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智能仪器仪表组装生产线信息集成解决方案

成果类型:: 新技术

发布时间: 2023-08-24 22:15:10

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 付蔚 | 2023-08-24 22:15:10

该智能仪器仪表组装生产线信息集成解决方案面向仪器仪表制造企业,通过构建符合ISA-95标准的制造执行系统(MES,Manufacturing Execution System),实现了工厂车间层面的信息集成和生产过程管理。该系统将企业内外的信息进行有效集成,实现了从需求管理、产品设计、材料管理、生产管理、质量管理等全生命周期过程的信息化集成,弥补了企业内部信息孤岛,提高了企业运营效率。 该系统由设备连接层、数据采集层、网络传输层、信息处理层和应用展示层五部分构成。设备连接层通过工业以太网等工业互联网技术实现车间内各类智能装备的互联互通;数据采集层通过OPC UA、MQTT等协议采集设备数据;网络传输层通过SDN软件定义网络进行数据交换;信息处理层建立统一信息模型,进行信息集成管理;应用展示层实现生产监控、质量分析、绩效考核等功能。 该方案采用了先进的技术,包括丰富的底层设备接入接口、工业互联网技术、大数据处理技术、统一的信息模型。通过这些技术的应用,打通了信息孤岛,实现了从产品设计到质量追溯的全流程可视化监控和协同控制,使得企业生产过程智能化、精细化、柔性化,显著提升了质量、效益。  

1.实现智能仪器仪表生产过程的全面信息集成:该解决方案通过构建符合ISA-95标准的MES系统,垂直整合企业信息系统和车间控制系统,打通了从客户订单到产品交付的全部信息链条。MES系统实现了物料需求计划、生产计划排程、生产过程监控、质量管理、设备管理等全过程信息的协同和优化,有效提升了仪器仪表制造企业的运营效率。

2.支持仪器仪表生产的全周期质量追溯和过程控制:该解决方案建立了从进料到成品交付的质量追溯体系,实现了原材料、装配过程、产品检测数据的关联,形成产品全生命周期可追溯的质量档案。同时,该系统进行实时生产监控,支持工艺参数的闭环控制,保证了仪器仪表产品的过程质量。

3.提供开放的SOA架构,支持与第三方系统的无缝集成:该解决方案采用面向服务的架构(SOA),提供开放的标准接口,支持与CAD、PDM、ERP、LIMS等上层系统的集成,也可根据客户需求进行二次开发和定制。这使得该系统具有很强的可扩展性和适应性。

随着新一轮科技革命和产业变革的推进,智能制造已经成为产业发展的必然趋势。该智能仪器仪表组装生产线信息集成解决方案充分契合了产业数字化升级的需求,具有广阔的应用前景:

1.满足制造业企业信息化和数字化建设需求:传统制造业普遍存在信息孤岛问题,企业亟需通过信息技术打通生产全链路,提升协同效率。该解决方案可为企业提供全面、系统的信息化管理平台,助力企业实现数字化转型。

2.提升制造业企业的生产效率和产品质量:通过生产过程信息集成和优化,该解决方案可显著提升企业的生产效率,降低能源和材料消耗;并实现质量数据追溯和预警,减少质量事故。

3.支持制造业企业实现柔性化和按需生产:该解决方案实现了生产资源的高效连接和调度优化,可按需快速响应市场,实现个性化定制和柔性化生产,缩短交付时间。

4.构建数字孪生和AI算法,实现智能化生产:该解决方案可生成产品、工艺、系统的数字孪生模型,并利用AI算法进行全面优化,实现生产过程的自主控制和调整,达到智能化水平。

5.促进企业在全产业链中的协同和重构:该解决方案可打通从供应链到销售的全产业链信息,推动企业实现由点对点协作向全链路协同重构,提升产业响应速度。

6.推动产学研用一体化和产业链优化升级:系统开放的架构有利于产学研各方资源的融合应用,可以促进产学研协同创新,并带动产业链综合升级。

7.带动服务型制造业和数字经济的发展:该解决方案可为设备和系统提供全生命周期的数字化服务,有助推动服务型制造业发展,也是数字经济建设的重要组成部分。

8.提升制造业国际竞争力,赢得产业先机:该解决方案有助提高产品性价比,是制造业实现敏捷高效生产的关键,将提升制造业在全球范围的竞争力。

通过持续创新与进一步推广,该信息集成解决方案必将在各类智能制造应用场景中产生深远影响,对技术进步和经济发展起到重要推动作用。

工业物联网与网络化控制教育部重点实验室依托 “工业物联网协同创新中心”、“国家工业物联网国际科技合作示范基地”、“智能仪器仪表网络化技术国家地方联合工程实验室”,获得首批重庆市高校创新团队称号和“重庆市杰出青年群体”重点实验室。现有科研人员64人,其中90%的研究人员具有博士学位,拥有国家级人才4名、省部级人才19名。近5年,实验室共承担各类科研项目100余项,获得各类省部级奖励18项,其中:国家技术发明二等奖1项、省部级一等奖7项、二等奖10项。重庆市科技进步奖一等奖2项、重庆市自然科学一等奖1项、中国自动化学会科技进步奖1项、中国仪器仪表学会科学技术进步奖1项、中国产学研合作创新成果奖1项、川渝产学研创新成果奖一等奖1项。承担40余项国家科技重大专项、国家863计划等国家级/省部级项目,牵头制定传感网测试国际标准和物联网网络层标准技术报告,牵头制定国际国家标准49项(牵头制定国际3项,国家标准10项)。发明专利授权250项(PCT专利12项、美国专利授权4项),发表高水平论文404篇。

该解决方案的应用为仪器仪表制造企业带来了多方面的效益,主要包括:

1.经济效益:该解决方案显著提升了企业的产量和质量,降低了生产成本。信息化带来的协同效应,优化了资源分配,减少了库存和能源损耗,缩短了产品开发周期,降低了质量风险。这直接带来了产品竞争力提升和经济利润增加的经济效益。

2.技术效益:该解决方案有效整合和吸收了自动化、网络通信、云计算、大数据、人工智能等前沿技术,使企业获得了显著的技术升级,尤其在网络控制、数据采集、过程优化等方面取得重大技术进步,增强了企业的自主创新能力。

3.管理效益:信息化整合打通了企业的信息壁垒,优化了决策机制,使生产计划和调控更加科学,管理更加精细化。数字孪生和全生命周期数据提升了管理的预见性和主动性,显著提高了管理效率和水平。

4.安全效益:该解决方案建立了完善的质量追溯体系,使产品质量安全可控;同时预测性维护减少了设备故障率,降低了安全事故风险,保障了系统的安全稳定运行。这增强了产品和生产过程的安全性。

5.环境效益:通过生产过程的信息化分析和优化,该解决方案减少了资源浪费和能源消耗,使企业向绿色智能制造转型,对保护环境和应对气候变化具有积极作用。

6.市场效益:信息化和柔性化生产使企业更加贴近市场需求,缩短了产品交付时间,提升了用户体验。数字化和品牌效应拓展了企业在市场中的知名度和影响力。

7.社会效益:该解决方案的应用提升了企业在产业链中的地位和竞争力,为上下游企业带来积极影响,促进了产业结构优化。同时,也带动就业,推动区域经济发展,并创造了良好的社会形象。

综上,该解决方案全面促进了企业的发展,其应用效益体现在经济、技术、管理、环境、安全等多个方面,并将持续随着信息化水平提升而扩大。

智能仪器仪表组装生产线信息集成解决方案具有广泛的转化潜力和商业价值。为了实现该方案的转化和推广,以下是几种转化方式:

1. 技术转让:将研发的智能仪器仪表组装生产线信息集成解决方案进行技术转让,授权给其他制造企业或相关行业的合作伙伴。通过技术转让,可以迅速推广和应用智能仪器仪表组装生产线信息集成解决方案,实现技术的快速传播和商业化运作。

2. 技术入股:与具有相关产业经验和资源的投资方进行合作,将智能仪器仪表组装生产线信息集成解决方案进行技术入股。通过投资方的支持和合作,可以获得资金、市场渠道和运营经验等资源,加速技术的推广和商业化进程。

3. 技术合作:与制造企业、供应商或其他科技公司进行技术合作,共同开展智能仪器仪表组装生产线信息集成解决方案的研发、应用和推广。通过技术合作,可以整合各方的专业知识和资源,共同推动智能仪器仪表组装技术的发展和商业化应用。

4. 资金需求:为了实现智能仪器仪表组装生产线信息集成解决方案的转化和推广,需要一定的资金投入。可以通过寻找投资者、申请科研项目资助、与银行或风险投资机构合作等方式获得所需的资金支持。这些资金将用于技术开发、市场推广、人才培养和设备购置等方面。

对于成果的转化方向和目标,希望能够实现以下要求:

1. 商业化应用:将智能仪器仪表组装生产线信息集成解决方案转化为商业化产品或服务,满足市场需求,创造经济效益。通过与制造企业合作,将解决方案应用于实际生产中,提升企业的竞争力和效益。

2. 行业推广:将智能仪器仪表组装生产线信息集成解决方案推广至更广泛的制造行业,包括传统制造业和新兴产业。通过合作伙伴的拓展和市场渠道的开拓,将解决方案应用于各个领域,促进产业的数字化转型和智能化升级。

3. 国际合作:积极开展国际合作,与国外的科研机构、制造企业和技术专家进行合作研发、技术交流和市场拓展。通过国际合作,吸引外部资源和市场需求,加速智能仪器仪表组装生产线信息集成解决方案的国际化进程。

4. 持续创新:在转化和商业化过程中,注重持续创新和技术进步。不断改进和优化智能仪器仪表组装技术,开发新的应用场景和解决方案,以适应不断变化的市场需求和技术趋势。

通过以上转化方式和转化目标的实现,希望能够将智能仪器仪表组装生产线信息集成解决方案广泛应用于实际生产中,推动制造业的智能化转型,提升企业的竞争力和效益,促进科技进步和经济发展。