)、建立跨系統(tǒng)協(xié)同機(jī)制，形成“感知-決策-執(zhí)行”閉環(huán)管理體系，并以某廣東印刷包裝集團(tuán)智能工廠項(xiàng)目為例，對(duì)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模式在破解離散制造管理難題中的有效性進(jìn)行驗(yàn)證，為行業(yè)提供可復(fù)制的技術(shù)路徑與實(shí)踐范式。

 

關(guān)鍵詞：離散制造；實(shí)時(shí)感知；智能調(diào)度；柔性物流；協(xié)同管理；AIMS-MOS 制造運(yùn)營平臺(tái)

 

作者：鐘智敏

科大智能物聯(lián)技術(shù)股份有限公司

 

在全球化與數(shù)字化浪潮下，信息技術(shù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)迅猛發(fā)展，為離散制造業(yè)（如印刷包裝、服裝、電子等）帶來深刻變革，推動(dòng)其從勞動(dòng)密集型向技術(shù)密集型加速轉(zhuǎn)型。這一轉(zhuǎn)型的核心特征體現(xiàn)在智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的全面滲透。然而，離散制造業(yè)的固有特性與問題給行業(yè)發(fā)展帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，亟須通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型實(shí)現(xiàn)全流程協(xié)同管理升級(jí)。本文對(duì)離散制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中面臨的問題進(jìn)行分析，并提出以制造運(yùn)營平臺(tái)（AIMS-MOS）為基座的三位一體解決方案。

 

 一、離散制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型迫切性與挑戰(zhàn)  

 

1.離散制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的迫切性

 

離散制造的生產(chǎn)過程極為復(fù)雜，工序繁多、業(yè)務(wù)訂單小和散、物料種類繁多，這導(dǎo)致生產(chǎn)管理在物料管理、設(shè)備管理、人員調(diào)度、排產(chǎn)排班、成本管理、經(jīng)營決策等方面面臨巨大挑戰(zhàn)。因此，精細(xì)化管理成為必然要求。否則，物料短缺、設(shè)備故障、人員不足等問題將影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，帶來大量的資源浪費(fèi)。

 

離散制造業(yè)的交貨期緊張，生產(chǎn)計(jì)劃的制定和執(zhí)行如何保證按時(shí)履約成為企業(yè)痛點(diǎn)。生產(chǎn)周期涉及多個(gè)環(huán)節(jié)，需要詳盡的生產(chǎn)計(jì)劃，但不確定因素常常導(dǎo)致計(jì)劃變更，進(jìn)而影響生產(chǎn)進(jìn)度和客戶交付。這種復(fù)雜性使得企業(yè)難以在激烈的市場競爭中保持敏捷。

 

離散制造業(yè)的生產(chǎn)成本較高，利潤空間較小，企業(yè)面臨較大的經(jīng)營壓力。原材料、設(shè)備和人工等成本的高企，使得企業(yè)在維持競爭力的同時(shí)，往往不得不壓縮利潤空間。這種壓力加大了企業(yè)的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)，并影響其長期生存和發(fā)展。

 

面對(duì)這些挑戰(zhàn)，離散制造企業(yè)急需借助數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的力量，通過“感知決策-協(xié)同執(zhí)行-監(jiān)控優(yōu)化”等關(guān)鍵數(shù)字化手段，實(shí)現(xiàn)智能物流與制造運(yùn)營相結(jié)合，達(dá)成全流程協(xié)同管理模式升級(jí)。

 

2.離散制造行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)

 

（1）數(shù)據(jù)孤島：決策的“盲人摸象”

離散制造行業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)眾多，PLM系統(tǒng)里的工藝參數(shù)、MES反饋的實(shí)時(shí)產(chǎn)量、ERP系統(tǒng)中的物料庫存數(shù)據(jù)，如同散落的拼圖難以拼合。這種割裂直接導(dǎo)致管理層在評(píng)估訂單交付風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，往往只能依賴車間主任的“經(jīng)驗(yàn)直覺”。更令人焦慮的是，設(shè)備狀態(tài)、庫位信息等關(guān)鍵數(shù)據(jù)仍需人工錄入。數(shù)據(jù)鏈條的斷裂，使得企業(yè)交期達(dá)成率長期徘徊在50%～60%，每次產(chǎn)能評(píng)估都像是在迷霧中摸索。

 

（2）資源錯(cuò)配：效率的“隱形黑洞”

離散制造行業(yè)生產(chǎn)過程中涉及大量的物料、設(shè)備、空間資源，但在傳統(tǒng)“推動(dòng)式”生產(chǎn)模式下，這些資源的動(dòng)態(tài)協(xié)同機(jī)制未能有效建立，導(dǎo)致資源錯(cuò)配問題嚴(yán)重，成為降低生產(chǎn)效率的“隱形黑洞”。

 

在物料管理方面，由于缺乏實(shí)時(shí)的物料需求信息和有效的庫存管理機(jī)制，常常出現(xiàn)物料供應(yīng)與需求不匹配的情況。例如，部分生產(chǎn)設(shè)備因缺料而停機(jī)，而線邊倉里同型號(hào)原料卻堆積在超期庫位上。這種矛盾現(xiàn)象背后，暴露出更深層的協(xié)同困境，如某企業(yè)雖將設(shè)計(jì)容量為4000儲(chǔ)位的倉庫擴(kuò)建至9000儲(chǔ)位，卻仍頻頻爆倉，10%的超長庫齡庫存如同沉默的成本吞噬者；價(jià)值千萬的設(shè)備綜合效率（OEE）僅30%，維修團(tuán)隊(duì)在計(jì)劃外停機(jī)中疲于奔命。

 

更嚴(yán)峻的是，半成品堆積占用消防通道的情況每周都在發(fā)生，場地坪效損失已達(dá)行業(yè)平均值的兩倍。

 

（3）協(xié)作脫節(jié)：柔性的“缺失之痛”

離散制造行業(yè)面臨著多品種、小批量的訂單需求，這對(duì)這類企業(yè)的生產(chǎn)協(xié)作能力提出極高要求。然而，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，企業(yè)各部門之間的協(xié)作脫節(jié)問題嚴(yán)重，成為制約柔性生產(chǎn)能力的“缺失之痛”。

 

生產(chǎn)計(jì)劃部頻繁面臨客戶訂單的變更，由于缺乏有效的協(xié)同機(jī)制，計(jì)劃變更需要耗費(fèi)大量的人工協(xié)調(diào)時(shí)間，才能重新平衡切紙、印刷、模切等工序的負(fù)荷。例如，某企業(yè)當(dāng)日生產(chǎn)計(jì)劃變更的紅色標(biāo)記已覆蓋60%的訂單。客戶臨時(shí)插單的需求，往往需要耗費(fèi)兩小時(shí)的人工協(xié)調(diào)，才能重新平衡各工序的負(fù)荷。

 

在生產(chǎn)線上，自動(dòng)化設(shè)備的利用率較低，某企業(yè)的AGV物流車的使用率不足設(shè)計(jì)值的40%，工人依然沿用紙質(zhì)單據(jù)進(jìn)行人工叫料。當(dāng)質(zhì)量檢測(cè)發(fā)現(xiàn)印刷問題時(shí)，異常信息需要層層上報(bào)，工藝參數(shù)的調(diào)整往往滯后半天以上。這種流程遲滯在應(yīng)對(duì)多品種、小批量訂單時(shí)尤為明顯，緊急訂單的響應(yīng)遲緩，直接會(huì)導(dǎo)致企業(yè)失去重要客戶。

 

二、構(gòu)建“三位一體”協(xié)同解決方案  

    

針對(duì)離散制造行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型痛點(diǎn)問題，科大智聯(lián)研發(fā)并推出了“三位一體”協(xié)同解決方案，涵蓋數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、物流重構(gòu)和協(xié)同進(jìn)化三個(gè)方面。

 

1.數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)：構(gòu)建數(shù)字決策中樞

科大智聯(lián)以AIMS-MOS制造運(yùn)營平臺(tái)為基座，開啟數(shù)據(jù)治理的深層變革。

 

在工況監(jiān)測(cè)場景中，通過在關(guān)鍵機(jī)臺(tái)節(jié)點(diǎn)部署iDTU智能數(shù)據(jù)終端，可自由采集機(jī)臺(tái)的電流、電壓、振動(dòng)、噪聲等多源信號(hào)；同時(shí)，PLC控制器里的實(shí)時(shí)振動(dòng)數(shù)據(jù)、RFID標(biāo)簽記錄的物料軌跡、視覺檢測(cè)系統(tǒng)捕捉的質(zhì)量特征等，均通過邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)實(shí)時(shí)匯入統(tǒng)一數(shù)據(jù)湖。

 

圖1 從數(shù)據(jù)采集到?jīng)Q策的全場景管理視圖

 

在打破PLM系統(tǒng)、MES、ERP系統(tǒng)壁壘的過程中，技術(shù)團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了“物料統(tǒng)一編碼”體系，并將其應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)與信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史系統(tǒng)中海量數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)映射。

 

當(dāng)在該數(shù)據(jù)湖上引入基于LSTM的多元時(shí)序異常檢測(cè)算法對(duì)三年設(shè)備維修記錄進(jìn)行深度分析時(shí)，模型輸入了電流、電壓、振動(dòng)加速度與噪聲強(qiáng)度等4維序列，意外發(fā)現(xiàn)某型號(hào)模切機(jī)的軸承故障呈周期性規(guī)律，使得預(yù)測(cè)性維護(hù)準(zhǔn)確率提升至85%。

 

更具突破性的是，在訂單交付風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估場景中，銷售團(tuán)隊(duì)輸入客戶需求后，系統(tǒng)基于蒙特卡洛模擬算法，對(duì)原材料到貨延遲、人力可用性、設(shè)備產(chǎn)能、運(yùn)輸資源、倉儲(chǔ)容量等因子進(jìn)行分布采樣，在20秒內(nèi)完成原材料風(fēng)險(xiǎn)、人力風(fēng)險(xiǎn)、設(shè)備產(chǎn)能風(fēng)險(xiǎn)、交期風(fēng)險(xiǎn)、運(yùn)力風(fēng)險(xiǎn)、倉儲(chǔ)容量風(fēng)險(xiǎn)等多維度推演；并結(jié)合歷史專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)庫，通過AI推薦算法，為各類風(fēng)險(xiǎn)生成針對(duì)性應(yīng)對(duì)決策建議。

 

同時(shí)，科大智聯(lián)自研的iDTU智能數(shù)據(jù)終端是一種集成化的數(shù)據(jù)采集與傳輸設(shè)備，主要用于實(shí)時(shí)采集、處理、存儲(chǔ)和傳輸來自傳感器、儀器或工業(yè)設(shè)備的多類型信號(hào)（如模擬量、數(shù)字量、溫度、壓力等）。其核心功能是將物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并通過網(wǎng)絡(luò)或本地接口傳輸至監(jiān)控系統(tǒng)或云端平臺(tái)。實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合：新一代數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品支持多種數(shù)據(jù)源的并行采集，包括API、IoT傳感器、日志文件等23種數(shù)據(jù)源。例如，數(shù)據(jù)接入模塊可以自動(dòng)解析PDF表格、圖像識(shí)別等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)準(zhǔn)備效率提升85%。數(shù)據(jù)采集盒子通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)采集，支持?jǐn)?shù)字化車間全面集成，驅(qū)動(dòng)部門業(yè)務(wù)協(xié)同與各應(yīng)用深度集成。敏感字段誤采集率從2.7%降至0.03%；通過智能巡檢系統(tǒng)可自動(dòng)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)、接口變更等132種異常場景。實(shí)時(shí)流式處理：通過Kafka、Flink等流處理框架，將數(shù)據(jù)延遲控制在毫秒級(jí)。實(shí)時(shí)分析看板可同步呈現(xiàn)采集數(shù)據(jù)，某電商平臺(tái)借此將促銷活動(dòng)效果評(píng)估時(shí)效提升至分鐘級(jí)響應(yīng)。

圖2 APS+LES全場實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)物料拉動(dòng)

 

2.物流重構(gòu)：激活物料生命線

通過智能物流體系建設(shè)，使物流效率顯著提升。如，在新建的自動(dòng)化立庫中，32米高的貨架通過雙循環(huán)堆垛機(jī)系統(tǒng)，將存儲(chǔ)密度提升至傳統(tǒng)倉庫的4.2倍。當(dāng)WMS系統(tǒng)感知到線邊庫的瓦楞紙板存量低于安全閾值時(shí)，AGV調(diào)度系統(tǒng)會(huì)在0.3秒內(nèi)規(guī)劃出最優(yōu)補(bǔ)貨路徑。更精妙的是，LES物流執(zhí)行系統(tǒng)將生產(chǎn)節(jié)拍與配送頻次深度耦合，客戶的急單生產(chǎn)過程中，物料補(bǔ)給實(shí)現(xiàn)“零等待”銜接。這些變革使得線邊庫存周轉(zhuǎn)周期從24小時(shí)壓縮至6.8小時(shí)，設(shè)備缺料停機(jī)率下降72%。

 

3.協(xié)同進(jìn)化：重塑組織基因

在數(shù)字化車間指揮中心，APS高級(jí)計(jì)劃排程系統(tǒng)與JIT控制塔系統(tǒng)相互配合，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的端到端實(shí)時(shí)監(jiān)控。

 

當(dāng)某臺(tái)印刷機(jī)突發(fā)故障時(shí)，強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法會(huì)在43秒內(nèi)重新平衡四個(gè)車間的工序負(fù)荷，并將調(diào)整指令同步推送至12個(gè)相關(guān)崗位。這種敏捷響應(yīng)能力，源于企業(yè)建立的“數(shù)字工藝中樞”——MES可自動(dòng)下發(fā)3000余種工藝參數(shù)組合，調(diào)機(jī)時(shí)間從平均45分鐘縮短至8分鐘。更具戰(zhàn)略意義的是，采購部門與核心供應(yīng)商建立了數(shù)據(jù)共享通道，原材料周轉(zhuǎn)率提升31%的背后，是實(shí)時(shí)透明的產(chǎn)能數(shù)據(jù)在驅(qū)動(dòng)準(zhǔn)時(shí)化協(xié)同，當(dāng)采購訂單確認(rèn)后，APS在幾分鐘內(nèi)完成排產(chǎn)，WMS在100毫秒內(nèi)完成庫存鎖定同時(shí)將采購需求同步到ERP系統(tǒng)，當(dāng)采購計(jì)劃下達(dá)后，運(yùn)輸計(jì)劃、倉容計(jì)劃被同步更新鎖定。而跨部門KPI體系的革新，將設(shè)備OEE、庫存周轉(zhuǎn)率等18項(xiàng)指標(biāo)納入考核，打破了“部門墻”。

 

“三位一體”協(xié)同解決方案使企業(yè)效率明顯提升，并重塑組織的決策模式。當(dāng)生產(chǎn)總監(jiān)通過三維數(shù)字孿生系統(tǒng)透視車間運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)質(zhì)量工程師調(diào)用區(qū)塊鏈溯源數(shù)據(jù)定位問題批次，當(dāng)客戶在移動(dòng)端查看訂單的實(shí)時(shí)生產(chǎn)軌跡——這些場景印證著數(shù)字化轉(zhuǎn)型的真正價(jià)值：數(shù)據(jù)、物流、協(xié)同三股力量的融合，正在構(gòu)建離散制造的新生態(tài)。

 

圖3 新老配送方式對(duì)比

 

三、  AIMS-MOS制造運(yùn)營平臺(tái)的技術(shù)解構(gòu)  

 

作為“三位一體”協(xié)同體系的基座，AIMS-MOS制造運(yùn)營平臺(tái)具備多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，為企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了堅(jiān)實(shí)支撐。

 

1.多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合技術(shù)

基于統(tǒng)一設(shè)備接入與協(xié)議解耦層，構(gòu)建面向多品牌、多協(xié)議、多型號(hào)的工業(yè)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)融合體系。通過定義設(shè)備物模型，將不同通信協(xié)議（如Modbus、OPC UA、EtherCAT等）的控制指令與數(shù)據(jù)格式進(jìn)行抽象化封裝，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人、AGV、堆垛機(jī)等異構(gòu)設(shè)備的“即插即用”接入。采用分布式數(shù)據(jù)采集技術(shù)，支持百毫秒級(jí)設(shè)備狀態(tài)刷新，并整合傳感器、業(yè)務(wù)系統(tǒng)（MES/WMS）等多源數(shù)據(jù)流，形成全域?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)池。通過驅(qū)動(dòng)管理機(jī)制動(dòng)態(tài)適配設(shè)備協(xié)議差異，消除數(shù)據(jù)孤島，為上層調(diào)度提供高一致性的數(shù)據(jù)支撐。

 

2.動(dòng)態(tài)資源調(diào)度優(yōu)化算法

依托時(shí)空智能決策引擎，創(chuàng)新融合多目標(biāo)優(yōu)化算法與實(shí)時(shí)調(diào)度技術(shù)。核心技術(shù)包括：

路徑規(guī)劃算法：基于時(shí)間窗的動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃、靜態(tài)最短路徑算法，支持AGV/RGV多機(jī)協(xié)同避障。

資源匹配模型：采用遺傳算法優(yōu)化設(shè)備-任務(wù)匹配效率，結(jié)合倉儲(chǔ)粒子群調(diào)度算法實(shí)現(xiàn)貨位與物流路徑協(xié)同。

沖突消解機(jī)制：通過分層并行計(jì)算框架，在亞秒級(jí)內(nèi)完成設(shè)備運(yùn)動(dòng)模型分析、場景阻塞度評(píng)估及優(yōu)先級(jí)排序，實(shí)現(xiàn)99.5%無沖突調(diào)度。

該引擎支持每秒千級(jí)任務(wù)并發(fā)處理，降低產(chǎn)線堵塞率，可將異常響應(yīng)時(shí)間壓縮至200毫秒以內(nèi)。

 

3.跨系統(tǒng)數(shù)據(jù)治理標(biāo)準(zhǔn)體系

構(gòu)建三層標(biāo)準(zhǔn)化架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)跨系統(tǒng)的數(shù)據(jù)治理：

接口標(biāo)準(zhǔn)層：制定統(tǒng)一API規(guī)范，打通MES/ERP/WMS等業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互通道，數(shù)據(jù)延遲降低至毫秒級(jí)。

語義模型層：建立設(shè)備、工藝、物流等領(lǐng)域的通用數(shù)據(jù)字典，實(shí)現(xiàn)跨系統(tǒng)語義一致性解析。

安全治理層：通過數(shù)據(jù)分級(jí)授權(quán)與加密傳輸機(jī)制，保障工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)全生命周期安全。

該體系支持20多類工業(yè)協(xié)議轉(zhuǎn)換，形成覆蓋設(shè)備控制指令、生產(chǎn)狀態(tài)、質(zhì)量參數(shù)的全維度數(shù)據(jù)治理能力。

 

4.面向工業(yè)現(xiàn)場的資源調(diào)度與底層控制能力

實(shí)現(xiàn)跨系統(tǒng)的數(shù)據(jù)治理：內(nèi)置工業(yè)級(jí)調(diào)度內(nèi)核，具備對(duì)物理資源（如AGV、機(jī)器人、堆垛機(jī)、傳感器等）和邏輯資源（任務(wù)、工單、路徑等）進(jìn)行統(tǒng)一建模、動(dòng)態(tài)調(diào)度和沖突管理的能力。

通過驅(qū)動(dòng)適配層將硬件進(jìn)行抽象封裝，在統(tǒng)一模型上實(shí)現(xiàn)設(shè)備級(jí)指令的下發(fā)與反饋，真正構(gòu)建“軟硬一體”的執(zhí)行控制平臺(tái)。

覆蓋園區(qū)、倉儲(chǔ)、車間，人與自動(dòng)化設(shè)備的統(tǒng)一協(xié)同調(diào)度。

 

5．低代碼開發(fā)工具

打造可視化流程編排平臺(tái)，突破傳統(tǒng)工業(yè)軟件開發(fā)壁壘，主要包括：

模塊化組件庫：封裝設(shè)備控制、工單管理、物流調(diào)度等50+個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化功能模塊。

拖拽式邏輯編排：支持流程圖、狀態(tài)機(jī)等多模式業(yè)務(wù)建模，開發(fā)周期縮短至傳統(tǒng)模式的1/3。

開放API生態(tài)：提供RESTful接口與SDK工具包，實(shí)現(xiàn)與既有系統(tǒng)的無縫集成。

該工具已支撐20多個(gè)工業(yè)APP快速部署，在印刷包裝行業(yè)實(shí)現(xiàn)新功能上線效率提升。

 

6.全場景數(shù)字孿生

構(gòu)建虛實(shí)聯(lián)動(dòng)的數(shù)字孿生體系，覆蓋工廠全生命周期。

支持多種協(xié)議與各類設(shè)備的仿真。

融合CAD圖紙與IoT實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，構(gòu)建高精度模型與物理世界映射。

支持產(chǎn)能規(guī)劃、工藝變更、設(shè)備故障等多種場景模擬。

通過全場景仿真驗(yàn)證方案的可行性并測(cè)算整體運(yùn)行績效，保證方案可落地。

以上六大技術(shù)通過操作系統(tǒng)級(jí)內(nèi)核深度融合，形成“數(shù)據(jù)融合-仿真預(yù)判-動(dòng)態(tài)調(diào)度-人機(jī)協(xié)同-快速迭代”的閉環(huán)賦能體系。經(jīng)多個(gè)標(biāo)桿項(xiàng)目驗(yàn)證，可有效提升整體設(shè)備利用率，縮短交付周期，為制造業(yè)智能化升級(jí)提供可復(fù)用的工業(yè)級(jí)實(shí)時(shí)協(xié)同控制技術(shù)底座。

 

四、某廣東知名印包集團(tuán)智能工廠建設(shè)案例 

 

1.項(xiàng)目概況與建設(shè)目標(biāo)

某廣東知名印刷包裝集團(tuán)在全球布局30多個(gè)生產(chǎn)基地，業(yè)務(wù)覆蓋全品類包裝產(chǎn)品研發(fā)制造，產(chǎn)品囊括精品盒、彩盒、紙箱、煙包、酒包、皮盒、木盒、說明書、紙漿模塑、不干膠、精密模切等印包行業(yè)十余種產(chǎn)品。為解決“用人難”和“管理難”等問題，集團(tuán)啟動(dòng)智能工廠建設(shè)項(xiàng)目，重點(diǎn)打造以數(shù)據(jù)流為核心的智能倉儲(chǔ)、生產(chǎn)協(xié)同與物流調(diào)度系統(tǒng)。項(xiàng)目規(guī)劃通過三期工程實(shí)現(xiàn)全流程數(shù)字化升級(jí)，構(gòu)建包含智能倉儲(chǔ)、自動(dòng)化配送、生產(chǎn)協(xié)同及智能調(diào)度的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能化生產(chǎn)模式。

 

圖4 某廣東知名印刷包裝集團(tuán)某車間規(guī)劃圖

 

2.數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能化生產(chǎn)模式構(gòu)建與實(shí)踐

本項(xiàng)目通過構(gòu)建全流程數(shù)據(jù)閉環(huán)管理體系，打造以AIMS-MOS制造運(yùn)營平臺(tái)為基座的智能化生產(chǎn)模式。項(xiàng)目分三期實(shí)施數(shù)字化物流與生產(chǎn)系統(tǒng)改造，實(shí)現(xiàn)從原料供應(yīng)到成品交付的全價(jià)值鏈數(shù)據(jù)貫通。通過APS、MES、WMS、LES、uRMS多系統(tǒng)深度協(xié)同，結(jié)合智能裝備集群調(diào)度算法，形成“數(shù)據(jù)感知-智能決策-精準(zhǔn)執(zhí)行”的智能制造閉環(huán)。

該智能工廠由原材庫、生產(chǎn)車間、成品庫、發(fā)貨備貨區(qū)及智能化調(diào)度系統(tǒng)組成，其中原材庫面積超過4000平方米，設(shè)有卷筒紙存儲(chǔ)區(qū)和平張紙存儲(chǔ)區(qū)，其中卷筒存儲(chǔ)區(qū)混合存儲(chǔ)4種不同尺寸卷筒紙，卷筒儲(chǔ)位約10000個(gè)，通過混合存儲(chǔ)，在滿足效率的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)有限空間內(nèi)最大化存儲(chǔ)；平張紙存儲(chǔ)區(qū)設(shè)有全開和對(duì)開托盤近4000個(gè)儲(chǔ)位。通過板鏈、輸送機(jī)、AGV等自動(dòng)化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)原材到車間以及半成品回庫的全自動(dòng)化作業(yè)，所有物料均通過WMS進(jìn)行數(shù)字化管控。

在車間物料管理方面，采用AGV進(jìn)行物料轉(zhuǎn)運(yùn)，并通過WIP實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)管理。同時(shí)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備所有的自動(dòng)上下紙進(jìn)行改造，顯著減少物流搬運(yùn)及上下料人員需求，提升物料管理精度。跨樓層物料轉(zhuǎn)運(yùn)通過提升機(jī)與AGV系統(tǒng)對(duì)接，并借助信息系統(tǒng)調(diào)度，大幅提升轉(zhuǎn)運(yùn)效率與準(zhǔn)確性，避免傳統(tǒng)人工叉車電梯轉(zhuǎn)運(yùn)的弊端。

 

圖5 AGV車間物料轉(zhuǎn)運(yùn)

 

基于全面感知互聯(lián)與數(shù)字化架構(gòu)，自動(dòng)上下紙系統(tǒng)與生產(chǎn)設(shè)備智能聯(lián)動(dòng)，AGV實(shí)現(xiàn)高效的工序間物料轉(zhuǎn)運(yùn)。通過系統(tǒng)整合，構(gòu)建全流程自動(dòng)化物料處理與數(shù)據(jù)貫通的生產(chǎn)體系，賦能生產(chǎn)系統(tǒng)。該體系集成自決策、自組織與自學(xué)習(xí)能力，逐步演化為動(dòng)態(tài)自優(yōu)化的智慧制造系統(tǒng)。

 

（1）數(shù)據(jù)中樞構(gòu)建全局感知決策能力

建立貫穿原材料倉儲(chǔ)、生產(chǎn)配送、成品發(fā)運(yùn)的全鏈路數(shù)據(jù)平臺(tái)，集成MES、WMS、TMS等核心系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)、物料周轉(zhuǎn)、訂單執(zhí)行的實(shí)時(shí)可視化。通過多源數(shù)據(jù)治理形成標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)體系，開發(fā)智能排產(chǎn)與路徑優(yōu)化算法模型。系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析機(jī)臺(tái)工況與物流設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成最優(yōu)配送方案，顯著降低車間物流能耗，并提升空間利用率。

 

（2）智能物流重構(gòu)生產(chǎn)物料體系

①智能倉儲(chǔ)與自動(dòng)化配送：原材庫通過數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維可視化管理，基于MES系統(tǒng)自動(dòng)叫料指令，由uRMS調(diào)度AGV與板鏈系統(tǒng)完成跨樓層精準(zhǔn)配送。二期引入機(jī)械臂碼垛與AGV集群調(diào)度技術(shù)，大幅提升成品入庫作業(yè)效率。

②拉動(dòng)式生產(chǎn)補(bǔ)給：建立以工單數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)的需求預(yù)測(cè)模型，通過實(shí)時(shí)采集設(shè)備運(yùn)行與工序節(jié)拍數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)計(jì)算安全庫存閾值。當(dāng)原料存量觸達(dá)預(yù)警值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)補(bǔ)貨指令并生成最優(yōu)備料方案。

 

（3）運(yùn)營協(xié)同優(yōu)化生產(chǎn)流程

①多工序協(xié)同排產(chǎn)：構(gòu)建涵蓋主要工藝段的數(shù)字化主線，基于訂單優(yōu)先級(jí)與設(shè)備狀態(tài)等多維參數(shù)，實(shí)現(xiàn)跨車間智能排產(chǎn)。通過數(shù)字孿生技術(shù)驗(yàn)證生產(chǎn)方案，有效提升設(shè)備綜合利用率。

②人機(jī)協(xié)同流程再造：在月臺(tái)調(diào)度環(huán)節(jié)，TMS系統(tǒng)整合車輛定位與庫存數(shù)據(jù)，提前生成智能裝車方案。二期項(xiàng)目應(yīng)用視覺識(shí)別技術(shù)自動(dòng)校驗(yàn)裝載狀態(tài)，顯著縮短車輛等待時(shí)間。

③跨部門協(xié)同機(jī)制：建立覆蓋生產(chǎn)、物流、銷售的多部門協(xié)同平臺(tái)，通過可視化看板實(shí)現(xiàn)訂單進(jìn)度、物流時(shí)效等關(guān)鍵指標(biāo)的實(shí)時(shí)共享，有效壓縮產(chǎn)品交付周期。

 

3.實(shí)施成效

該智能工廠建設(shè)項(xiàng)目通過構(gòu)建數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能化生產(chǎn)體系，集成AIMS-MOS制造運(yùn)營平臺(tái)與多系統(tǒng)協(xié)同，實(shí)現(xiàn)全流程數(shù)字化升級(jí)。項(xiàng)目建成后，達(dá)成年節(jié)約材料成本超2000萬元、節(jié)省人力成本超4000萬元，人均產(chǎn)值提升20%，揀配效率翻倍。項(xiàng)目成功打造了高效、敏捷的智能制造閉環(huán)，顯著降低運(yùn)營成本、優(yōu)化資源效率，為離散制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了可復(fù)制的標(biāo)桿實(shí)踐。

 

五、 總結(jié)    

本文系統(tǒng)闡述了離散制造業(yè)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的核心痛點(diǎn)與創(chuàng)新解決方案。針對(duì)行業(yè)普遍存在的數(shù)據(jù)孤島、資源錯(cuò)配及協(xié)作脫節(jié)等難題，提出以AIMS-MOS制造運(yùn)營平臺(tái)為基座的“三位一體”協(xié)同體系：通過構(gòu)建全域數(shù)據(jù)中樞實(shí)現(xiàn)設(shè)備、物料、訂單數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)融合與智能決策；重構(gòu)柔性物流網(wǎng)絡(luò)，采用AGV集群調(diào)度與智能倉儲(chǔ)技術(shù)提升物料周轉(zhuǎn)效率；建立跨系統(tǒng)協(xié)同機(jī)制，打通生產(chǎn)、物流、銷售全鏈路數(shù)據(jù)流。通過某廣東包裝集團(tuán)智能工廠項(xiàng)目實(shí)踐，使數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模式在破解離散制造管理難題中的有效性得到驗(yàn)證，為行業(yè)提供了可復(fù)制的技術(shù)路徑與實(shí)踐范式。

 

文章來源：《物流技術(shù)與應(yīng)用》