施耐德 踐行智能制造 打造武漢燈塔工廠

張歡

施耐德電氣制造（武漢）有限公司于2012年2月在武漢東湖新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)投資興建，廠房總面積25000平方米。工廠主要生產(chǎn)中低壓小型斷路器、漏電保護(hù)裝置、工業(yè)控制產(chǎn)品、終端和低壓配電產(chǎn)品及相關(guān)配件，銷(xiāo)售自產(chǎn)產(chǎn)品并提供產(chǎn)品售后服務(wù)和相關(guān)的技術(shù)服務(wù)。

同時(shí)，企業(yè)還負(fù)責(zé)在施耐德電氣集團(tuán)的內(nèi)部控制體系下對(duì)工廠的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)進(jìn)行全面的控制并協(xié)調(diào)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)以及集團(tuán)的供應(yīng)鏈系統(tǒng)的經(jīng)營(yíng)管理、員工培訓(xùn)等工作。施耐德電氣為100多個(gè)國(guó)家的能源及基礎(chǔ)設(shè)施、工業(yè)、數(shù)據(jù)中心及網(wǎng)絡(luò)、樓宇和住宅市場(chǎng)提供EcoStruxure系統(tǒng)架構(gòu)整體解決方案。

企業(yè)在智能制造方面現(xiàn)狀

施耐德武漢工廠從2016年開(kāi)始部署EcoStruxure系統(tǒng)，包括電網(wǎng)、配電、樓宇、工廠、機(jī)器、IT六個(gè)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了這些區(qū)域內(nèi)設(shè)備的互聯(lián)互通及信息共享，同時(shí)關(guān)鍵的數(shù)據(jù)被上傳到云端，進(jìn)行分析及監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和維護(hù)。

近年來(lái)，施耐德武漢工廠被施耐德全球定義為EcoStruxure解決方案的試點(diǎn)基地以及標(biāo)桿工廠。施耐德電氣全球供應(yīng)鏈在中國(guó)有23家獨(dú)資或合資生產(chǎn)企業(yè)，在中國(guó)武漢生產(chǎn)基地率先試點(diǎn)施耐德電氣EcoStruxure整體智能制造解決方案，不僅能帶頭踐行智能化生產(chǎn)，還可有效幫助國(guó)內(nèi)各行業(yè)客戶進(jìn)行智能制造的轉(zhuǎn)型升級(jí)。同時(shí)，從中國(guó)中部出發(fā)，輻射周邊客戶，將解決方案盡快落地應(yīng)用，為全面提升傳統(tǒng)制造業(yè)包括生產(chǎn)、能效、環(huán)保、運(yùn)營(yíng)等各方面在內(nèi)的綜合效益做表率。

施耐德電氣（武漢）有限公司智能升級(jí)項(xiàng)目包括電網(wǎng)中壓配電改造，低壓配電改造，樓宇系統(tǒng)改造，精益數(shù)字化系統(tǒng)升級(jí)及智能設(shè)備的升級(jí)等幾部分，詳細(xì)情況如下：

電網(wǎng)中壓配電智能改造

第一，公司對(duì)原先使用的沒(méi)有互聯(lián)互通功能的產(chǎn)品進(jìn)行升級(jí)改造，在現(xiàn)有的電網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用到的互聯(lián)互通的產(chǎn)品（SM6中低壓電柜），實(shí)現(xiàn)了中壓電柜的數(shù)據(jù)互聯(lián)到系統(tǒng)上;第二，工廠升級(jí)了一百多塊智能電表，并且將這些電表實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的電量信息接入到系統(tǒng)中;第三，升級(jí)了智能化Master Pack數(shù)字空氣斷路器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于變壓器出線端的遙控開(kāi)關(guān)和閉合;同時(shí)，工廠屋頂安裝太陽(yáng)能光伏逆變器，武漢工廠目前使用的能源10%到20%可以用綠色能源來(lái)進(jìn)行替代。

低壓配電智能改造

在這個(gè)領(lǐng)域里，我們?cè)谧畹讓討?yīng)用到的互聯(lián)互通的產(chǎn)品有空氣數(shù)字?jǐn)嗦菲?，智能電表以及智能化微型電力?jì)量?jī)x表。這些具有互聯(lián)互通功能的產(chǎn)品可以實(shí)時(shí)監(jiān)控到設(shè)備層級(jí)的電量的使用情況。第二層是邊緣控制，工廠升級(jí)了PME（智能化能效管理專(zhuān)家），通過(guò)它，工廠能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控工廠的能耗，包括了電耗、水耗以及壓縮空氣的消耗量。

同時(shí)，還安裝電力顧問(wèn)系統(tǒng)，此系統(tǒng)能發(fā)現(xiàn)負(fù)載出現(xiàn)的故障以及問(wèn)題，同時(shí)通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，找出相應(yīng)原因和對(duì)應(yīng)的行動(dòng)方案幫助我們提高整個(gè)配電系統(tǒng)的可靠性。

智能樓宇升級(jí)改造

在這個(gè)領(lǐng)域，武漢工廠此次升級(jí)改造的智能設(shè)備和系統(tǒng)有：互聯(lián)互通的產(chǎn)品（攝像頭，溫度、濕度傳感器、光感、控制器）等。通過(guò)這些來(lái)對(duì)我們的設(shè)備，比如空調(diào)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。

在邊緣控制這一層，通過(guò)智能樓宇自控系統(tǒng)（BMS）遠(yuǎn)程控制車(chē)間的空調(diào)以及照明燈具等，讓技術(shù)人員從現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)溫控閥的作業(yè)中得到解脫。改造升級(jí)之前，技術(shù)人員需要利用登高設(shè)備到六米多的高空來(lái)調(diào)節(jié)溫控閥。現(xiàn)在使用這套系統(tǒng)，溫度調(diào)節(jié)在地面上就可以做到了，既節(jié)省了時(shí)間也提高了安全性。

智能樓宇的消防控制系統(tǒng)把消防水池的水位高低和升級(jí)的系統(tǒng)連接起來(lái)，這樣就保障了消防系統(tǒng)的可靠性。樓宇系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了把燈控連接到了控制系統(tǒng)中，可以做到遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的區(qū)域的燈，實(shí)行自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制達(dá)到節(jié)約能源的目的。

精益數(shù)字化系統(tǒng)

從2016年開(kāi)始，施耐德武漢工廠作為試點(diǎn)工廠成為全球第一家部署LDS（Lean Digitalization System）系統(tǒng)的施耐德工廠。項(xiàng)目通過(guò)2年的逐步實(shí)施，目前包含5個(gè)功能模塊：訂單管理模塊，看板模塊，操作指導(dǎo)書(shū)模塊，安燈模塊和績(jī)效模塊

武漢工廠同時(shí)還部署施耐德的EcoStruxure Machine系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全廠100多臺(tái)自動(dòng)化設(shè)備的一站式監(jiān)控，所有設(shè)備的關(guān)鍵參數(shù)和報(bào)警信息在這里一目了然。由于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云端，存儲(chǔ)容量不受本地服務(wù)器的限制，使得通過(guò)系統(tǒng)收集存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)用于設(shè)備狀態(tài)的長(zhǎng)期追蹤、分析以及預(yù)測(cè)成為可能。另外通過(guò)移動(dòng)終端，授權(quán)人員可以在有網(wǎng)絡(luò)連接的任何地點(diǎn)接入系統(tǒng)查看設(shè)備和生產(chǎn)制成的相關(guān)數(shù)據(jù)，這樣對(duì)于設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生的疑難問(wèn)題，可以隨時(shí)聯(lián)系設(shè)備或者工藝專(zhuān)家或者供應(yīng)商在線對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程會(huì)診。

對(duì)設(shè)備本身的運(yùn)行維護(hù)來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的維護(hù)方式需要在設(shè)備導(dǎo)入工廠后對(duì)工廠的技術(shù)人員進(jìn)行專(zhuān)業(yè)技能培訓(xùn)，同時(shí)訂購(gòu)相關(guān)備件，制定維護(hù)計(jì)劃。而通過(guò)EcoStruxure Machine可以將設(shè)備維保工作委托給遠(yuǎn)程的供應(yīng)商來(lái)完成，供應(yīng)商的技術(shù)人員可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)24小時(shí)監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)和關(guān)鍵參數(shù)，可以依據(jù)設(shè)備狀態(tài)制定設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃并提前準(zhǔn)備備件，從而降低了整體的維護(hù)成本。

系統(tǒng)內(nèi)的大量歷史數(shù)據(jù)也為設(shè)備故障和不良品制成的預(yù)測(cè)性維護(hù)提供了可能。通過(guò)在設(shè)備上增加溫度、振動(dòng)、壓力等傳感器，以及生產(chǎn)線工藝制成參數(shù)的收集記錄，分析相關(guān)歷史曲線，可以通過(guò)參數(shù)的變化趨勢(shì)來(lái)提前預(yù)警設(shè)備故障或者制成不良，從而避免制成不良產(chǎn)品或者設(shè)備故障的發(fā)生。

智能裝備升級(jí)改造

在自動(dòng)化新技術(shù)方面，武漢工廠引入了Smart AGV（自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)），Cobot（協(xié)作機(jī)器人）Robot（機(jī)器人），3D打印等新技術(shù)。

自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)（Smart AGV）：相對(duì)于傳統(tǒng)的磁條式AGV更加靈活和智能，整套系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了物料的多地運(yùn)送，同時(shí)通過(guò)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了智能交通管理，庫(kù)存管理，訂單管理和防呆、防錯(cuò)等功能。

協(xié)作機(jī)器人（Cobot）：通過(guò)一個(gè)雙手機(jī)器人的自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)了完全手動(dòng)裝配的人員替代，而且大幅調(diào)高了工作效率和質(zhì)量保證。在裝配過(guò)程中CCD系統(tǒng)通過(guò)對(duì)物料的位置來(lái)計(jì)算其需要裝配的位置，機(jī)器人工作視覺(jué)判斷的數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)整安裝位置。Cobot也考慮了柔性生產(chǎn)的需求，其安裝方式更加靈活，當(dāng)該生產(chǎn)線無(wú)生產(chǎn)訂單時(shí)，Cobot機(jī)器人可以方便移動(dòng)到其他生產(chǎn)線生產(chǎn)。

蜘蛛機(jī)器人：蜘蛛機(jī)器人是施耐德自身的產(chǎn)品，其主控制器、伺服系統(tǒng)、電機(jī)、機(jī)械部分等，均為施耐德產(chǎn)品。該機(jī)器人同樣結(jié)合CCD視覺(jué)系統(tǒng)識(shí)別正確的物料，spider在物料到達(dá)抓取范圍內(nèi)就會(huì)自動(dòng)抓取并放入正確的皮帶上。

效益分析

施耐德武漢工廠通過(guò)EcoStuxure平臺(tái)，結(jié)合電能監(jiān)控專(zhuān)家PME，電能顧問(wèn)Power Advisor，實(shí)現(xiàn)工廠能源損耗減低15%，同時(shí)清潔能源占比超過(guò)20%;利用精益數(shù)字平臺(tái)LDS的計(jì)劃排產(chǎn)、及時(shí)績(jī)效管理、數(shù)字化作業(yè)指導(dǎo)、設(shè)備Andon、E-kanban等模塊，結(jié)合生產(chǎn)MES將生產(chǎn)效率提升15%，客戶訂單縮短15%交付時(shí)間;通過(guò)端到端的質(zhì)量數(shù)字系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)百萬(wàn)顆原器件從供應(yīng)商到客戶端的數(shù)據(jù)收集和質(zhì)量問(wèn)題預(yù)警;使用機(jī)器顧問(wèn)Machine Advisor和自開(kāi)發(fā)機(jī)器學(xué)習(xí)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的預(yù)測(cè)性維護(hù)，將設(shè)備故障率降低10%。