MOM:智能工厂的“大脑与中枢”

(ChinaIT.com讯)简单的数据堆砌与信息集中展示距离真正意义的智慧工厂还很遥远。本篇文章中,国机智能技术研究院院长高云鹏对工业软件如何影响智慧工厂建设进行了详细论述,结合试点车间实际应用案例,展示了智慧工厂为企业带来的直接经济效益。


国机智能技术研究院院长高云鹏

▍工业软件是制造强国战略重要组成部分
 

从两化融合到智能制造,从工业互联网到数字化转型,一直以来都是以信息技术在工业领域的创新应用为主导模式。近年,国内部分工业软件类型获得了较快的发展,但是整体与国外工业软件发展相比仍有较大差距。

“十四五”规划期间将实施产业基础再造工程,强化产业基础五大能力,五大能力分别是关键基础材料、基础零部件(元器件)、先进基础工艺、产业技术基础和工业基础软件。2021年初,国家重点研发计划启动“工业软件”重点专项,专注于产品生命周期核心软件、智能工厂技术与系统和产业协同技术与平台的研发。

国机集团在2017年开始规划《国机集团智能工厂规划与技术标准(2018)》,智能工厂涉及物理工厂和数字工厂的建设。数字工厂涉及平台系统型、局部功能型、工具型、支撑型和提升型5类工业软件建设,其中有PIM、PLM、MOM和MRO四种平台系统型工业软件,以上建设对于构成数字工厂主线,对智能建设至关重要。

▍MOM是智能工厂制造过程域的核心工业软件

MOM(制造运营管理系统)是智能工厂优化集成的关键,是连接智能工厂的“智能装备”“企业管理”“设计研发”和“运维服务”各功能域的数据总线,是实现各类专业工业软件集成互联的平台载体。

MOM作为智能工厂的“大脑与中枢”,是一种基于规则的智能,基于数据的智能和基于算法的智能。那么如何在智能工厂体现MOM的智能?首先要看MOM与MES的同与不同。

MOM的全称叫做制造运营管理系统,MES是制造执行系统,MOM是工厂级工业软件,MES是车间级工业软件。MOM以“先进制造管理理论体系”为支撑,MES以“局部最佳实践”为支撑,MOM包含MES,二者均以“优化生产制造过程域绩效”为目标。

以国机智能技术研究院自主研发的智能工厂制造运营管理系统(iMOM)为例,阐述MOM建设数字工厂可以为用户创造的价值。为用户创造价值是工业软件的生命力所在,iMOM 符合IEC-62264的最新MOM国际标准,是面向机械装备行业的平台工业软件。iMOM能够为企业的智能制造转型升级带来三重价值。

▍为企业打造“数字化制造主板”

iMOM不是将现有生产管理方式简单的信息化,而是在导入优化管理模式的基础上进行数字化。系统支持多种典型的运营管理优化模式。

子模式:制造子系统的局部优化运行管理范式。
反模式:受限于客观条件的“次优化”运行管理范式。
KPI模式:适应于特定模式的绩效计量与评估机制。
······

模式体现为规则,用数据流连接要素,以信息流指挥生产,从而使iMOM发挥“数字化制造主板”的作用。

以iMOM为某西部电力装备装配数字化车间导入优化运营管理模式案例为例,传统制造系统市场同质化竞争激烈,产品重度非标定制,产线呈现流水线式布局,供应链管理能力较弱,企业的基础管理能力较差。

基于这样的企业现实,国机智能为企业选择了汽车生产常用的JIT准时化制造模式作为模版,计划排程环节导入柔性装配计划,作业控制环节导入欠件流转模式,另外导入KPI模式,跟进物料齐套率和产线直通率。

▍数据驱动的透明化制造运营管理

在导入先进管理模式的基础上,我们为企业提出第二重价值,用全数据模型提供的“即时洞察力”,助力管理者实现高效运营管理。

传统企业管理靠表单、靠经验,iMOM基于管理模型的知识挖掘,让信息系统不再只是简单的数据堆砌与展示。iMOM为基层生产管理者、职能管理部门与公司高层分别设计了基于数据的管理模型。从基层产能负荷、计划达成率、工艺变更,到生产成本、质量情况,再到绩效达成,统一实现“透明化”制造、“透明化”管理。

以生产要素全集成的机加工数字化车间方案为例,设备综合利用率平均提高20%,单位产量设备折旧成本平均降低10%,刀具成本消耗降低10%至15%,生产计划达成率提高20%至30%。我们提供的可视化调度集成系统,帮助车间人员能够及时地看到车间的复合情况,同时为企业管理部门提供管理抓手,最终把我们的数据展现给到高层,体现全数字化的展现,让精准数据提供超越于经验的企业管理能力,为企业生产带来直接经济效益。

▍算法驱动的卓越绩效制造运行管理

iMOM分为三步深化实现数字价值。为企业建立“数字化制造主板”,指挥各业务围绕企业目标高效协调运行。进而平台运行积累的运营全数据,可以为企业管理提供“数字化洞察力”,基于全数据的特定场景“智能工业算法”可以提供超越人员经验的专业绩效。

在智能套料算法为核心的钣金数字化车间中,智能套料算法驱动作业使数控程序出错率下降90%,板材余料有效控制率达到100%,分拣作业可以提高作业效率50%,算法系统对订单、库存、余料多次模拟套排获得最优方案,可自动生成数控程序下发机台,还可生成混排套料的分拣方案,驱动灯光引导工人分拣。

▍如何应对智能工厂的多态多样性

中国机械工业集团有限公司(国机集团)是中央直接管理的国有重要骨干企业,世界500强企业,连续多年位居中国机械工业百强首位。2012年,国机集团成立中央研究院(信息化与智能化研究所),即今天的国机智能技术研究院前身,致力于打造智能制造高端研发平台,经过几年发展锤炼,国机智能技术研究院已成为国内智能制造领域知名的研发机构和解决方案提供商。

国机智能以平台理念与平台技术支持智能制造,以平台理念解决智能工厂应用的多态性与多样性。

在国机智能,产品具有四个平台特性。第一个平台特性是模式的可配置性,以模式的可配置性应对生产管理方式的多态。战略、市场、供应链等的不同,造就企业的运营管理模式不同,为企业单独开发系统产品不够现实。国机智能将生产组织、产品结构、制造设施和工艺路线四板块中企业会用到的环节以数字化底板配置出来,从工厂建模配置生产规则,以生产规则定义制造过程,以虚拟模型映射实体模型,从而形成匹配企业实际的数字化制造新模式。

第二个平台特性为功能的可拓展性。工厂应用场景具有多态性。通用的功能模块具有普适性,呈插件式体系结构。iMOM在应用场所,比如工艺、装备、行业,有鲜明的差异化特点,特定场景插件将工业知识“注入”系统,即可形成特定场景下的应用。开放的接口有利于形成新的生态,使得平台持续增值。

第三个平台特性为流程的可重构性,应对作业过程控制环节的多态,业务逻辑可抽象成“颗粒”状的业务组件,用流程引擎重构作业流程。

第四个平台特性是快速定制性。低代码平台开发,快速满足用户灵活操作需求。

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