数字pg电子化和智能化工厂（行业特制）

2022-08-27 15:20

pg电子企业信息化 —— 数字化和智能化工厂 柴天佑 东北大学国家冶金自动化工程技术研究中心 1 专家资料 报告提纲 1 、信息化是走新型工业化道路必然选择 2 、企业信息化的内涵 3 、流程工业综合自动化系统 4 、离散工业集成制造系统 5 、企业信息化的实施策略 2 专家资料 十六大的报告明确指出 ：“ 实现工业化仍然是我国现代化进程中艰巨的历史性任务。信息化是我国加快实现工业化和现代化的 必然选择 。坚持以信息化 带动 工业化，以工业化促进信息化，走出一条科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型工业化路子。 ” 1 、信息化是走新型工业化道路必然选择 3 专家资料 1) 信息化是提高企业知识生产力的最有效的工具现代管理之父杜拉克指出:― 知识生产力将日益成为一个国家、一个产业、一家公司的竞争实力的决定性因素 ” ， “ 无论什么传统产业，之所以能发展壮大，就是因为它们围绕知识和信息进行了重组。 ”采用信息化的手段, 围绕着生产过程的信息和知识对生产过程进行重组, 将优秀的生产与操作经验、专有技术和知识提炼和融合到上述软件系统中去钢铁企业智能工厂，极大地提高生产力。

4 专家资料 金字塔型组织扁平化组织结构 ◆管理组织层次 金字塔型组织： 生产制造 过程 董事会 总经理 生产副总 生产班 工人 生产部 生产厂 生产车间 扁平化 组织结构： 总经理 生产制造过程 生产指挥中心 2) 只有通过企业 信息化才能实现企业扁平化管理 5 专家资料 经营决策 企业管理 生产调度 过程优化 过程控制 Purdue 模型 BPS (Business Planning System) PCS (Process Control System) MES (Manufacturing Execution System) BPS/MES/PC S 结构 实行扁平化管理的几个例子：  美国通用电器公司从董事长到一般职工，管理层从 26 层减到5 5 层。60 多个部门组合为 12 个业务部，管理人员减少 1/4 ， 1996 年利润居全美榜首。  日本兴亚电工公司（ KOA ）废除中层管理职务后，销售额上升 14% 、利润增加 37% 。  美国 IBM 公司、英国石油公司和电讯电报公司均做大幅度体制改革，取得显著效果。 6 专家资料 • 韩国浦项钢厂 • 浦项董事长刘常夫认为： 21世纪信息管理将成为浦项生存与发展的关键，建立生产指挥中心： – 新产品开发周期由4年缩短到1.5年； – 交货期由20-30天缩短到7天； – 客户产品库存天数由30天缩短到24天以下； – 月决算时间由6天缩短到1天； – 标准成本计算时间由35天缩短到3天； – 库存原料周转率由8.7次增加到12次。

• 1998年销售额达92亿美元，净利润9.297亿美元， 粗钢产量2560万吨，职工19300人，产量、人均产量均列世界前茅。 7 专家资料 • 辽宁省排山楼金矿 ： 黄金回收率提高1 1 ％以上；生产能力由 1200 吨／日提高到 2000 吨／日，剥采比由10 ：1 1 降低到 6.5 ：1 1 ，选矿成本由 73.03 元／吨降为 37元／吨，采矿成本由 57 元／吨降为 43 元／吨，人均劳动生产率 75 万元钢铁企业智能工厂，是同类企业的平均水平的 17 倍。( ( 图一所示 ) 图一 排山楼金矿 8 专家资料 据美国MESA1996 年调查统计结果  生产周期时间缩短率为 35%;  数据输入时间缩短率为 36%;  在制品削减率为 32%;  文书工作削减率为 67%;  交货期缩短率为 22%;  不合格产品减低率为 22%;  文书丢失减少率为 55%. 据美国ARC公司调查,基于三级结构的MES可获得效益为:质量提高19.2%,劳动生产率提高13.5%,产量提高11.5%. 9 专家资料  1999 年 ， 美国 “ 财富 ” 杂志发表文章称 MES 是“ ERP 市场的挑战者 ” 。

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该文介绍年产值 16 亿美元的美国化纤企业 Unifi 公司 ， 其下属Yadkinville 厂应用 MES 软件后 ， 效益增加 69% % ，实际增效 1600 万美元 。  基于 ERP/MES/PCS 三级结构的 MES 软件得到广泛应用 ， 据美国 MESA 调查 ， 美国 MES 软件市场规模： 1993 年为1 1. .5 5 亿美元 ， 1994 年和 1995 年年增长率为 30% % ， 1996 年达到8 8. . 65 亿美元 ， 1998年 10. .1 1 亿美元 ， 予计 2003 年将增加三倍 。 10 专家资料 3 ）生产制造过程的信息化是实现综合生产 指标优化的保证 欧洲钢铁工业技术发展指南指出： “ 对于降低生产成本、提高产品质量、减少环境污染和资源消耗只能通过全流程自动控制系统的优化设计来实现 ” 。 ( ( Charbonnier et al .1999) 11 专家资料 综合生产指标的分解 产量产量 质量质量 成本成本 生产计划 生产制造执行 优化控制 消耗消耗 综合生产指标： 产量、质量、 成本、消耗 综合 生产 指标 模型 各工段 生产指标 关键 工艺 参数 设定 模型 各工序 关键工 艺参数 指标 优化 系统 12 专家资料 4 ） 生产制造过程的信息化是实现敏捷制造的保证  现代化的通讯网络将世界连成一体，经济全球化进 程使世界变成了一个统一的市场，致使产品市场竞争国际化；  产品的品种越来越丰富，产品的批次和批量越来越少，产品的开发周期越来越短。

pg电子 13 专家资料  敏捷制造（ Agile Manufacturing ）把动态灵活的虚拟组织机构、先进的柔性制造技术和高素质的人员进行全面的集成。  敏捷制造将使企业实现 FTQCS 战略目标，即产品的功能 (F) 全，开发周期 (T) 短，质量 (Q) 高，成本 (C)低，并能为用户提供更好的服务 (S) 。 建立虚拟企业和发展敏捷制造技术是实现敏捷制造的两个坚实基础。  信息技术是建立虚拟企业和实现虚拟制造的关键使能技术。 14 专家资料 敏捷制造使企业管理从金字塔式的多层结构走向扁平化结构 企 企 业 工 工 厂 单 单 元 工作站 车 车 间 设 设 备 计 计 划 执 执 行 控 控 制 （ （a ）多级递阶 （ （b ）分布式 纵向集成 成 纵横向综合集成 成 15 专家资料 “ 小而全 ”“ 大而全 ” 企业 突出核心竞争力企业 敏捷制造使企业 “ 大而全 ”“ 小而全 ” 的组织模式走向分工协作突出核心竞争力的模式 零部件1 车间 零部件2 车间 零部件n 车间 零部件 车间 市场 供应 后勤 保障 设计 组装 车间 企业组织模式 零部件1 厂 零部件2 厂 零部件厂n 零部件厂 …… …… 设计 集成 外部企业协作 市场 供应 后勤 保障 核心零 件制造 企业核心技术 16 专家资料 敏捷制造的关键技术  支持敏捷制造的使能技术：资源共享、信息服务、虚拟制造、并行工程、建模/ 仿真和人工智能等 ;  资源优化, 包括供应链的建模和管理; ;  网络平台 (Internet/Intranet/Extranet) 。

17 专家资料 造船工业案例分析韩国造船企业通过高度信息化和自动化，走集成造船的发展道路，逐步向敏捷制造模式迈进，韩国成为当今世界第一造船大国。  韩国造船业发展纵向比较： I II III IV V 时间 1972~1976 （三五计划期间） 1977~1981 （四五计划期间） 1982~1991 （五五/六五计划期间） 1992~1996 （七五计划期间） 1997~2001 （八五计划期间） 期末造船能力、产量 能力：143万总吨 产量： 81万总吨 能力：400万总吨 产量： 93万总吨 能力：600万总吨 产量：350万总吨 能力：1000万总吨 产量： 738万总吨 能力：1300万总吨 产量：1161万总吨 期末年 出口额 3.0亿美元 8.9亿美元 41.3亿美元 71.3亿美元 97.0亿美元 产品发展 建造20万吨以上巨型油船等简单船种 建造中小型集装箱向、滚装船以及成品油船、化学品船等复杂船舶 能建造各种复杂船舶、有些属世界最先进船舶 大规模进入型集装箱船市场，在大型油船和集装箱船和集装箱船市场占主导地位 大规模进入并主导LNG船市场钢铁企业智能工厂，在大型油船、集装箱船市场占主导地位 造船配套设备自给率 不足25% 45% 50% ~60% 75% 85% 造船产量在世界上地位 1973年居第16位 1981年居第2位 居第2位 居第2位 居第1位 （2000~2003） 18 专家资料  韩国与中国造船业的横向比较（ 2001 年）： 指标 韩国 中国 市场份额 33% 11% 产量（万CGT） 533.5 177.8 生产效率（工时/CGT） 13 58 175K B/C 总工时 30万 >100万 B/C开工到交船时间 7.5个月 13.5个月 VLCC（船坞周期） ~2个月 5个月 预舾装率 90% 80% 钢材利用率 90% 80% 19 专家资料 2 、企业信息化的内涵  制造业特点： – 离散制造业 – 流程工业 – 混合制造业 20 专家资料1、 、 调度和协调复杂产品部件多 ， 可以独立加工 ， 生产流程能够并行、异步进行 ； 对于某一产品常有多种实现路径可供选择 ， 设备功能冗余度大 ， 因此 增加了调度和协调的复杂性。

2、 、 资源管理复杂由于每个操作可能涉及不同的物料 、 设备 、 工具及文档等资源 ， 这些资源离散地分布在企业中 ， 因此在异步 、 并发的离散流程中资源管理复杂。 。3、 、 控制量相互独立 、 流程切换代价小产品生产主要通过位移、角度等作为控制量进行物理加工 ， 设备控制参数由设计决定 ， 不受物料物性影响 ， 设备间独立性强。流程切换不存在象连续工业那样复杂的启停和清洗过程 ， 主要是加工程序的上载和刀具的更换 ， 所以切换代价较小。4、 、 劳力密集型、自动化水平相对较低离散制造业企业由于是离散加工，产品的质量和生产率很大程度依赖于工人的技术水平，自动化主要在单元级，例如数控机床、柔性制造系统等，因此, 离散制造业是一个人员密集型行业，自动化水平相对较低。  离散制造业的特点 21 专家资料  流程工业的特点 1 、复杂性 – 主要的流程工业涉及到原材料和能源的生产加工行业，如冶金（钢铁、有色、黄金）、石油化工、电力等；我国资源的特点：贫矿多，难于提炼钢铁企业智能工厂，因而其生产加工过程复杂； – 金字塔式的管理模式是层次多钢铁企业智能工厂，经营管理、制造执行等过程的信息获取、控制与管理涉及的变量与参数多，过程的模型难于描述。

2 、技术密集型 – 生产过程涉及到工艺、机械装备、自动控制、工业工程等专业知识、经验、专有技术。 22 专家资料 人 先进技术 服务型工厂 服务生产 环保型工厂 资源再生 创造型工厂 先进技术生产 自动化工厂 基础产品生产 信息 基础结构 生产 应用 应用技术 成熟技术 环境技术 机器  数字化与智能化工厂 以信息技术为基础的先进制造技术结构 23 专家资料  数字化与智能化工厂 制造过程数字化、自动化、 虚拟化、智能化 生产 过程数字化、自动化、 虚拟化、智能化 管理数字化与智能决策 设计数字化、协同化、虚拟化、智能化 企业 数字化与 智能化 24 专家资料 1 ）离散制造业数字化与智能化  设计数字化、协同化、虚拟化、智能化  制造过程数字化、自动化、虚拟化、智能化  管理数字化与智能决策 2 ）流程工业数字化与智能化  工艺设计数字化、 协同化、虚拟化、智能化  生产过程数字化 、自动化、虚拟化、智能化  生产管理数字化 智能决策 25 专家资料  企业信息化的内涵 将信息技术用于企业产品设计（工艺设计）、制造（生产）、管理（生产管理和经营管理）和销售的全过程，以提高企业的市场应变能力和竞争能力。

26 专家资料  企业信息化的内容  设计信息化（产品设计和工艺设计）－计算机辅助设计 (CAD)－并行工程－虚拟制造与流程模拟－设计过程管理 (PDM)  企业管理信息化－企业资源（ ERP ）－制造执行（ MES ）  生产制造过程自动化－优化控制与过程控制－加工设备机电一体化  集成化（强调企业内部信息集成） －设计、制造、管理一体化－一体化过程控制  网络化（强调企业间的资源优化） 27 专家资料  流程工业一体化过程控制  流程工业一体化过程控制技术是将与产品的质量、产量、成本相关的经济技术指标自动转化为流程工业生产过程各工序自动控制系统参数，从而保证达到产品的微观组织和最终性能的高技术。  流程工业一体化过程控制技术已经成为国际上工业领域的高技术发展潮流和方向。研发工业生产一体化的过程控制系统已经成为国际上高技术研发机构与高技术公司的研究热点，美国I2 等高技术公司已经研发出某种材料生产一体化过程控制软件系统，虽然实现了部分功能，但应用钢铁等材料生产企业，取得显著的经济效益。  流程工业一体化过程控制系统是实现流程工业信息化的关键，是提高流程工业生产效率和产品质量、减少资源消耗的有效途径。

pg电子 28 专家资料  离散工业设计、制造、管理一体化是将信息技术、现代管理技术和先进设计制造技术结合，应用于企业产品全生命周期（从市场需求到最终报废处理）的各个阶段。通过信息集成、过程优化及资源优化，实现物流、信息流、资金流的继承与优化运行，达到人（组织、管理）、经营和技术三要素的集成，以缩短企业新产品开发的时间（T T ）、提高产品质量(Q) 、降低成本 (C) 、改善服务 (S) 、清洁环境（E E ），从而提高企业的市场应变能力和竞争能力。  离散工业设计、制造、管理一体化技术是全世界制造工业领域的高技术发展潮流和方向。以实现敏捷制造为目标的设计、制造、管理一体化技术，已经成为国际上高技术研发机构与高技术公司的研究热点，它不仅成为制造业不断推出新产品、快速响应不可预测的市场并赢得竞争的主要手段，而且成为信息时代提高企业竞争能力的综合性高新技术。如韩国现代重工...