5G通信用器件柔性智能製造模式

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5G通信用器件柔性智能製造模式針對5G通信用核心光電子芯片與器件產品體積小、加工精度高、工藝複雜、品種繁多、差異化大、品質管控要求高的特點，圍繞產品設計、工藝設計、生產製造的核心業務需求，以數字化貫通全製造過程，以工業互聯網為支撐，通過各個信息系統（PLM系統、ERP系統、MES系統）之間、智能製造設備之間以及設備與信息系統之間的深度集成與互聯互通，結合IPD、模塊化、組件化、全三維設計、三維下廠、大數據、機器學習、視覺檢測等技術，建設核心光電子器件的智能製造車間，實現快速響應客戶需求的端到端光電子柔性智能製造新模式。

目錄

一、案例簡介

針對5G通信用核心光電子芯片與器件產品體積小、加工精度高、工藝複雜、品種繁多、差異化大、品質管控要求高的特點，圍繞產品設計、工藝設計、生產製造的核心業務需求，以數字化貫通全製造過程，以工業互聯網為支撐，通過各個信息系統（PLM系統、ERP系統、MES系統）之間、智能製造設備之間以及設備與信息系統之間的深度集成與互聯互通，結合IPD、模塊化、組件化、全三維設計、三維下廠、大數據、機器學習、視覺檢測等技術，建設核心光電子器件的智能製造車間，實現快速響應客戶需求的端到端光電子柔性智能製造新模式。

二、案例背景介紹

光電子器件生產不同於一般製造業的大批量標準化製造，具有小批量、多批次的生產特點，且對品控要求嚴苛。圍繞市場上不同客戶的多樣化需求，如何快速響應，並實現敏捷交付，沒有成熟的模式可以借鑑。

三、案例應用詳情

光電子器件的智能車間模型，包括總體設計、研發設計與工藝設計、工藝流程及布局、產線柔性製造能力、系統集成規劃、以及實施方法論的完善定型，需要經歷點面結合的「探索—論證—建設—評估」的反覆迭代的過程。

（1）建立面向製造的模塊化產品設計與仿真

在基於IPD的項目研發管理模式基礎上，結合面向製造的設計DFM技術，通過引入三維數字化設計工具、建模及仿真分析工具、建設CBB共享設計模塊庫、構建24小時研發數據多地共享信息平台、規範產品開發流程等舉措，實現了從產品需求到製造環節的數字化研發。特別是光學設計仿真、硬件電路設計與測試仿真、工業結構設計與裝配體仿真、應力仿真與熱仿真等仿真技術的採用，極大縮短產品研製周期，提升產品研製效率與技術創新實力。

1）數字化產品創新設計

公司的數字化設計環節包括產品需求分析，功能確立，光學設計仿真、硬件電路設計與測試仿真、工業外觀設計、結構設計與裝配體仿真、應力仿真與熱仿真，設計方案評審，包裝設計及工藝評審等主要環節。所有環節均採用了計算機軟件進行輔助設計。

2）三位一體協同的產品生命周期管理

公司已實現從產品需求定義、產品IPD項目開發、產品製造到產品運輸交付、工程維護等全生命周期的信息化、數字化管理。通過PLM系統的實施，完成了對產品零部件的統一管理，完成對產品結構、產品團隊、產品項目、產品圖文檔、工程變更等模塊的管理。PLM系統已實現了與工業設計軟件、企業資源管理ERP、生產製造執行MES、辦公流程管理BPM等系統的數據與流程協同。

公司PLM建設的主體思想是將集成產品開發管理模式進行固化、優化。對產品需求管理、產品協同開發、產品數據管理(PDM)等重點研發環節，以LTC（線索到匯款）、ITR（問題到解決）為主軸線組織開發流程；以產品數據集中管理、多地多專業協同共享為運作模式，結合2D/3D設計仿真工具、CBB共享設計庫等支撐，逐步向24小時不間斷的、集設計、工藝、製造三位一體的國內外協同研發集成平台發展。

3）製造過程工藝建模與分析

針對製造過程中一些工位所產生的動作浪費、成本上升、質量下降等問題，公司通過模擬動作重現、人因分析和動作優化等工藝分析方式進行研究，對工作檯位和作業方式進行優化設計。例如針對透鏡耦合工序，首先運用六西格瑪中的人機分析工具對需優化的工位進行分析，得出可採用的高效模式，其後進行該工位的機台設計，完成工位不同方案的比較版本，進一步藉助人因工程學相關數據理論再進行優化設計，最終形成機台3D模型設計方案。

（2）車間/產線總體設計、工藝流程及布局的數字化建模和仿真

基於精益生產的思想，引入工藝仿真軟件對光器件生產車間和產線線體（COB與混合集成產線）進行數字化建模，通過生產節拍、物流路徑、工序動作、人機工程等方面的計算和三維仿真分析，對現有生產線進行改造與布局優化，實現車間/產線的精益設計。

在完成對COB產品全工序分析和改善之後，接下來運用三維建模軟件對全產線進行整合設計。第一步，在二維俯視角度中對布局分區、物流路徑及工藝布局路線進行梳理和優化，調整至最佳方案；第二步，結合前兩大部分對工位的重新設計、傳輸線的設計，以及瓶頸工序自動化方案的設計，完成對全產線的整合設計，最終形成1:1仿真還原COB平台新產線的3D模型，並參照3D模型完成產線實物的搭建。

（3）實現底層設備之間、設備與系統以及系統間的互聯互通

根據應用的需求，將硬件平台、網絡設備、系統軟件、工具軟件等集成為一個互聯互通平台，實現企業內部底層異構設備之間、設備與系統之間、以及各子系統之間的互聯互通，實現數據的自動採集與自動傳輸，進而實現從需求到交付的端到端的業務流轉中數據不落地，確保數據的真實性與完整性，為產品開發、製造工藝、供應鏈配套等全流程各環節智能製造建設打下基礎。

公司自主構建了MES生產製造執行管理系統，從接收ERP生產訂單到車間生產的工人過程、設備生產、物料分配等資源合理調度，生產質量管控，最終促進實現全生產過程實時化、可視化、無紙化和智能化的全過程管控。

MES製造執行系統包含質量管理、設備管理、人員管理、中央監控等數十個模塊功能，並構建了與SAP、PLM數據集成的應用架構，最終生產數據可集中在BI運營決策平台中進行大數據分析，為公司建立了紮實、可靠、全面的製造管理平台。

MES系統將MRP計劃同車間作業現場控制，通過執行系統聯繫起來。是位於上層的計劃管理系統與底層的工業控制之間的面向車間層的管理信息系統；實現各個製造部門的信息化平台統一，實現供應鏈平台生產信息化接口標準化，實現完整的產品管控及追溯體系，實現與自動化配合，實現智能線體管控，同時構建生產體系的中央監控系統。