结合光伏制造过程的特点,制定切实可行的实施方案,既要确保工艺流程本身高效运行,又要及时获取车间制造、设备以及工艺数据,对数据进行智能分析处理,实现生产、管理智能化,促进光伏产品制造降本增效。
某光伏科技公司是专业从事光伏装备制造生产、光伏全产业链产品的生产和销售的高新技术企业,该公司致力于光伏产业化发展,大力推进高科技产品的市场化进程。为建设成为光伏全产业链的智能数字化车间,实现生产车间数字化、智能化目标,降低生产成本、提高车间生产效率、提升产品质量,通过与多家供应商的沟通交流及比较选型,企业选择了力控科技作为智能数字化系统的供应商。
智能制造数字化系统建设需要立足“精细化”、“精准化”、“标准化”、“透明化”、“智能化”的深度和维度,应用工业4.0技术,深度融合信息技术与工业生产自动化技术,结合光伏制造过程的特点,制定切实可行的实施方案,既要确保工艺流程本身高效运行,又要及时获取车间制造、设备以及工艺数据,对数据进行智能分析处理,实现生产、管理智能化,促进光伏产品制造降本增效。
一、项目实施思路和解决方案
(1)总体架构设计
本项目的信息化系统包括:SCADA数据采集监控系统、FMCS厂务监控系统、MES生产制造执行系统、WMS仓库管理系统系统、EMS能源管理系统、信息系统门户,系统间相互集成,通过信息系统门户进行集中的、多维度的可视化处理,最终完成系统间数据的共享以及互联互通,实现对车间数字化、透明化、精细化的管控。
图1 项目实施思路
面向光伏数字化车间的智能数字化系统从系统层级角度划分为智能装备层、过程控制层、生产管理层、系统集成层、决策支持层。
图2 光伏智能数字化系统总体架构
(2)网络架构设计
智能数字化项目网络架构如下图所示:
图3 智能数字化项目网络架构
根据厂区具体情况,网络采用星形拓扑结构,厂区中心机房部署在中央控制室大楼,从中央机房开始覆盖厂区内所有办公区,生产区,供辅设备区等。主干采用单模光缆传输,主设备之间实现千兆传输。厂区网络功能主要可分为行政管理,生产管理,安防监控,数据采集通讯等。从管理上,将网络分为生产网,管理(办公)网,视频网。三网从物理上相互隔离,通过上层管理实现路由访问的互通。
(3)项目建设规划
智能数字化项目按照“总体规划、分布实施”的建设原则进行实施。
第一阶段为基础建设阶段,建设内容:
●网络架构设计及硬件购买;
●设备联网及实时数据采集SCADA系统建设;
●厂务设备数据采集及监控系统建设;
●MES系统一期建设;
●服务器(数据中心)及中控室调研及规划。
第二阶段为基础应用阶段,建设内容:
●能源仪表改造及EMS能源管理系统建设;
●WMS仓库管理系统建设;
●MES系统二期深化应用建设。
第三阶段为深化应用阶段,建设内容:
●综合可视化系统建设;
●移动可视化系统建设;
●MES系统三期建设;
●中控室建设;
●信息门户建设;
●大数据分析。
图4 项目建设规划
二、项目成效与成果
(1)SCADA数据采集系统
实现全厂设备的数据联网,及实时数据采集,为其他信息化系统提交真实有效的实时数据支撑,便于系统统计分析。
图5 SCADA数据采集系统
(2)MES制造执行系统
●无纸化生产管理
●建立完善的信息追溯体系
●批次化、条码化
●生产管理系统化
●质量管理系统化
●设备管控系统化
●管理精细化
图6 MES制造执行系统
(3)EMS能源管理系统
●实现车间的能源消耗的集中抄表;使车间人员实时掌握车间能源消耗情况,节省人工抄表环节;
●实现能源消耗的对比分析,快速掌握异常变化趋势;对比分析,有据可依;
●异常用能的实时报警提醒,通过设备异常能耗情况提醒设备运维人员进行设备检修及维护。
图7 能源管理系统
(4)综合可视化系统
●三维可视化:
以三维监控的方式将整个工厂、车间、产线进行展现,可以实现车间的快速定位,设备的快速定位以及综合数据的快速查询;实现车间设备、工艺、数据相结合的三维展现效果,实现车间虚拟现实呈现。
图8 综合可视化系统
●移动可视化:
通过微信、APP实时推送生产数据,监控设备及能耗实时状态及数据;
能快速、便捷的提醒生产人员、运维人员实时了解生产、工艺、设备、能耗情况,加强生产及运维时效性。
图9 手机端界面
●决策优化:
总裁驾驶舱帮助管理者实时动态掌握车间的生产情况、产量趋势变化规律、成本情况、成本趋势变化规律、质量KPI和企业营收情况,为领导决策提供数据及图文报表支撑;
生产驾驶舱帮助生产领导实时动态掌握车间生产产量、质量、良率、能耗等统计分析及变化趋势,为领导决策提供数据及图文报表支撑。
●企业实时信息门户:
目前已经实现多维度数据的汇总,实现生产信息化及管理信息化的统一窗口呈现;
汇总MES、EMS、FMCS、WMS、绿色制造等信息化系统的单点登录,减少企业应用软件及系统多样化、复杂化。
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