徐工智能制造的实践

付思敏

近年来，徐工集团紧紧围绕《中国制造2025》《国务院关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》和江苏省、徐州市关于“互联网+”融合行动计划的文件精神，以制造业为根本，加快数字化转型，积极打造智能化新型能力。为此，徐工紧紧围绕“战略—优势—能力”主线，制定了《徐工制造2025》《徐工集团“互联网+”融合行动方案》《徐工集团智能制造实施方案》等顶层指导文件，力推徐工的数字化迈上新的台阶。

智能制造是徐工转型升级、实现高端突破的主攻方向，其本质是给用户提供更多样化、更高质量的产品，用徐工自己的话来讲就是打造“技术领先、用不毁”的智能产品，这绝不仅仅是依靠机器人等智能化设备那么简单，要构建新型的制造体系，才能打通智能制造应用的“任督二脉”。简单来说可以总结为“221”，即两个能力提升，数字化研发和精益制造系统优化是提升；两个关键改造，设备互联互通和数字化工厂改造是关键；一个工业互联网平台，作为徐工实现“数字化转型”的核心，以创新应用、数据分析和服务增值，为企业在新一轮工业革命中注入强劲动力。

数字化研发夯实智能制造源头基础

徐工集团以市场和客户需求导向为核心，打造端到端的价值流程，在研发创新环节，借鉴IPD（集成产品开发）先进管理思想和方法，开展企业研发流程的优化和再造，并结合协同研发信息平台进行相关流程、业务的规范、统一和优化，逐步将流程业务链条上的所有人员（包括客户），纳入到公司研发创新生态链中。以产品数据管理（PDM）系统为例，建设覆盖徐工全球研发机构的产品数据管理系统，通过PDM实施建立涵盖人员、项目、数据、流程的徐工精益化、数字化研发信息平台，实现跨地区、跨专业异地协同研发。基于PDM系统开展集成产品开发（IPD）项目的应用和实施，实现产品研发流程规范化、网络化发布和执行。在PDM核心基础应用效果和研发管理水平较好的单位开展项目管理、配置管理、零部件结构化管理等功能的深化应用和实施。

与此同时，徐工也在积极探索实践将企业多年来积累的正向研发能力和经验对外进行输出，借助云平台，以研发设计云为载体推进包含设计数据管理平台、软件、工具以及企业级应用等的开放式服务，基于公司多年形成的零部件资源库，对产业链上下游逐步开放，带动区域研发能力的整体提升。

拥抱虚拟现实技术，助推徐工数字化工厂升级

数字化投入建设以来，逐步升级完善研发、生产制造、供应商全价值链连接，使企业运营更加高效、便捷。借助数字化仿真、优化技术建立数字化工厂模型，在工厂建设前和运行中进行工艺流程、生产过程及车间物流虚拟仿真、验证，不断优化工厂运行参数，推动制造过程的数字化。

在新产品研发阶段，基于虚拟现实技术建立虚拟仿真平台，根据产品型号建立集团级的1：1产品模型库，提取产品数据信息，通过虚拟现实系统的沉浸感和互动性，产品的三维影像逼真呈现在设计者面前，极大地便利设计人员对新产品进行研发评估，减少由于规划不周而造成的损失或遗憾。为了能够模拟产品的装配过程，运用虚拟装配技术在计算机上对真实的生产线状况仿真，检验产品的性能和可装配性。通过各个环节的数据导出进行对比，寻找出更优化的工厂布局方案。实时的统计和报告工具，方便快速比较不同参数布局方案的成本效益分析、单站设备分析、全线产能分析。同时，员工还可以观看动画演示，学习正确的操作方式。虚拟现实技术在推动企业数字化升级进程中，完善了虚拟产品设计，还原了生产过程，优化了数字化工厂建设。

精益制造系统优化，以MES为核心打通“中枢神经网络”

徐工集团在精益制造系统優化方面以MES系统能力再强化和再提升为核心进行展开。MES作为整个制造过程的大脑，负责调度生产、物料、质量、设备等所有生产资源，通过生产流程，使之发挥最大效益。在MES系统实施过程中，徐工始终坚持精益制造的思想，引用行业最佳实践，优化业务流程，改变工厂原有效率低下的流程。将优化后的流程形成项目蓝图，并经业务部门评审后进行固化，固化后在系统进行细化与实现。在项目结束后，项目组整理吸收工厂优秀流程，形成新的最佳实践。

通过MES系统，建立起制造过程信息化平台。使信息化延伸到车间一线，整合了车间生产力，建立统一信息平台；生产订单下发到工作中心。使订单划分到车间工段、工作中心，精细化管理订单生产，实时反馈生产进度。整机电子档案建立，包括实时的采集整机档案信息，统一电子档案管理，电子档案监控和资源共享，建立了质量追溯信息电子档案，包括加工人员追溯信息、加工设备采集数据收集存档、质量评审流程追溯。

徐工的生产计划采用拉动式倒排，并在MES系统分解到单个订单、具体工段，实现了计划排产的精细化管理，保证了从计划下达到整机下线报工整个生产过程的高效运行和严格受控，全面提高了生产效率。

MES系统使得各个生产单元之间的协同更加及时，生产订单进度、生产瓶颈工序、工人绩效、产品生产质量等生产模型，均有透明量化数据体现；MES系统实时记录制造过程中的在制、工时、人员等信息，整个生产过程可追溯，为技术研发人员提供了及时准确的多样数据。另外，通过MES系统的实施，快速建立了及时决策体系，将生产现场出现的问题第一时间反馈给管理者，并以最快速度解决问题，后期大量的SPC统计分析报表也为企业决策层提供了丰富的管理依据。

设备互联构建企业“内网”，打造徐工互联工厂

传统的制造车间，主要依赖人工主动管理，设备不会“开口说话”，而智能化车间，就是要解决“哑设备”的问题。借助SCADA平台，实现对现场设备的数据采集、监视和控制、测量、参数调节以及各类信号报警等功能，形成一张可视的数据网络，最终形成真正的“互联工厂”。

在生产设备层面，徐工集团引进了先进的数控机床、焊接机器人、涂装机器人、自动化运输车等智能化设备，通过DNC实现设备联网，并与MES系统、PDM系统、CAPP进行集成，实现了设备的智能化、网络化和信息化。同时，对采集的数据进行整理、归纳、分析，尤其针对设备利用率、生产排程数据、质量过程控制、产品合格率进行分析，为不断优化生产排程、监控制造过程质量、提升生产效率提供决策依据，为业务系统大数据分析提供基础数据源，实现生产过程自动化、透明化、可视化、精益化，为柔性生产、个性化定制提供平台基础。

数字化工厂改造是“智能工厂”的敲门砖

谈到智能制造，离不开对生产车间智能化的改造。要想让设备“说话”，必须要对生产线/单元进行智能化的改造与提升，引入新型的生产线，高精尖的数控设备，为作业自动化、数据采集、互联互通等提供坚强的硬件保障。

智能装备和核心工艺技术应用是智能制造的载体。针对离散制造业多品种、小批量、加工过程复杂、交付周期短的特点，徐工加大对智能化生产线/单元优化与提升，引入高精尖的数控设备和焊接机器人、智能化调形检测装备等，实现生产过程自动化、智能化，提高生产效率。对全过程中人、机、料、法、环等数据进行采集与处理、分析及应用，从而打通企业信息化与制造装备、生产物料、人力等各种资源的联络通道，实现了从数字化设计、数字化管理、数字化制造、数字化控制、数字化装备的闭环控制。

同时探索精益生产与智能制造深度融合的模式和方法，实施基于精益生产的智能制造项目，将传统精益管理工具向数字化精益转型。例如轮式起重机数字化工厂经过提升与优化，生产效率提高25.8%。其中自动化焊接率从40%提升至90%，产品一次交验不合格率降低至1%，焊接、数控一人多机水平提升至1人10机和1人3机，达到行业领先水平。装载机数字化工厂打造“用不毁”的结构件，建设了智能化机器人焊接柔性生产线，实施了国内首条自动化铲斗生产线，实现关键焊缝全部机器人焊接，机器人焊达率平均超过85%，焊接缺陷≤1‰，加工精度达到国际先进水平。

制造物流一體化实施，打造徐工物流新体系

徐工近两年大范围推广使用全方位、立体化的自动配送体系，通过MES集中调度，实现物流设备的最大化利用和准时化配送，既提高效率、降低能耗，同时也能减少车间现场物料堆积。

先进的物料输送设备，包括了结构件重载积放链系统；薄板件轻载积放链系统；AGV物流输送系统；积放式辊道输送线系统。

物流采用分层输送，高效利用厂房。薄板件轻载积放链系统利用厂房上层，下层用作外协件库和功能性辅房；装配区的物流通道上层布置结构件重载积放链系统和薄板件轻载积放链系统，地面为AGV输送小车和电瓶叉车的行驶区域，最大程度地利用了厂房高度空间，提高了单位面积的物料输送能力。

同时在系统平台方面，徐工于2016年开始承接工信部重点项目“基于Handle标识解析技术的智能供应链管理平台”， 在全球范围内首次将Handle技术应用于机械制造领域，借助新一代Handle标识解析技术，可完成异地、异主、异构的生产全流程信息化管控与追溯，实现原材料供应与零部件、零部件与主机之间的数据共享，打造成套化的智能供应链解决方案，让行业内、企业间逐步形成互联互通、共享共赢的生态体系，带动产业链上下游齐步走。

工业互联网平台是推动徐工数字化转型的“核引擎”

大型机械设备从研发到售后服务的价值链环节相对较长且复杂，如何让企业各个环节的管理可视化？如何将产品在价值链上的物理转换形象化？如何将企业不同部门、不同专业的人才队伍协同化？如何将企业庞杂的经营管理精益化？如何面向海内外不同区域、不同标准、不同工况使用的客户提供精准服务乃至增值服务？……这一连串的问题困扰着制造企业，也是当前制造业转型升级的焦点所在。那么，徐工是如何思考的？向“数据”要答案！为装备产品构建“数字双胞胎”，锁定以BOM数据为总线的“数据DNA”；生产制造过程实现设备互联、数据采集，让“设备开口说话”；经营管理层面围绕各业务板块综合系统集成应用，建立“数字看板”，让来自一线的“数据”说话……与此同时，数字化转型为徐工带来了海量的数据，如何将这些数据从不同维度为不同业务提供增值和深化应用，如何形成企业真正的“中央集控指挥中心”，绝非单一的IT系统软件（PDM、ERP、MES、CRM、SRM等等）能够解决。为此，徐工搭建了“徐工工业互联网平台”，支撑在离散型智能制造的新模式下，大数据的归集、解析、建模与分析应用，并通过构建开放式的PaaS架构，为企业内外的开发者们提供最为便利的平台环境，逐步开发设计面向不同应用的微服务组件，同时快速形成面向用户的SaaS级应用，将企业多年来形成的设计制造、经营管理等经验知识封装到一个个软件应用中，实现以软件定义企业，用软件快速形成能力的新局面。

互联网技术正在重新塑造企业商业场景，企业生产、经营、服务等要素正在形成新的格局，企业将从传统型企业过渡到数字型企业，最终迈向智能化企业。同时又因为产品种类越来越多样，生产制造过程越来越复杂，客户需求持续变化，难以实现数据之间的互联互通。徐工工业互联网平台的应用实现了网络的集成，同时还需要通过软件定义产品研发、软件定义生产制造、软件定义运营和软件定义管理来实现数据的综合集成。

在运营和管理方面，充分发挥互联网的价值，支撑营销服务模式变革，将原有的以ERP+CR+DMS的工厂管控型模式，快速转变为客户需求拉动的主动响应模式，在流程“前端”进一步强化以客户需求为中心的理念和响应速度。快速推进数字化互动营销服务与传统营销服务相融合，搭建集团级营销服务管控平台，实现营销全业务过程的数字化、移动化、智能化，充分利用物联网、大数据等技术进一步支撑服务流程优化与再造，提升服务人员体验，增强客户获得感，推动服务型制造价值的迅速增长。

在企业营销服务方面，依托工业互联网平台，开展大数据分析应用，瞄准后市场增值服务。随着工程机械行业迎来新的繁荣业态，徐工各种大型机械设备销售量持续攀升，机械租赁、配件以及维修等后市场相关业务均出现了高速的增长，相应地带来了后市场产品信息的指数型增长。徐工以为客户服务为理念，希望能够运用丰富的数据资源，建立预测数据模型，满足客户多样化服务。首先徐工决定要解决的问题是：建立数据仓库。因为各分子公司数据统计标准不一致，往往会出现同一字段用多种标识表示，如此一来，就会失去原数据关联性的准确度，就难形成新的数据资产，失去基于大数据给企业带了的增值服务。为此，徐工决定建立企业级数据仓库，联合集团总部，打通各分子公司数据采集通道，完善数据采集方法措施。进一步建立系统之间、系统与机器之间的数据接口、通信协议和流通通道，高效采集核心信息系统数据、车辆数据和设备数据，统一相同数据字段标准，为数据分析挖掘建立基础。徐工基于公司各领域、各价值链环节的数据积累进行分类梳理，开展全价值链重点基础数据资源库构建，建设徐工大数据中心和大数据平台，整合公司私有数据及外部相关数据进行分析挖掘，输出价值结果和决策依据，高效支撑客户、经销商、徐工和供应商的经营管理，形成徐工指数。后市场服务方面，徐工依托工业互联网平台，基本覆盖公司14大类产品的主流型号，设备每天通过终端向平台回传5亿条数据，通过与客服平台的集成，真正实现了业内的“10分钟响应、2小时到位、24小时完工和48小时回访”。通过平台可以精准看到设备整体的开工率、工作时长、运行数据、远程运维诊断等分析报表，在资产保全、智慧派工、故障诊断及预防性维护方面已经做到行业领先，同时借助具有工程机械行业特色的工业互联网平台，通过分析挖掘工业大数据，为企业同时也为国家经济的预测提供了重要的指数参考。

这就是徐工自主研发的工业互联网平台（Xrea）、可用于连接工业设备的Xplore物联网硬件系列产品（“黑匣子”）。利用“黑匣子”让设备“开口说话”，将设备运行状态、工作效率、作业能耗、故障信息、零件寿命等关键信息，以数据方式精准传送至工业互联网平台，用于精准营销、精准服务，用于大数据的挖掘和分析，最终利用采集到的大数据，将产品的研发、制造、营销过程全部管理起来。

目前，工业互联网平台已接入工程机械各类产品设备，包括起重机械、鏟运机械、挖掘机械、物流运输设备、新能源汽车等6000多种设备类型。数据的种类7000多种，年数据增长量1.1PB。

如果选定一台机械车辆，就能看到它的机械概况、轨迹回放、当前工况、工作日历等四大类信息。具体查看工况信息，该设备当前转速、水温、机油压力、力矩百分比等数据一目了然。

Xrea作为一个开放的生态体系，历经3年多的深耕力拓，目前已积累生态伙伴300余家，覆盖20多个国家，涵盖装备制造、新能源、军工、农牧业、风电、光缆、核心零部件制造等多个行业领域。同时，Xrea也为新能源汽车产业、军工产业、畜牧业等赋能，将智能制造推进到更广泛的领域。

插上人工智能的翅膀，飞向智能化新阶段

徐工作为装备制造行业的领军企业，多年来专注坚守，不断用工匠精神去打磨产品、打磨企业，并始终坚持创新驱动不动摇，坚定不移地走出具有徐工特色的智能制造发展道路，推动工业技术和信息技术的深度融合，并以“互联网+”的理念积极打造制造业新型能力，得到了国家和社会各界广泛的认可，同时徐工也会以更开放的态度、更专注的精神不断推动智能制造走向新的高度，赋予新的内涵和能力。

比如，当前在工业领域极具热度的人工智能，从数据处理的角度看人工智能是极为关键的一环，像工业软件（如CAE分析类软件等）并不仅仅是软件本身，它更像是学问集合，涵盖了工程知识、工人经验、分析计算等。因此，徐工在接下来推进智能制造和人工智能快速融合的过程中，会围绕“模型、算法、软件和数据”四个基本要素，聚焦企业关键瓶颈难题，在物理世界中将问题以数学模型的方式构造出来，并探索出一套模型的算法（包含微分方程、代数方程等），依托大数据平台高性能计算分析能力，对采集到的模型所对应的海量数据不断重复执行计算，进行处理和分析，快速获得知识成果。这是单纯信息系统或者传统信息系统无法实现的新型能力，是企业真正构筑可持续智能化发展的有效路径。