導讀：

　　TCL集團股份有限公司創(chuàng)立于1981年，是全球化的智能產(chǎn)品制造及互聯(lián)網(wǎng)應用服務企業(yè)集團，TCL王牌電器（惠州）有限公司是TCL集團的主要骨干企業(yè)之一，是TCL集團最大的彩電生產(chǎn)基地，產(chǎn)品50％出口海外。TCL王牌彩電全國市場占有率連續(xù)多年位居前三名。TCL王牌彩電2001年度被授予中國名牌產(chǎn)品稱號，并被列為首批全國免檢產(chǎn)品；連續(xù)獲得美國艾美、德國紅點、IF等國際設計大獎，均是中國整機企業(yè)首次獲得該類獎項；連續(xù)五年入選美國CES“全球消費電子50強”和“中國消費電子領先品牌10強”。公司2015年實現(xiàn)液晶電視銷量1734.3萬臺，同比增長4.64%。

　　當前，我國傳統(tǒng)彩電企業(yè)最大的危機，并不是當下的利潤多寡，而是能否清晰把握未來。因此，乘借“中國制造2025”的東風，邁向?qū)I(yè)化、信息化、網(wǎng)絡化的新生，成為彩電制造企業(yè)的必然選擇。

　　為貫徹落實《中國制造2025》 和《廣東省智能制造發(fā)展規(guī)劃（2015-2025年）》，本項目開展了彩電制造數(shù)字化車間項目的建設，大力推進裝備自動化、柔性化、智能化升級，實現(xiàn)了工藝流程改造、生產(chǎn)與管理數(shù)據(jù)的互聯(lián)共享。

遠近結合、創(chuàng)新突破

　　本項目以“智能制造”為目標，運用自動化和信息化實現(xiàn)精益智慧工廠，為客戶提供定制、交互、柔性的產(chǎn)品+服務。

【創(chuàng)新以求發(fā)展】

項目實施前：

1）在人均產(chǎn)能和產(chǎn)品不良率改善提升上遇到了瓶頸；

2）新品研發(fā)周期長，市場競爭力遇到挑戰(zhàn)；

3）小批次多機種帶來的生產(chǎn)成本的擠壓；

4）定制化需求的出現(xiàn)；

　　為了應對以上問題，從2014年開始進行工業(yè)互聯(lián)的智能車間建設規(guī)劃和建設，提升工業(yè)能力。在自動化上取得一定成效，但缺乏整體規(guī)劃，設備互聯(lián)處于初試階段、信息集成聯(lián)動存在制約。

【驅(qū)動生產(chǎn)模式創(chuàng)新】

　　圍繞自主設計為主體，結合《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構（版本1.0）》指導，進行整體規(guī)劃，逐步驗證推進，降低制造成本，匹配柔性、定制化生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)型。

1） 建立智慧車間/工廠總體設計模型、工程設計模型、工藝流程及布局模型，并進行模擬仿真。

2）項目對4K高清智能電視生產(chǎn)線的關鍵技術裝備進行智能化改造，通過配備智能傳感與控制裝備、智能檢測與裝配裝備，實現(xiàn)各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動化,實現(xiàn)了智能物流與倉儲功能。

3）基于工業(yè)環(huán)網(wǎng)建設生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集與分析，在中控室展現(xiàn)出透明化制造過程。

4）基于工業(yè)環(huán)網(wǎng)對未來設備層網(wǎng)絡進行規(guī)劃。通過制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）與PLM、 ERP等實現(xiàn)了信息集成，建立全生命周期產(chǎn)品信息統(tǒng)一平臺。

5）開發(fā)在線協(xié)同設計平臺，采用先進的數(shù)字化三維設計技術，建設產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（PDM）。

【建設工業(yè)互聯(lián)的精益智慧工廠】

　　項目擬建成3條智能化生產(chǎn)線、1個無人化注塑車間，倉儲系統(tǒng)實現(xiàn)全自動搬運及堆垛，實現(xiàn)生產(chǎn)、質(zhì)量、倉儲等環(huán)節(jié)的可視化管理。

　　通過建設覆蓋全廠的工業(yè)PON網(wǎng)絡，實現(xiàn)車間PLC、工控機等設備層面的互聯(lián)互通，形成完整的生產(chǎn)設備數(shù)據(jù)匯聚和分析平臺，進一步建立工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺，能夠為企業(yè)業(yè)務開展提供有效數(shù)據(jù)支持和決策依據(jù)。

　　通過在線協(xié)同設計，將虛擬互聯(lián)引入到生產(chǎn)線體，并將前后端應用系統(tǒng)進行集成，實現(xiàn)數(shù)據(jù)運營。

軟硬兼施、互聯(lián)協(xié)同

　　圍繞TCL集團“3053”戰(zhàn)略，以提升工業(yè)能力為目標，運用精益改善和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術手段，切實解決了生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)型中所遇到的痛點。

　　項目擬以自動化裝備+工業(yè)PON網(wǎng)、協(xié)同設計與系統(tǒng)集成+工業(yè)大數(shù)據(jù)，實現(xiàn)虛實互聯(lián)、數(shù)字化生產(chǎn)。

【戰(zhàn)略統(tǒng)籌、分層落地】

（1）戰(zhàn)略規(guī)劃

　　TCL集團為了讓戰(zhàn)略實施更具延續(xù)性和與時俱進性，TCL每年面向未來三年發(fā)展目標制定一個三年計劃，2016年是第五個三年計劃，即“3053”戰(zhàn)略”-構建基于縱橫商業(yè)架構的全生態(tài)企業(yè)，同時指明“產(chǎn)品技術能力，工業(yè)能力，品牌和全球化經(jīng)營能力和互聯(lián)網(wǎng)應用服務能力”新的四項能力提升，作為達成3053戰(zhàn)略目標的基礎和支撐。

（2）項目頂層架構

　　基于工業(yè)能力提升的戰(zhàn)略指引，以工業(yè)互聯(lián)及兩化融合構建智慧工廠，實現(xiàn)柔性生產(chǎn)、個性化定制的目標（如圖1）。

圖1 項目頂層架構

【打造一張網(wǎng)、助力互聯(lián)】

（1）網(wǎng)絡整體架構

　　核心設計擬采用軟件定義，依據(jù)不同功能、安全等級分區(qū)。實現(xiàn)內(nèi)外打通、OT網(wǎng)隔離。園區(qū)網(wǎng)以WIFI和NB-IOT為主，實現(xiàn)人物互聯(lián)為主；工廠網(wǎng)主要實現(xiàn)物物互聯(lián)為主；外部用戶以映射隔離、身份識別，輔以EDI系統(tǒng)，實現(xiàn)協(xié)作集成。架構（如圖2）示：

圖2 網(wǎng)絡架構示意

（2）OT網(wǎng)架構

　　擬以工業(yè)PON網(wǎng)為主，輔以WIA-PA協(xié)議無線為輔，滿足低延遲，高可靠的要求。

圖2 OT網(wǎng)架構示意

（3）私有云平臺

　　項目分別以自主設計方式搭建了基于OPENSTACK架構的前端電商云平臺和基于VMWARE架構的制造云平臺，為工業(yè)互聯(lián)提供了基礎資源層的支撐。如圖4示：

圖3 私有云架構示意

【信息縱橫集成、協(xié)同前后打通】 

　　信息集成，首先打通研發(fā)與生產(chǎn)的邊界，進一步結合前后端數(shù)據(jù)挖掘分析，反向指導，快速響應。如圖5所示：

圖5 系統(tǒng)集成數(shù)據(jù)示意

（1）系統(tǒng)集成整體架構

　　項目從研發(fā)端、生產(chǎn)端兩條主線并行開展。研發(fā)端從優(yōu)化產(chǎn)品結構、提升產(chǎn)品標準化和模塊化水平、構建在線協(xié)同設計平臺等方面，進一步提高研發(fā)整體能力，快速響應市場變化。生產(chǎn)端從精益改善、自動化置換、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、MES改進及物流配送等方面，提升整體制造能力。通過系統(tǒng)集成、虛實互聯(lián)，實現(xiàn)數(shù)字化協(xié)作，解決長期困擾的快速研產(chǎn)銜接問題。集成架構如圖6所示：

圖6 系統(tǒng)集成架構圖

（2）MES集成實施架構

　　自主開發(fā)并經(jīng)過10年磨礪的MES系統(tǒng)，除對其進行互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)化技術架構改造外，進一步強化其制造中樞調(diào)度的功能，進行更精細化的系統(tǒng)聯(lián)動。架構如圖7所示：

圖7 MES集成實施架構

（3）基于C2M信息集成定義

　　基于C2M的落地，先期進行了信息流推演，并構建基于完整模型的信息定義，作為各模塊適配的要求和準則，以分模塊、分階段方式推進實施。信息集成示意摘錄如圖8所示：

圖8 基于C2M信息集成示意

【夯實安全基礎、強化工控安全】

　　隨著互聯(lián)網(wǎng)在制造業(yè)的深入，原有的安全體系不但相對薄弱，且面臨新的挑戰(zhàn)；項目從基礎完善強化開始入手，同時兼顧工控安全。

（1）構建立體防御安全體系

　　在數(shù)據(jù)中心獨立部署具備7層安全域隔離的雙冗余、模塊化防火墻。邊界及生產(chǎn)區(qū)均部署獨立防火墻，同時配置了系列的安全漏洞掃描、預警系統(tǒng)。并形成了健全的安全小組，定義了完整的安全體系文件，定期接受TCL集團內(nèi)控人員審查。如圖9所示：

圖9 項目安全架構

（2）工控安全的強化

　　基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟安全體系建設指導（如圖10），在2、4和5方面分別建立了相關的規(guī)范制度，并具備一定的成熟度。在設備及控制安全方面，引入更高等級的工業(yè)防火墻并完善規(guī)程，進一步加強。

圖10 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全體系

【知己知彼、迭代前行】

　　項目圍繞戰(zhàn)略，結合企業(yè)自身的痛點和長處，有的放矢，堅持以自主掌控核心技術為前提，用實踐驗證，用實效交付。

以兩化為方向，互聯(lián)協(xié)同為驅(qū)動

　　根據(jù)所指定的三年推進綱要（如圖11），并通過了解環(huán)境、檢驗成果進行策略校正，漸進式推進。

圖11 項目三年推進綱要

【擴大自動化覆蓋率】

　　包括物料/成品周轉(zhuǎn)AGV、SMT、SKD、注塑、模組（LCM）等全生產(chǎn)環(huán)節(jié)自動化的實現(xiàn)；

　　新型自動化技術的研發(fā)與應用：包括智能機械臂的全面應用、AGV物流車的研發(fā)、視覺識別技術的開發(fā)應用等；

【加大工業(yè)PON網(wǎng)絡覆蓋】

　　工業(yè)PON網(wǎng)絡是一個多業(yè)務提供平臺。主要實現(xiàn)是上聯(lián)智能生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集與控制分析平臺，以及下聯(lián)ODN網(wǎng)絡下連用戶端設備ONU。結合自動化步伐，逐步覆蓋、改造現(xiàn)有生產(chǎn)現(xiàn)場。

　　在規(guī)劃投建的“TCL智能制造”園區(qū)，擬采用完整的工業(yè)PON及物聯(lián)網(wǎng)解決方案。

【數(shù)據(jù)的采集應用深化】

強化工業(yè)數(shù)據(jù)的運營，挖掘潛在價值。

（1）建設中控監(jiān)控平臺

展示實時生產(chǎn)信息、實時設備狀態(tài)、報警信息以及其它相關信息。

（2）建立工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺

參考工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構指導，搭建企業(yè)內(nèi)部的大數(shù)據(jù)平臺；

圖12 工業(yè)大數(shù)據(jù)技術應用示意

【在線協(xié)同深化】

　　在自動化程度不斷提升的同時，進一步優(yōu)化研發(fā)、制造流程，通過PLM、MES與周邊系統(tǒng)的信息、數(shù)據(jù)集成，實現(xiàn)全部產(chǎn)品標準化、生產(chǎn)工藝標準化、生產(chǎn)單元模塊化，實現(xiàn)全系列產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)的無縫對接。

掌控核心技術、樹立行業(yè)標桿

【自主設計為主】

　　項目已申請16項發(fā)明專利，登記1項軟件著作權，形成2項企業(yè)標準草案。

（1） 自主開發(fā)自動化裝備

　　2014年，在TCL惠州基地TV一廠共開發(fā)制作自動化設備101套，實現(xiàn)8條線自動化；自動化占比與2013年底相比較提升30%，產(chǎn)線直接作業(yè)人員減少30%；

　　2015年，公司已實現(xiàn)整機生產(chǎn)部分工序的完全自動化，其中，包裝自動化在行業(yè)內(nèi)處于領先地位，注塑、PCBA、模組、預加工等工序的自動化水平得到很大提升；

　　2016年，公司開展了智能機械臂的全面應用、推進了AGV物流車和視覺識別技術的開發(fā)。

（2） 自主開發(fā)應用軟件

　　在信息化建設方面，通過自主開發(fā)實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)采集、計劃管理、立體倉庫、質(zhì)量追溯等功能。其中MES及WMS經(jīng)過多年的驗證迭代，已在公司全面推廣，其先進性得到行業(yè)認可，其中WMS系統(tǒng)獲得“2015中國制造業(yè)信息化應用領先暨最佳實踐獎”。

圖13 MES功能架構

　　與此同時，公司開展了信息系統(tǒng)的融合，進一步推動智能制造的實現(xiàn)。

（1）基于工業(yè)PON的互聯(lián)

　　信息互聯(lián)的核心在于人機互聯(lián)、機機互聯(lián)、機物互聯(lián)、人物互聯(lián)。本項目開發(fā)了智能配送線，該配送線顛覆傳統(tǒng)的人工裝車運輸方式，在行業(yè)首次實現(xiàn)無人配送的情況下，點對點精準匹配生產(chǎn)和全自動即時配送。

　　虛實互聯(lián)則是生產(chǎn)前的模擬環(huán)節(jié)，通過虛擬仿真系統(tǒng)獲取3D模型，自動檢測生產(chǎn)全流程；本項目擬通過PLM與MES的協(xié)同，在新建設線體上實現(xiàn)了研發(fā)端仿真與線體模型的集成。

　　實現(xiàn)以上互聯(lián)的網(wǎng)絡擬架設在工業(yè)PON之上，其技術在組網(wǎng)可靠性、安全性、帶寬分配、維護成本低、網(wǎng)絡可拓展等方面均有優(yōu)勢。

（2）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)核心智能制造裝備的應用

1）家電等行業(yè)機器人：

　　精密裝配機器人；六軸關節(jié)型、平面關節(jié)（SCARA）型搬運機器人；在線測量及質(zhì)量監(jiān)控機器人；具備機器人視覺，人機協(xié)調(diào)、自然交互、自主學習功能的新一代工業(yè)機器人。

2）智能傳感與控制裝備：

　　使用了機器人用位置、力矩、觸覺傳感器；高性能光纖傳感器、微機電系統(tǒng)（MEMS）傳感器、多傳感器元件芯片集成的MCO芯片、視覺傳感器及智能測量儀表、電子標簽、條碼等采集系統(tǒng)裝備；分散式控制系統(tǒng)（DCS）、可編程邏輯控制器（PLC）、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA）、高性能高可靠嵌入式控制系統(tǒng)裝備；高端調(diào)速裝置、伺服系統(tǒng)、液壓與氣動系統(tǒng)等傳動系統(tǒng)裝備。

3）智能檢測與裝配裝備：

　　視覺數(shù)字化非接觸精密測量、在線無損檢測系統(tǒng)裝備；可視化柔性裝配裝備；激光跟蹤測量、柔性可重構工裝的對接與裝配裝備；設備全生命周期健康檢測診斷裝備。

4）智能物流與倉儲裝備：

　　輕型高速堆垛機；超高超重型堆垛機；高速智能分揀機；智能化高密度存儲穿梭板；高速托盤輸送機；高參數(shù)自動化立體倉庫；高速大容量輸送與分揀成套裝備、車間物流智能化成套裝備。

【具備行業(yè)示范作用】

　　通過本項目的實施，有效地提升了TCL彩電生產(chǎn)的水平，大大提高了生產(chǎn)效率并降低了產(chǎn)品不良率。項目實施完成后，達到以下效果：UPPH(單位人時產(chǎn)能)提升3倍，運營成本降低4.1%，基礎型產(chǎn)品研制周期縮短30天，產(chǎn)品不良率降低20%，能源利用率提升16.8%。

　　預計年產(chǎn)4K高清液晶電視終端產(chǎn)品200萬臺以上，年實現(xiàn)銷售收入60億元以上。

　　本項目自主開發(fā)了多項智能制造軟、硬件，并申報和獲取多項技術專利。項目可以在彩電行業(yè)快速復制和推廣，具有很強的行業(yè)帶動作用。