编者按：近年来，《“十四五”智能制造发展规划》深入实施，我国智能制造发展取得显著成效。国家智能制造专家委员会特设“走进智能制造，助力产业升级”专栏，带您深入了解我国智能制造的优秀成果。在智能工厂篇中，您将看到各类智能制造示范工厂的实际案例，包括它们的项目背景、技术路线和实施效果等。这些示范工厂的成功经验将为其他企业提供宝贵的借鉴，推动整个行业的发展。
本期选择绿色建筑行业优秀案例，让我们走进经典重工集团股份有限公司、山东天意机械股份有限公司，感受山东“智造”魅力。
（一）企业基本情况
经典集团创建于2011年，是一家集装配式钢结构建筑领域研发设计、生产制造及应用的国家高新技术企业。公司现为省钢结构制造加工行业排名领先的龙头示范企业，先后荣获国家装配式建筑产业基地、国家专精特新“小巨人”、2023年度智能制造示范工厂揭榜单位、省工业互联网平台等荣誉。公司主导的高层装配式建筑钢结构是新材料重点领域补短板产品，产品技术达到国际领先水平，先后应用于冬奥会冰瀑等重点工程，获得奥运组委会表彰。公司重视科技创新，建有国家博士后科研工作站等十多个省级及以上研发平台，申请专利100多项，授权发明专利20项，省级科技成果10多项。
（二）智能工厂先进做法
1.产品数字化研发与设计
公司应用先进的三维智能BIM软件、桥梁绘图软件、Sigma软件、PKPM、3D3S等结构设计绘图软件和设计知识库以及CM-PLM全流程管理系统实现装配式建筑三维模拟预装配，集成技术并应用新材料、新工艺，开展基于模型的产品设计、仿真优化和测试。通过将建筑产业化工作前置到设计端，在BIM模型中直接输出工厂部品部件模型，对接生产加工制造，实现虚拟端与实体生产制造相结合，以虚拟建造指导实际加工，形成钢结构部品部件加工数据不落地应用，真正实现设计生产施工的一体化。
图 BMI技术3D模型
2.质量精准追溯
通过BIM系统和CM-PLM全流程管理系统确定产品工作原理和基本设计参数，利用三维模型快速生成满足生产需要的工程图纸及工艺加工流程和技术参数，通过MES系统质量追溯管理模块对构件进行产线工序设置、产品信息设置、产品赋码，并将工单任务分配至车间单元及各生产岗位，产品各关键生产工序借助扫码枪进行扫码作业，通过无线通信网络将采集的产品信息传输至大数据管理平台，作为下道工序的数据支撑。通过赋码身份认证，实现每根钢材或钢结构部件在整个产供销系统使用情况的跟踪、追溯和召回，并在其全生命周期内获取有关维护信息，为质量活动的设计、执行、评价和改进提供了丰富的数据基础。
图 产品溯源系统
图 质量分析模块
3.主动客户服务通过以客户数据管理为核心，利用信息科学技术，实现市场营销、销售、服务等活动智能化，并开发出集客户信息收集、管理、分析、利用为一体的CRM客户关系管理系统，帮助企业实现以客户为中心的管理模式。该系统通过设置基础客户、潜在客户、成功客户等不同分类，判断出客户商机可能性及商机类型，自动匹配客户跟踪计划，进而预判出销售预期及预期收益。同时，该系统将详细记录客户生命周期全过程所产生的信息，拥有全面的数据汇总中心，不但能够提供给企业系统中所记录数据的分析报表，还能够以图形化的形式呈现，帮助业务人员直观感知客户需求和市场趋势，制定更加全面有效的营销策略和产品计划。
图 客户数据分析界面
4.数字孪生工厂建设以数字孪生技术为支撑，探索数字孪生的虚实系统集成接口方式和标准，建立基于工厂孪生数据驱动的虚拟工厂模型和物理工厂同步运行及反馈机制。通过倾斜摄影、精细化建模、地理信息、BIM等数据，再充分利用已建成的工业互联网、数字车间、视频监控平台等实现视频监控、实时数据显示及数据共享，达到集中展示企业整体运营情况及生产、采购、销售、质量、物流、设备、成本等各项主营业务信息的效果，从而形成集监控、分析、决策和指挥调度于一体的可视化智能实时协作平台。
图 BIM5D+数据智慧中心仿真模型
5.车间智能排产
为实现订单交付期自由度和灵活性，建立日历精细排产模式。用户订单下达即进入生产准备阶段，首先在EPR生产管理系统中完成产品订单主计划，将排序订单由ERP系统传输至MES系统，MES系统中的技术KPI模块对订单项目进行深化分解后生成项目零构件、部件以及配套清单，而后MES系统计划管理模块根据项目交货期、生产优先级、车间资源配备以及设备可用性等进行在线一键排产，制定出月、周、日生产作业计划，并同时以作业任务、工单等形式下发至各生产作业单元。基于ERP和MES系统的智能排产功能，对接受订单进行交期承诺，根据有限产能约束条件优化项目分解、采购、加工及发运计划，同时根据产线生产实况反向反馈，实现计划的动态调整。
图 生产计划管理模块
6.人机协同制造
通过实施“机器换人”，集成焊接机器人、高端智能机床等智能装备，利用AR/VR、机器视觉等人工智能技术，改变传统人与机器简单共存的工作模式，实现人与机器耦合协作交互。公司采用的焊接机器人具备成熟的相机拍照人工辅助识别焊接智能编程功能和基于三维数模软件开发的三维数模智能识别焊缝并生成焊接程序两种模式，可以自动识别焊缝以及任意规划焊接顺序，通过模型自动生成机器人焊接程序，然后启动线激光传感器，对工件所要焊接的焊缝进行扫描，驱动机器人按照规划的路径进行焊接，无需进行任何现场的示教工作，实现一键启动自动焊接。
图 焊接机器人
7.设备在线运行监测
为实现设备事前预测性维护，采用IOT+EAM等技术手段对设备全生命周期进行监控和维护。通过在关键设备上配置采集终端，综合运用智能传感、设备接入、协议解析、边缘计算等多种技术，精准感知设备运行状况，高效采集设备的开关机、运行、报警、运维、产能等数据，并通过工业无线网络通信将采集到的数据传输至设备运行在线监测系统，或对上接收系统层下达的控制指令，实现设备与系统层的双向交互，同时利用系统层的机理模型、数据分析故障诊断及预测性维护等技术，最终可视化展示出设备状态监控、设备报警监控、设备切片分析、设备效率分析等功能界面。
图 设备运行在线检测
图 时间稼动分析界面
8.能耗数据监测
为实现重点用能设备的在线精准控制和管理，通过对主要用能设备内置智能电表/气表及采集终端，精确监测设备运行阶段的用电/气量，实时记录设备能耗数据，并通过无线通信网络将数据上传至EMS能源管理系统，依托智慧能源管理平台实现用能设备的实时监控、指标统计、对比分析、能源监测等，并生成多维度可视化的能源结构性分析报表，帮助企业在扩大生产的同时，合理计划和利用能源，降低单位产品能源消耗，从而提高经济效益。
图 能耗数据监测界面
（三）智能工厂建设成效
通过产品数字化研发与设计场景建设，对原材料的重量、截面、尺寸等进行数字化管理，实现更精确的采购以及对项目进度的实时跟踪，降低生产成本约20%，设计效率提高约60%，研发周期缩短约40%，目前每年对外可实现建筑设计服务120家以上。2.通过质量精准追溯场景建设，钢结构构件智能生产全过程质量精准追溯解决方案使得生产环节所使用的原材料或零部件都具有信息属性，借助工业互联网，产品和原材料及零部件的全部数据都可通过通信网络直接传输到各类数据库中，实现生产加工的全过程管理。产品加工过程中发生质量缺陷或物料错用等，即可通过查询数据库，利用海量的经验和专业知识进行快速诊断，提高故障问题定位精准度，快速开展缺陷批次排查，截断不良品传送链，对于杜绝出现批量性不良及质量追溯具有控制意义。3.通过主动客户服务场景建设，实施基于BIM云平台主动客户服务应用场景，实现客户服务响应速度提升20%，顾客满意度提升8.8%，顾客忠诚度提升15%，经济效益大幅度提升，2023年经典集团实现产值21.2亿元。4.通过人机协同制造场景建设，利用AR/VR、机器视觉等人工智能技术等手段，解决了传统人与机器简单共存，机器人智能识别等问题，使智能识别辨识率提升80%以上，自动焊接路径编程效率提升50%，焊接整体效率提升30%以上。5.通过设备在线运行监测场景建设，利用数字化信息采集、设备预测性维护等手段，解决了生产设备运行监测管理和设备状态停车等问题，使设备资产的全生命周期管理实现100%全覆盖，关键设备实现100%的预测性维护监管，设备意外停车事故发生率降低约30%。6.通过能耗数据监测场景建设，利用数字化信息采集、设备能耗监测等手段，解决了生产过程能耗监测管理和信息数据收集不准确等问题，使生产过程能耗成本管理实现100%全覆盖，为重点能耗设备排产时段提供了有效的数据支撑，能耗综合成本降低约7%。
（一）企业基本情况
山东天意机械股份有限公司成立于2008年，是技术主导型制造企业，专注于装配式建筑成套装备的研发、制造并提供固体废弃物综合利用一体化解决方案，是国内装配式建筑产业具有生态主导力的产业链“链主”企业。取得6项管理体系认证，先后荣获国家制造业单项冠军企业、国家装配式建筑产业基地、国家绿色工厂、工信部物联网示范项目、工信部智能制造优秀场景等荣誉称号。主导产品包括轻质墙板智能装备、PC智能装备、蒸压加气混凝土（ALC）板材智能装备、保温装饰一体化板智能装备等系列，部分产品国内市场占有率达40%以上，产品已出口德国、沙特阿拉伯、南非等106个国家和地区。公司按照内通、外联、建平台的路线来实现数字化转型战略，与海尔卡奥斯、树根互联等多家工业互联网厂家合作实现了业务互联互通，已基本建成装配式建筑智能全周期管理服务平台。
（二）智能工厂先进做法
1.“数据+指标驱动”模式的数字化客户关系管理
天意机械将各类数字化工具融入“数据+指标驱动”的客户关系管理服务模式。客户服务团队通过CRM系统及自媒体平台，接收并整理客户的咨询、需求和反馈。系统能够自动分配任务、跟踪处理进展，并确保每个客户的需求都能得到及时响应。同时，借助数据分析工具，客户服务团队还能洞察客户的偏好和行为模式，为后续的服务提供有力支持。当客户遇到技术难题或需要专业指导时，技术支撑团队利用远程监控和诊断工具，对客户的生产线进行实时检查和评估。通过智能化的故障诊断系统，技术支持团队能够迅速定位问题并提供解决方案。此外，还能通过虚拟现实技术模拟现场环境，进行远程培训和指导，帮助客户快速恢复生产。对于特别复杂的问题或咨询场景，公司资深工程师团队基于深厚的专业知识和丰富的实践经验，通过智能化的协作平台，专家团队能够与客户、技术支持团队进行实时沟通和协作，共同解决难题。
图 客户综合服务门户界面
图 客户关系管理系统界面
图 专家诊断系统界面
2.生产线协同研发平台天意机械实施的PLM系统通过集中、统一的管理方式，使得各个部门之间的信息流通更加顺畅，减少了重复和不必要的沟通。系统支持多人协同工作，可以同时进行多种任务，提高了工作效率。并提供了一个集中、统一的数据管理平台，使得数据的准确性和一致性得到了保障。避免因为数据不一致而导致的设计或生产错误，提高了产品质量和工作效率，优化了产品开发流程，使得各个阶段的工作更加有序和高效。同时，系统还可以帮助企业实现流程自动化，减少了人工干预，进一步提高了工作效率。
图 产品全生命周期管理界面
图 三维协同研发平台
3.设备上云管理通过在关键设备上配置数据无线采集终端及各类传感器，实现了设备上云管理。工厂网络进行无线网络全覆盖改造，全面采集设备开关机、运行时长、报警、产能等数据，并通过无线网络将采集到的数据传输云平台，在云平台通过机理模型、数据分析故障诊断及预测性维护等技术，可视化展示出设备状态监控、设备报警监控、设备效率分析等。
图 设备可视化云平台
4.设备远程监控及售后运维
天意机械通过在产线设备加装4G/5G数据采集盒子、智能网关、边缘端数采服务器、视频汇聚服务器等硬件设备，打造设备远程数据采集与监控功能。运维管理平台可以实现对设备远程实时监控及故障预测。基于对运维管理领域研究现状、存在问题和设备结构、工作机理的深入分析，从功能、数据传输、可行性等多个维度对运维管理平台进行需求分析，设计了平台架构，对平台通信、接口、数据库、界面等功能进行了开发。研究了基于RBF神经网络的设备故障预测模型，将平台设备上的前端数据采集器采集到的若干条设备数据输入建立的预测模型中，分析RBF算法的预测结果，得到可能发生的设备故障类型预测结果。维保人员利用预测结果可以提前对设备进行检修，确保设备更加安全平稳的运行。
图 设备远程监测运维平台
图 运维管理平台界面
5.设备远程AR运维
通过运用新兴的智能穿戴设备以及成熟的互联网技术打造虚实结合的智能远程协助系统，提高现场设备维修工程师与后方专家的沟通质量与效率，实现远程技术支持功能。系统主要采用新一代数据通信、云计算、人工智能、增强现实等技术，结合最新可穿戴设备或手持移动端打造的远程远准系统，通过互联网延伸至全国各地的客户生产工厂。行业专家可以通过手机、电脑等设备接入系统平台后，在远端即可对现场工程师进行技术指导并提供专家意见，实现现场与远端的有效音视频互动。
图 AR远程运维
（三）智能工厂建设成效
1.通过“数据+指标驱动”模式的数字化客户关系管理场景建设，利用大数据分析和客户享服务跟踪系统，解决了客户信息管理混乱和服务响应延迟等问题，使客户关系管理实现100%数字化覆盖，关键客户实现100%的个性化服务跟踪，客户流失率降低约25%。此外，通过精准营销策略，提高了客户转化率18%，增加了15%的交叉销售机会，从而提升了整体客户满意度和忠诚度。2.通过“生产线协同研发平台”模式的数字化协同研发管理场景建设，利用仿真分析和PLM平台，解决了研发团队协作效率低下和产品迭代周期长等问题，使研发管理实现数字化协同，关键研发项目实现100%的实时进度监控，项目延期率降低约40%。此外，通过平台的高效资源整合，研发成本降低了20%，新产品上市时间缩短了15%，显著提升了产品的市场竞争力。3.通过“设备上云管理”模式的场景建设，利用工业互联网和远程监控技术，解决了设备运行状态不透明和故障响应迟缓等问题，使设备管理实现90%的云端覆盖，关键生产设备实现100%的实时状态监控，因设备故障导致的停机时间降低了35%。此外，通过云平台的智能维护提醒，设备维护成本降低了25%，设备使用寿命延长了30%，大幅提升了生产效率和设备性能。4.通过“设备远程监控及售后运维”模式的场景建设，利用物联网技术和大数据分析，解决了设备远程监控不足和售后服务响应不及时等问题，使设备远程监控和售后运维实现100%覆盖，关键设备的运行状态实现24*7实时监控，因设备故障导致的售后服务响应时间缩短了60%，天意机械关键零配件库存降低了20%。此外，通过远程运维平台，售后服务效率提高了50%，减少了客户设备异常停机率10%，客户生产效率提升12%，客户满意度提升了20%，显著提升了售后服务的质量和效率。5.通过“设备远程AR运维”模式的场景建设，利用增强现实（AR）技术和远程协助平台，解决了设备维护人员技能不足和现场操作复杂等问题，结合数据分析实现了设备远程异常运维100%的覆盖，关键设备的维护操作实现了远程指导，因操作不当导致的设备损坏率降低了45%。此外，通过远程AR运维，设备维护周期缩短了20%，设备维护成本降低了25%，显著提升了设备的运维效率和降低了运维成本。
