移動終端智能工廠建設框架構想

趙宏軍，王 嘯，盛志宇

（1.北京機械工業自動化研究所，北京 100120；2.中國信息安全研究院有限公司，北京 102200）

移動終端智能工廠建設框架構想

趙宏軍1，王 嘯2，盛志宇2

（1.北京機械工業自動化研究所，北京 100120；2.中國信息安全研究院有限公司，北京 102200）

近年來，移動終端行業如雨后春筍發展得如火如荼。國內的移動終端產值大幅提升，但是國內移動終端制造業在產品設計、工藝技術、質量標準、制造能力方面還存在很多不足。從智能決策、智能設計、智能經營、智能生產、智能服務和系統集成六個方面構建移動終端業智能工廠，希望全方位、深層次的提升我國移動終端制造業的設計、生產和服務水平。

移動終端；智能工廠；架構

1 智能工廠建設背景

1.1 智能工廠建設的必要性

近幾年全球移動終端行業產量約19億部/年，隨著移動終端行業快速發展，用戶的多樣化、個性化需求不斷涌現，導致產品更新換代加速；我國每年的移動終端產量約16億部，占世界總產量的85%，市場份額具有絕對優勢，但與國際先進廠商相比，我國制造在產品設計、工藝技術、質量標準、制造能力方面還存在一定差距，急需在設計、工藝、制造、品質、物流、服務方面進行改造，不斷提升我國移動終端行業在國際市場上的核心競爭力。

1.2 智能工廠建設的可行性

2015年5月8日，國務院正式印發《中國制造2025》?！吨袊圃?025》作為對制造業的中長期規劃，對“十三五”期間的制造業促進政策作出了布局——以智能制造為主導，通過其他政策進一步優化整體環境，為制造業全面升級創造有利條件。

先進制造技術的加速融合使得制造業的設計、生產、管理和服務各個環節日趨智能化，主要體現在以下四個方面：一是建模與仿真使產品設計日趨智能化；二是以工業機器人為代表的智能制造裝備在生產過程中應用日趨廣泛；三是在信息技術的支撐下，企業管理模式創新加速；四是智能服務業模式加速形成。

2 智能工廠建設構想

2.1 整體架構

智能工廠是利用物聯網技術和信息技術，集初步智能手段和智能系統等新興技術于一體，構建高效、節能、綠色、環保、舒適的人性化工廠。智能工廠的建設包括智能決策、智能設計、智能經營、智能生產、智能服務、系統集成六大方面。整體架構如圖1所示。

2.2 智能決策

決策是企業經營的重要活動，決策的不斷優化離不開企業經營數據的支撐，隨著企業信息化建設的不斷完善，企業內部信息系統不斷增加，為信息和數據的獲取提供了有力手段。

圖1 智能工廠整體架構圖

BI（Business Intelligence，商業智能）系統，可以匯聚企業所有信息系統的數據，為管理層和決策層了解企業經營情況、分析企業經營問題、輔助做出決策提供支持。BI系統工作時需從各個信息業務系統（數據源）提取數據，經過ETL（數據的抽取、轉換、裝載）將數據裝載到數據倉庫中，之后根據需要構建的不同分析主題，最后在展現層得以展示。BI架構如圖2所示。

圖2 BI系統架構

結合企業的經營實際，企業BI可以應用的領域如圖3所示。

圖3 企業BI應用領域

2.3 智能設計

目前移動終端行業已經開始實行三維設計，但是三維設計大多局限于產品設計過程，在工藝設計階段大部分企業仍采用二維設計的方式，影響設計的效率。

移動終端行業智能設計應包括CAD、CAT、CAPP、CAM、PLM等設計過程中應用到的系統，以PLM為平臺集成其他各設計系統，將設計數據和信息進行統一管理，智能設計總體架構如圖4所示。

圖4 智能設計總體架構圖

1）基于模型的設計（MBD）

MBD（基于模型的設計，Model Based Definition）是目前產品設計的主要方向，目前使用較多的三維設計軟件有SolidWorks、Pro/E、UG等。三維設計用集成的三維模型完整地表達產品定義信息，將設計信息和制造信息共同定義到產品的三維數字化模型中，改變目前三維模型和兩維工程圖共存的局面，更好地保證產品定義數據的唯一性。MBD模型數據集如圖5所示。

圖5 MBD模型數據集

MBD的意義在于：

提高產品的可制造性；

大大減少物理樣機的制造；

縮短產品開發周期。

MBD的設計為工藝設計、工裝設計、制造、檢驗、服務提供方便、準確、唯一的數據源，有效串聯產品設計、工藝設計、產品仿真、裝配仿真等過程。

2）知識庫和專家系統

知識庫和專家系統的建設和使用是智能設計的重要體現。知識庫是問題求解所需要的領域知識的集合，是專家系統的核心組成部分。

設計知識庫包括：標準與規范，即產品研發中需要遵循的約定和要求，如國家標準、行業標準、企業標準?；谀Ｐ偷脑O計，國家頒布了GB/T24734.（1—11）-2009《數字化產品定義數據通則》，一共9個部分：術語和定義、數據集識別與控制、數據集要求、設計模型要求、產品定義數據通用要求、幾何模型特征規范、注釋要求、模型數值與尺寸要求、基準的應用、幾何公差的應用和模型幾何細節層次。在企業產品系列化、模塊化、標準化基礎上，構建產品設計模板庫，外購配套件庫等可重用庫，實現產品零部件的快速重用，以最少的零部件滿足眾多客戶個性化的需求。

專家系統是一類具有行業設計知識和經驗的計算機智能程序系統，通過對人類專家的問題求解能力的建模，采用人工智能中的知識表示和知識推理技術來模擬通常由專家才能解決的復雜問題，達到具有與專家同等解決問題能力的水平，即：專家系統 = 知識庫 + 推理機。

產品配置的專家系統就是一個典型的應用。產品配置管理（Product Configuration Management）是在設計工作中最有效、常用的工具，是基于專家系統設計的重要組成部分，通過配置控制系統可快速生成客戶定制化的物料請單。

2.4 智能經營

圖6 智能經營架構圖

智能經營管理在傳統的管理理論及事務之上，不僅包含了傳統的管理內容，更強調了經營管理的智能化、集成化及快速響應。從傳統的經營管理向智能經營轉變，首先需要深化ERP、SRM、CRM等運營系統的應用，通過組織優化，計劃模式調整等手段，提升業務信息化管理水平；需要通過ERP、SRM、CRM、HR、PLM、企業信息門戶等運營系統的集成，實現各業間的協同，信息的及時共享，當業務有變化時，在整個企業價值鏈各個節點能快速做出響應。整體架構如圖6所示。

2.5 智能生產

智能生產需要利用智能裝備和信息化手段進一步提升智能生產水平，實現生產的可視化、柔性化和精益化。

使用MES系統進行智能排程、實行物料精準配送，降低生產等待和浪費；實現生產進度、人員效率、物料消耗、設備動態、質量等生產過程數據采集；通過生產預警、目視化工具等手段實現生產過程可視化管理。

實現SMT、檢測等一體化的生產線，實現插件、后焊、裝配、測試、包裝自動化；生產線要滿足多種型號產品生產的需要，進一步提高生產線柔性；自動化立體倉庫和以AGV為主體的自動配送體系可以有效提高物料分揀和配送的效率。智能生產架構如圖7所示。

2.6 智能服務

圖7 智能生產架構圖

利用物聯網技術，將移動終端與后臺聯網，實時采集移動終端數據，整合服務熱線、在線顧問，形成售后服務平臺；接收到報修信息后，進行故障分析與確認，平臺進行就近派工和備件調度，維修人員進行現場維修并匯報完工情況；通過數據采集和知識庫的應用，進行預測分析，當發現設備故障時及時提醒用戶，并給出維修方案，將以前的“故障-修復”的服務方法改變為“預測和預防”的服務方法，不斷改善產品體驗。具體流程如圖8所示。

圖8 智能服務架構圖

2.7 系統集成

移動終端智能制造系統包括設計管理系統（如PLM、CAPP、EDA、CAT、CAM等）、經營管理與物流管理系統（如ERP、CRM、SRM、OA等）、車間制造執行系統（MES）、自動化控制管理系統（如DNC、FMS、PLC、自動化立體庫等）。自動化控制管理系統使用現場總線技術通過環形工業以太網將感知層物理屬性轉化后的信息集成到互聯網上；設計管理系統、經營管理與物流管理系統、車間制造執行系統通過對感知層反饋信息的分析與計算，形成決策信息后，再通過自動

【】【】化控制管理系統發布控制指令，從而實現對底層物理設備“感”、“聯”、“知”、“控”的閉環管理。智能制造各信息系統的集成如圖9所示。

圖9 系統集成圖

3 結論

相較于發達國家的制造工藝，我國移動終端行業還有很長的路要走。移動終端企業應借助國家大力推行的兩化深度融合的政策，利用物聯網、大數據等先進技術，實現企業轉型升級，提高企業的核心競爭能力。

[1] 喬荻.智能工廠設備點檢系統中輔助移動視頻監控的設計[D].安徽大學,2016.

[2] 王保民,張淑敏.離散型制造業智能工廠建設思路與關鍵要素分析[J].國防制造技術,2016,(01):26-29.

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Design of mobile terminal intelligent factory construction framework

ZHAO Hong-jun1, WANG Xiao2, SHENG Zhi-yu2

TP29

：A

1009-0134(2017)06-0016-03

2017-04-14

趙宏軍（1976 -），男，河南人，本科，主要從事企業管理咨詢、兩化融合咨詢、企業信息化項目管理、智能制造方案咨詢以及智能制造相關標準的研究。