华龙讯达:打造基于CPS的中国智能工厂

发表时间:2017-07-14 作者: e-works*黄培*涂彬*熊东旭  来源: e-works
关键字:华龙讯达 智能制造 智能工厂 
e-works数字化企业网总编黄培博士对华龙讯达公司总部进行深入调研,与华龙迅达董事长胡丽华、总经理龙小昂等领导进行了面对面的交流。

  作为一家本土的智能制造整体解决方案提供商,近年来深圳华龙迅达股份有限公司实现了业务的快速扩张,解决方案涵盖数据采集系统、智能控制系统、工厂3D可视化系统以及远程维护。华龙讯达智能工厂解决方案实现了虚实融合,部分技术达到了国际领先水平。那么,华龙迅达为什么能够异军突起?为什么能够在烟草等行业的智能工厂建设方面取得突出成绩?带着这些疑问,e-works数字化企业网总编黄培博士率领e-works编辑部先后三次前往深圳,对华龙讯达公司总部进行深入调研,与华龙迅达董事长胡丽华女士、总经理龙小昂先生等领导进行了深入交流。
 

华龙讯达总经理龙小昂
 

  华龙讯达总经理 龙小昂
 

  大开眼界:三维虚拟工厂打通虚实融合
 

  走进位于深圳的华龙讯达公司产品展厅,首先映入眼帘的是一块巨大的三维虚拟工厂显示屏,屏幕中的大型机械设备井然有序地运行,各种设备运行状态一目了然,产品生产过程、物料消耗、物流运输等业务状态均实时可见,十分震撼。此外,展厅中还摆设了不同生产业务环节的虚拟工位,可以通过智能人机交互界面在三维环境下查看智能设备运行状况、生产情况、设备维修维护状态等信息,还可以根据实时数据显示进行远程的智能化控制等。
 

图1 三维虚拟智能设备
 

  图1 三维虚拟智能设备
 

  更令人难以置信的是,所有的这一切都映射着一个真实运行的工厂,而不是简单的三维机构运动仿真演示,在这里所有设备的三维实体模型均被赋予了知识,与真实设备间可以进行实时的虚实交互,让企业生产人员和管理者足不出户就能掌控工厂各生产流程中的状态信息。通过深入的调研,我们认为华龙讯达的三维虚拟化工厂实践在技术上已经达到了行业领先水平。
 

  专注专业:致力于成为行业领先的智能制造服务商
 

  据悉,华龙讯达成立于2003年,是一家以推进智能制造服务为主的高新技术企业。在采访中了解到,华龙讯达总经理龙小昂先生拥有近30年的自动化及信息化业经验,是一位对自动化和信息化均有着深刻理解的企业管理者。
 

  龙总专注技术研发,潜心研究构建了华龙讯达的产品技术体系,通过项目实践引导着公司解决方案不断进化,渐进式地形成了一整套自上而下的智能工厂产品体系,成为了行业领导者。翻开华龙讯达成长史,可以发现公司在成立之初,核心业务主要定位于自动化产品研发和销售。2004年为提升客户对公司产品的接受程度,华龙讯达开始进入到数据采集领域,为自动化设备提供数据采集系统;2009年为进一步拉近生产和管理的距离,开始投入3D可视化产品的研发,这也是当前华龙讯达实践基于CPS的透明智能工厂的一个关键产品。到2013年,为一进步完善产品线,打通企业的生产管理体系,斥巨资投入到MES解决方案的研发。
 

  时至今日,在经过14年的技术经验和市场积累之后,华龙讯达目前已经拥有非常完备的智能工厂产品线,包括数据采集、设备控制、设备生命周期管理到生产制造执行、3D可视化以及企业移动应用管理,打造智能工厂的主要产品基本上应有尽有。
 

  龙总介绍:“随着智能制造的发展以及两化深度融合的持续推进,为实现生产和管理的智能化,必须要打通由上而下的管理和生产数据,底层自动化系统与上层信息化应用的融合已经不可避免。”
 

  华龙讯达以多年的市场及技术经验为基础,开展了大量的自动化技术、信息化技术和3D可视化技术的融合集成研发,已经从成立之初专注于自动化技术服务商转型为以自动化和信息化融合为主的综合型技术方案服务商,能够帮助企业将智能工厂建设付诸实践。
 

  体系变革:构建基于CPS的中国智能工厂
 

  在访谈过程中,我们还就当前制造企业在推进智能工厂建设过程中普遍面临的一系列问题进行了深入的沟通。
 

  龙总认为:“打造智能工厂的根本目的就是要实现生产过程的自动化、透明化和精益化,让产品检测、质量检验和分析、生产物流与生产过程之间形成一个闭环。最终目标是实现多个工厂之间或工厂的多个车间之间的信息共享、准时配送、协同作业。同时,通过生产指挥中心对整个工厂进行指挥和调度,及时发现和解决突发问题。”
 

  龙总以烟草行业为例介绍了如何帮助企业构建智能工厂的过程。他指出:“烟草行业是设备自动化水平发展较高的行业之一,国内的烟草企业大多需要从国外进口先进的生产自动化设备,如意大利GD机组、德国虹霓PROTOS机组、福克包装机械等。”但由于设备和技术不是企业自主所有,这一过程中就会涉及到一个非常棘手的问题。
 

  据龙总介绍:“由于国外烟草厂商对自动化设备控制技术的转让保留,若要从国外进口整套的烟草制造设备及技术是很难的。并且国外自动化控制系统的开放性不够好,使得控制系统很多功能不能得到充分发挥,给系统的稳定性和通用性带来一些问题。”这种情况在机械、航空航天、汽车等行业都会遇到。
 

  通俗一点来讲,华龙讯达所做的事情就是为这些外国设备装上“中国脑”,彻底改造国外的自动化控制系统。这些进口设备经过华龙讯达的改造之后,生产效率和品质可以达到甚至超越原系统,而且还可以结合智能人机交互界面和三维虚拟仿真进行直观展示。
 

  华龙讯达用以改造自动化控制系统的核心产品是一款基于工业物联网与互联网融合技术的智能设备。该设备具有数据采集、存储、分析、处理、传输等功能,支持各种工业标准协议总线,并采用模块化的设计,可快速接入各种不同通讯协议的设备,与设备电控系统平台交互,即可实现设备与企业云连接,实时无线传输、数据采集、数据分析、智能人机交互、移动应用、远程控制。能实现机器数据采集、机器诊断、物料消耗分析、产品质量追踪、生产过程管控、实时报表展示、工作交互等智能化运维管理功能。
 

  据龙总介绍,“这款类似工业CPS功能的创新型智能设备,可以通过协议转换功能以自适应的方式将不同的工业设备连接到一起,然后利用采集功能实现对这些设备的数据进行采集,并通过HMI平台进行及时显示出设备的运行状态和分析结果,同时融合华龙讯达的3D可视化技术实现对设备和工厂车间的进行整体的远程三维立体化显示。”这也就是我们在展厅中所看到的场景。
 

  虚实融合:打造智能工厂典范
 

  华龙讯达的智能设备控制系统和数据采集系统的渐成体系,产品和解决方案在机械、汽车、等行业也得到了广泛应用。龙总还特别介绍了公司近期与上海大众汽车合作的项目实践状况。华龙讯达为上海大众汽车搭建了整体的3D数字化智能工厂,其中一个细节应用就是在发动机的装配过程中,可以精准的控制、采集螺丝扭矩数据,极大地保障了产品的品质,并能对这些数据进行统计分析,从而实现管控和追溯。”
 

  此外,龙总重点介绍了曲靖卷烟厂的虚实融合的智能工厂案例。这是华龙讯达打造具有两化融合示范典范效应项目的一个经典案例。目前曲靖卷烟厂已具备全国烟草行业最先进的生产制造设备、3D可视化生产管理系统、完善的智能管理、控制、服务平台,是全国“两化融合”智能工厂的典范。”
 

  据龙总介绍:”曲靖卷烟厂的MES实施一共花费8个月时间,以所有管理者为对象,基于角色将全厂2000多个岗位根据职务和工作内容的不同,做成平面化、个性化的工作界面。针对不同岗位员工的工作任务、执行情况、结果评价以及综合分析等进行集中显示,并在出现任务未完成等异常情况时给予相关人员及时的提醒。
 

  除此之外,曲靖卷烟厂通过平台化MES系统搭建,实现了对生产制造、质量管理、设备管理、物料管理、计划排程等制造过程的可视化,并基于BI组件提供各种分析数据和个性化报表,通过与自动化数据采集技术、3D虚拟仿真技术相融合,充分满足了企业管理和运营的需要。”
 

曲靖卷烟厂智能工厂MES系统
 

  图2 曲靖卷烟厂智能工厂MES系统
 

  谈到这个项目的特色,龙总重点提到了“HLXD 3D可视化智能管理系统”。这是华龙讯达以精益管理的思想作为驱动,采用面向对象的Wonderware工业组件开发平台、3D控制引擎和Drools规则引擎等技术,对ERP、MES、CPS等现场生产应用系统进行集成。
 

  通过改造设备自动化控制系统实现实时生产数据地采集;对厂区、车间、生产线、生产设备、设备零部件进行3D可视化建模;结合工艺现场的实时监管需求,研究开发3D可视化漫游实时监控平台,可进行虚拟工厂仿真。项目成功构建了曲靖卷烟厂"五位一体"的信息化发展模式,提升了设备利用效率与生产效率,为企业年节约成本约7000余万元。”
 

 图2 曲靖卷烟厂的智能工厂架构
 

  图3 曲靖卷烟厂的智能工厂架构
 

  通过对华龙讯达的智能工厂体系进行深入研究,可以发现这样几个特点:在基础控制层着眼于机器智能的挖潜,吃透并改造国外的自动化控制系统,实现设备底层数据的实时采集和可视化智能管控;
 

  在人机交互层通过中间件“工业CPS”打通数据存储、传输、分析与交互难题,为机器与人的对话提供统一制式的强大工具,并支持三维现实,同时还实现了虚拟工厂的仿真;
 

  在生产执行层以精细化管理的MES系统实现人、机、料、法、环、测的全过程管控;在设备管理方面实现了远程运维;
 

  在培训管理方面采用更直观更精准的3D虚拟仿真系统提供培训与操作指导,降低维护与保养成本,并采用移动应用技术实现智能工厂人性化的管理变革。
 

  企业愿景:将CPS理念付诸实践
 

  2013年德国提出了“工业4.0”,其核心利用CPS构筑信息空间与物理空间数据交互的闭环通道,能够实现信息虚体与物理实体之间的交互联动。龙总认为:“华龙讯达的自动化控制和自动化采集已经实现了CPS功能的60%,包括状态感知,自适应等,已将 CPS的理念付诸实践。”
 

  对照CPS理念,华龙讯达的智能工厂整体解决方案实际已经具备“看不见的自动化”的能力,以数据流的自动化来推动智能制造发展。华龙讯达可以很好地实现以数字化方式对应一个物理对象,模拟对象在现实环境中的行为,实现整个过程的虚拟化和数字化,并且能够做到实时反馈,精准执行。华龙讯达整体解决方案可以实时将整个生产场景呈现出来,使物料、产品、设备、产线、工厂每一个信息瓶颈环节都能打通。
 

  后记
 

  作为一家既懂自动化也懂信息化的智能制造服务商,华龙讯达建立了自身的独特竞争优势。随着行业解决方案逐渐成熟,华龙讯达的解决方案可以很好地满足机械、航空航天、汽车、化工、制药、电力、食品饮料等不同行业企业的需求。相信未来华龙讯达将会持续优化产品及解决方案,携手中国企业共同推进智能工厂建设取得实效,实现转型升级。 

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