壹　應用篇

智能工廠

01　玻璃纖維智能制造示范工廠——巨石集團有限公司

企業簡介

巨石集團有限公司位于浙江省桐鄉市，是中國建材股份有限公司玻璃纖維業務的核心企業，以玻璃纖維及制品的生產與銷售為主營業務。該公司在浙江桐鄉、江西九江、四川成都、埃及蘇伊士、美國南卡羅來納州設有五個生產基地，在美國、加拿大、南非、法國、意大利、西班牙、日本、韓國、印度等地設立了14家海外銷售公司，已建成玻璃纖維大型池窯拉絲生產線20多條，玻纖紗年產量達200萬噸。公司玻纖產品品種較多、品類齊全，有100多個大類近1000個規格的品種，主要包括無堿玻璃纖維無捻粗紗、短切原絲、短切氈、方格布、電子布等玻纖產品。該公司擁有具備自主知識產權的大型無堿池窯、環保池窯的設計和建造技術。

案例實施情況

總體設計

巨石集團有限公司玻璃纖維智能制造生產線，總體設計以產品全生命周期的相關數據為基礎，在計算機環境中，對整個生產過程進行仿真、評估和優化，并進一步擴展到整個產品生命周期的新型生產組織方式。以“年產30萬噸玻璃纖維智能制造生產線擴建項目”為實體，項目實行一次規劃、分期建設。該公司根據“橫向到邊、縱向到底”的架構設計，進行了基礎數據的一致性管理；打通各層級系統間數據；設備自動化數采；研發、建立工藝模型；實現生產運營模擬仿真，優化生產運營。項目信息端橫跨SAP、ERP、MES、SRM等系統，與海關、銀行、保險、稅務、物流等外部平臺無縫銜接，實現運營、制造、控制一體化管理。

實施內容與路徑

1.系統模型建立與運行

該公司開展了包括工藝模擬、產品研發、設備運行建模、生產裝備建模等多個方面的仿真模擬。

工藝模擬方面：從設計上采用了自行研發的工藝數字化中心系統，將各個工序的工藝進行模塊式的建模維護。

研發結合工藝數據和小試產品進行結果驗證，開展多層次試驗，觀測此工藝對其他玻纖性能指標的影響。

設備運行方面：在正式生產環境中，依據正式量產的工藝參數，對比實時在線采集的生產數據，模擬校準與預警，修正個別精度與量產誤差。

生產裝備配有大量數字傳感設備，收集位置、溫度、風速、流體等數據，結合仿真軟件，進行在線監控和可視化展示。

其他工序的主要設備，同樣以傳感器采集的數據為基礎，構建模擬依據。以大型短切機為例，模擬的內容主要包括刀片與皮輥接觸量、短切長度、噴霧壓力等關鍵指標，以可視化界面進行展示。

2.數據采集與監控系統建立與運行

數采建設以MES為核心，整合生產、執行、質量、工藝數據，向上與ERP等系統集成，向下與SCADA系統集成。SCADA主職生產執行層，通過對玻纖生產工序的設備與通信改造，在車間集控室進行反向控制。MES主職業務控制層，支持包括生產計劃、執行進度、工藝標準、制造監控等功能。

3.先進控制系統建設與運行

（1）工業大數據集中控制中心

工業大數據集中控制中心，通過對每個工序和作業點的可視化監控及生產實時數據的采集和分析，實現了集生產狀態遠程監控、產量報表自動生成、質量數據實時監視、訂單實時跟蹤等功能為一體的統一管控平臺。

（2）工段分布式控制管理

與上述工業大數據集中控制中心進行對接，實現分工段詳細控制，通過大屏對標看板，分析生產過程中的不足，營造工廠內部良性競爭環境，提高生產、制造、創新的積極性。

物料方面，通過對原料的數控管理，建立自動化投料模型，提高原料投入的合理性和科學性。

4.生產研發數字化協同建設與運行

（1）產品研發

玻璃纖維產品，以玻璃纖維的各項性能指標為主要產品價值。該公司依托玻璃纖維國家級實驗室，以虛擬工藝數據庫為核心，將各項影響產品性能的指標進行分類定標，下達試樣工藝，結合檢驗記錄投入模擬。

（2）計劃調度

通過ERP系統實現生產計劃與銷售計劃的協同、物料需求計劃（MRP）、工藝控制、生產調度、生產領料、生產消耗報工、產品入庫及生產進度信息跟蹤等工作的系統管控。

（3）生產制造

通過對ERP與工藝、MES、SCADA等制造執行系統的集成，實現將工藝指導文件、生產配方的集中管理、統一下發，同時通過自動化改造，實現生產設備的反向控制，工藝參數及生產指令可自動下發到現場生產設備。

通過SCADA系統對生產數據的實時采集，建立數據分析模型，實現對生產作業、生產資源、制造過程等關鍵數據的動態監測，并進行優化分析。

案例特點

該公司開創了玻璃纖維的“采購—訂單—排產—工藝—生產—出入庫”全流程數字化生產模式；充分發揮信息系統橫向集成、縱向貫通的優勢，實現銷售訂單全過程跟蹤、生產進度全程跟蹤、生產調度優化排程、生產工藝自動匹配、產品質量管理追溯、物流狀態實時可見的目標；完成人、財、物等核心業務的集約化、標準化管理，落實集團一體化管控模式，全面提升管理水平；以“經營模式專業化、核心業務集中化、業務流程標準化、資源能力共享化”為目標，為國際化發展戰略提供有效的系統支撐。該公司圍繞網絡化、數字化、智能化等方面開展的玻璃纖維行業新型智能生產模式探索，為我國乃至全球玻璃纖維行業的發展樹立了標桿和典范。

實施效果

經濟效益

（1）提高管理水平和工作效率，用工人數大幅減少，每年節省人工成本1000萬元以上。

（2）實現產、銷、研的科學整合，集團的產品創新能力得以提升，產品生產成本降低12.03％，產品研發周期縮短9.8％，生產效率提高23.55％，不良產品率降低54.92％，噸紗能耗下降20.69％，并實現了對現有產品的持續完善。

（3）智能化工廠的建設，改變了集團傳統的生產模式，生產力明顯提高，生產成本隨之降低。

（4）總部統一控制ERP系統，統一操作權限、統一管理流程、統一管理綜合業務和信息門戶，使企業的管控模式進一步轉變，管控能力進一步增強。

（5）隨著信息化系統與現場工控系統的整合對接，集團各業務單位工作數據準確率在原有基礎上有效提高，數據準確率在99.9％以上，工作質量有效提高。

（6）產、銷、研的智能整合，質量系統的綜合應用，實現了新材料的替代，排放物質量的有效控制，大大減少了生產過程中污染物的排放，產品優等品率持續提高。

社會效益

（1）該公司水、電、氣等能源得到實時監控，使用量得以有效控制，為國家節能減排做出了貢獻。

（2）通過信息化系統的實時自動管理，提高了一線工作的舒適性和安全性，員工幸福感進一步提升。

（3）該公司與利益相關方、國家財政部門建立了良好的業務關系和業務生態系統，實現了產業鏈的良性循環。

（4）以兩化融合為手段的全新生產經營管理模式，為同類企業，特別是跨國集團管控型企業提供了寶貴的經驗。

（5）全面落實“四個全面”的發展要求，加快了企業兩化融合的發展，提高了員工素質，加快了企業精神文明建設的步伐。

指標提升

（1）生產成本降低12.03％。2017年公司其他生產線噸紗生產成本為3050.72元/噸，2019年項目生產線噸紗生產成本為2683.62元/噸，生產成本與公司平均水平相比降低了12.03％。

（2）產品研制周期縮短9.8％。研發周期的大幅度縮短得益于生產工藝仿真及優化的實施，在研發中借助生產工藝仿真與優化的新技術、新方法，在減少研發費用的同時，實現了研發周期的大幅縮短。

（3）生產效率提高23.55％。該公司2019年的生產效率與2017年相比提升了23.55％，生產效率的提升得益于智能制造新技術的大規模應用，在提高產能和工業總產值的同時減少了用工人數。

（4）產品不良率減低54.92％。通過實施以網絡化、數字化等新技術為基礎的智能制造新模式，以數據為支撐，以數字化改造為手段，在提高效率的同時提高了產品合格率，2019年不良品率與2017年相比降低了54.92％。

（5）能源利用率提高20.69％。該公司2019年項目生產線單位產量消耗能源與2017年其他生產線相比降低了20.69％。能源利用效率的提高，得益于對生產流程中各種能源消耗等數據的實時采集，并經過集團大數據中心的分析，優化生產工藝與流程，在降低能耗的同時降低生產成本，提升經濟效益。