長飛光纖光纜股份有限公司（以下簡稱長飛公司）始建于1988年5月，是目前全球最大的光纖預(yù)制棒、光纖、光纜產(chǎn)品和綜合解決方案供應(yīng)商之一。通過自主研發(fā)攻關(guān)，長飛公司成為全球唯一一家掌握三種主流預(yù)制棒制備技術(shù)的企業(yè)，并在產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)?預(yù)制棒制造領(lǐng)域形成了巨大的技術(shù)和成本優(yōu)勢。2020年前三季度，長飛公司實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入54.42億元、凈利潤4.06億元。

　　長飛公司自主研發(fā)光纖預(yù)制棒和光纖制造核心工藝裝備，不但打破了國外的技術(shù)壟斷，還實(shí)現(xiàn)了基于智能制造的制備技術(shù)的全面超越，其在潛江建成的預(yù)制棒及光纖智能制造單體工廠（以下簡稱智能工廠），開創(chuàng)性地在預(yù)制棒和光纖生產(chǎn)中采用智能工藝系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的自動預(yù)處理、在線工藝趨勢控制、智能擬合、設(shè)備健康診斷和狀態(tài)預(yù)測、工藝模擬及質(zhì)量預(yù)測等功能。通過自動物流將離散工藝設(shè)備、分離車間系統(tǒng)整合連通，在全行業(yè)首次實(shí)現(xiàn)全流程預(yù)制棒工序間的自動裝卸載和物流運(yùn)輸。

　　這一成就是如何達(dá)成的呢？建設(shè)智能工廠，長飛公司有自己的一套規(guī)劃方案：

　　第一步：制定智能制造頂層設(shè)計

　　2016年開始，長飛公司制訂了五大戰(zhàn)略：國際化地域擴(kuò)展、相關(guān)多元化、資本運(yùn)營協(xié)同成長、棒纖維內(nèi)涵增長、技術(shù)創(chuàng)新與智能制造。

　　長飛公司將技術(shù)創(chuàng)新與智能制造作為五大戰(zhàn)略之一，并明確了智能制造的整體戰(zhàn)略目標(biāo)：1）有效地提高生產(chǎn)、物流和測試的自動化水平，降低用工需求；2）充分應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析工具和模擬仿真工具，在長飛公司“賦知”、“賦能”、“賦智”三層模型的各個層次上，由易到難，逐步提升智能化水平，驅(qū)動產(chǎn)品的穩(wěn)定性和一致性提升，使產(chǎn)品的質(zhì)量、成本和生產(chǎn)效率得到明顯改進(jìn)；3）通過模塊化設(shè)計和軟件算法，在保證設(shè)備效率提升的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)客戶化定制；4）加深知識與業(yè)務(wù)的融合度，提升公司的創(chuàng)新能力；5）實(shí)現(xiàn)橫向集成，充分利用集團(tuán)的制造資源；6）用“互聯(lián)網(wǎng)+”的思路開拓新的銷售渠道和運(yùn)營模式。既保證單個智能工廠的可持續(xù)性技術(shù)提升，又實(shí)現(xiàn)單體智能工廠與集團(tuán)資源管理的統(tǒng)籌。

　　基于此，長飛公司結(jié)合預(yù)制棒和光纖生產(chǎn)的固有特性，進(jìn)行總體規(guī)劃設(shè)計。首次提出并建立預(yù)制棒及光纖智能制造的智能五層模型，實(shí)現(xiàn)了智能工廠的系統(tǒng)層次化、業(yè)務(wù)功能模塊化、流程全貫通和標(biāo)準(zhǔn)化，并具有易集成、柔性配置、可擴(kuò)展、高可靠的特性。

　　第二步：實(shí)現(xiàn)核心工藝和裝備的創(chuàng)新突破

　　作為國內(nèi)光纖光纜行業(yè)的龍頭企業(yè)，長飛公司立志實(shí)現(xiàn)VAD、OVD工藝的技術(shù)突圍，打破國外企業(yè)的技術(shù)封鎖。2012年，長飛公司成立VAD、OVD工藝研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)團(tuán)隊(duì)。2017年，團(tuán)隊(duì)開發(fā)出具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的VAD、OVD工藝與設(shè)備平臺，實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新和突破，推進(jìn)VAD、OVD生產(chǎn)線的智能制造提升。

　　基于工藝的突破，長飛公司完成18種核心工藝設(shè)備的智能化提升并投入生產(chǎn)應(yīng)用。首先，通過對核心工藝設(shè)備環(huán)境全參量的動態(tài)計量監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)基于工藝過程監(jiān)測的PLC自適應(yīng)工藝閉環(huán)控制及故障預(yù)警、自診斷修復(fù)等功能。

　　其次，為適應(yīng)光纖高速生產(chǎn)線上的產(chǎn)品質(zhì)量檢測，長飛公司開發(fā)出了能夠融合檢測設(shè)備、自動光開關(guān)設(shè)備、自動物流設(shè)備與信息管控系統(tǒng)功能的生產(chǎn)線智能集成測試系統(tǒng)。通過將產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)范、工藝流程及特種知識的信息管控系統(tǒng)與MES的生產(chǎn)管理模塊集成，可完成大批量、高強(qiáng)度的產(chǎn)品在線質(zhì)量檢測工作。將MES與工廠設(shè)施系統(tǒng)互聯(lián)互通，形成融合在線感知、實(shí)時監(jiān)控及知識專家系統(tǒng)的智能工藝系統(tǒng)，將核心工藝設(shè)備從基于工藝配方控制升級為工藝過程自適應(yīng)控制，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程的工藝趨勢控制和工藝模型的持續(xù)優(yōu)化。

　　第三步：實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)驅(qū)動的工藝趨勢控制與優(yōu)化

　　為及時解決影響生產(chǎn)的各種問題，優(yōu)化生產(chǎn)過程，智能工廠基于Hadoop開源技術(shù)，部署運(yùn)行了具備數(shù)據(jù)采集和集成能力的工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺，為MES、智能工藝系統(tǒng)等執(zhí)行系統(tǒng)提供強(qiáng)有力的大數(shù)據(jù)處理后臺支持。在綜合考慮人、機(jī)、料、法、環(huán)的限制條件，并滿足時間、成本、質(zhì)量要求的前提下，對生產(chǎn)活動的組織、規(guī)劃和生產(chǎn)控制過程進(jìn)行大數(shù)據(jù)建模，形成具有車間生產(chǎn)要素管理、生產(chǎn)活動計劃、生產(chǎn)過程控制等一系列優(yōu)化功能的大數(shù)據(jù)模型。基于模型進(jìn)行質(zhì)量預(yù)測，并利用虛擬沉積設(shè)備的參數(shù)集，將決策矩陣反饋到實(shí)體設(shè)備，設(shè)計出虛擬設(shè)備、最佳配方和決策矩陣，并通過工程師參與，應(yīng)用于材料最佳匹配和下道工序生產(chǎn)指導(dǎo)。

　　第四步：打造預(yù)制棒工序間全自動物流

　　智能工廠成功開發(fā)VAD、OVD沉積―燒結(jié)―退火車間精密裝配機(jī)器人，OVD沉積車間精密及重載裝配機(jī)器人，OVD燒結(jié)車間精密及重載裝配機(jī)器人，VAD檢測車間精密裝配機(jī)器人，OVD檢測制錐車間精密及重載裝配機(jī)器人，VAD拉伸車間精密裝配機(jī)器人，預(yù)制棒運(yùn)輸AGV，芯棒潔凈緩存自動物流系統(tǒng)，OVD退火車間精密及重載裝配機(jī)器人，光纖車間精密及重載裝配機(jī)器人，光纖成品高參數(shù)自動化立體倉庫等11套成套物流裝備、應(yīng)用機(jī)器人、AGV和自動物流線，將離散工藝設(shè)備、分離車間系統(tǒng)整合連通，在行業(yè)首次實(shí)現(xiàn)全流程預(yù)制棒工序間的自動裝卸載和物流運(yùn)輸，主工藝流程自動物流覆蓋率100%。

　　此外，智能工廠還建設(shè)了與MES、ERP互通的光纖成品高參數(shù)自動化立體倉庫系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)從光纖成品包裝到自動上預(yù)分揀線的智能倉儲物流。該系統(tǒng)按照訂單、段長分類條件進(jìn)行入庫分揀，機(jī)械手自動將相同類別的光纖卷碼放到空托盤上，由轉(zhuǎn)運(yùn)車運(yùn)送到氘氣車間進(jìn)行工藝處理，并自動分揀進(jìn)入立庫。銷售出庫時，物流系統(tǒng)提前對銷售訂單進(jìn)行合單優(yōu)化，智能分配出庫托盤，通過自動化倉儲設(shè)備將出庫托盤運(yùn)送到揀選工位，由機(jī)器人或人工將單卷光纖放到訂單分揀線上，系統(tǒng)自動分揀出庫?；谂鋫涞腤MS，可自動完成庫存管理、訂單管理、產(chǎn)品追溯等功能，并可以與MES及ERP系統(tǒng)進(jìn)行對接，實(shí)現(xiàn)基于大庫存、多品種、自動分揀發(fā)貨的客戶需求的快速響應(yīng)。

　　第五步：應(yīng)用智能工廠互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

　　智能工廠采用三網(wǎng)一中心的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，將互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)首次系網(wǎng)絡(luò)之間通過數(shù)據(jù)隔離保證信息安全，通過設(shè)備互聯(lián)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)融會貫通。既實(shí)現(xiàn)了整個工廠不同業(yè)務(wù)的融會貫通，又為工廠信息的安全可控提供了堅(jiān)實(shí)的保障。相較于傳統(tǒng)工廠網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了對工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用能力的提升，并實(shí)現(xiàn)了大數(shù)據(jù)條件下的設(shè)備互聯(lián)和生產(chǎn)過程的實(shí)時感知。

　　三張網(wǎng)絡(luò)均采用分層式架構(gòu)搭建，具體分為核心層和接入層。核心層是網(wǎng)絡(luò)的核心，具有高可靠性和高性能，并具有水平擴(kuò)展的能力；接入層為每個業(yè)務(wù)子系統(tǒng)提供充足的網(wǎng)絡(luò)接口，提供靈活多樣的接入能力，通過整合技術(shù)，簡化布線復(fù)雜度，也具有擴(kuò)展能力。

　　實(shí)施成果

　　經(jīng)過多年的努力，智能制造技術(shù)成功在長飛光纖潛江有限公司產(chǎn)業(yè)化落地實(shí)現(xiàn)，對國內(nèi)整個光纖光纜行業(yè)具有里程碑的意義。這些成功實(shí)踐為整個行業(yè)實(shí)施智能制造技術(shù)起到指引作用，將激勵和帶動行業(yè)內(nèi)所有光纖企業(yè)重視并應(yīng)用智能制造技術(shù)，推動國內(nèi)整個光纖光纜行業(yè)快速提升制造技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)對國外先進(jìn)企業(yè)的超越。

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