5G通信用器件柔性智能制造模式

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5G通信用器件柔性智能制造模式针对5G通信用核心光电子芯片与器件产品体积小、加工精度高、工艺复杂、品种繁多、差异化大、品质管控要求高的特点，围绕产品设计、工艺设计、生产制造的核心业务需求，以数字化贯通全制造过程，以工业互联网为支撑，通过各个信息系统（PLM系统、ERP系统、MES系统）之间、智能制造设备之间以及设备与信息系统之间的深度集成与互联互通，结合IPD、模块化、组件化、全三维设计、三维下厂、大数据、机器学习、视觉检测等技术，建设核心光电子器件的智能制造车间，实现快速响应客户需求的端到端光电子柔性智能制造新模式。

目录

一、案例简介

针对5G通信用核心光电子芯片与器件产品体积小、加工精度高、工艺复杂、品种繁多、差异化大、品质管控要求高的特点，围绕产品设计、工艺设计、生产制造的核心业务需求，以数字化贯通全制造过程，以工业互联网为支撑，通过各个信息系统（PLM系统、ERP系统、MES系统）之间、智能制造设备之间以及设备与信息系统之间的深度集成与互联互通，结合IPD、模块化、组件化、全三维设计、三维下厂、大数据、机器学习、视觉检测等技术，建设核心光电子器件的智能制造车间，实现快速响应客户需求的端到端光电子柔性智能制造新模式。

二、案例背景介绍

光电子器件生产不同于一般制造业的大批量标准化制造，具有小批量、多批次的生产特点，且对品控要求严苛。围绕市场上不同客户的多样化需求，如何快速响应，并实现敏捷交付，没有成熟的模式可以借鉴。

三、案例应用详情

光电子器件的智能车间模型，包括总体设计、研发设计与工艺设计、工艺流程及布局、产线柔性制造能力、系统集成规划、以及实施方法论的完善定型，需要经历点面结合的“探索—论证—建设—评估”的反复迭代的过程。

（1）建立面向制造的模块化产品设计与仿真

在基于IPD的项目研发管理模式基础上，结合面向制造的设计DFM技术，通过引入三维数字化设计工具、建模及仿真分析工具、建设CBB共享设计模块库、构建24小时研发数据多地共享信息平台、规范产品开发流程等举措，实现了从产品需求到制造环节的数字化研发。特别是光学设计仿真、硬件电路设计与测试仿真、工业结构设计与装配体仿真、应力仿真与热仿真等仿真技术的采用，极大缩短产品研制周期，提升产品研制效率与技术创新实力。

1）数字化产品创新设计

公司的数字化设计环节包括产品需求分析，功能确立，光学设计仿真、硬件电路设计与测试仿真、工业外观设计、结构设计与装配体仿真、应力仿真与热仿真，设计方案评审，包装设计及工艺评审等主要环节。所有环节均采用了计算机软件进行辅助设计。

2）三位一体协同的产品生命周期管理

公司已实现从产品需求定义、产品IPD项目开发、产品制造到产品运输交付、工程维护等全生命周期的信息化、数字化管理。通过PLM系统的实施，完成了对产品零部件的统一管理，完成对产品结构、产品团队、产品项目、产品图文档、工程变更等模块的管理。PLM系统已实现了与工业设计软件、企业资源管理ERP、生产制造执行MES、办公流程管理BPM等系统的数据与流程协同。

公司PLM建设的主体思想是将集成产品开发管理模式进行固化、优化。对产品需求管理、产品协同开发、产品数据管理(PDM)等重点研发环节，以LTC（线索到汇款）、ITR（问题到解决）为主轴线组织开发流程；以产品数据集中管理、多地多专业协同共享为运作模式，结合2D/3D设计仿真工具、CBB共享设计库等支撑，逐步向24小时不间断的、集设计、工艺、制造三位一体的国内外协同研发集成平台发展。

3）制造过程工艺建模与分析

针对制造过程中一些工位所产生的动作浪费、成本上升、质量下降等问题，公司通过模拟动作重现、人因分析和动作优化等工艺分析方式进行研究，对工作台位和作业方式进行优化设计。例如针对透镜耦合工序，首先运用六西格玛中的人机分析工具对需优化的工位进行分析，得出可采用的高效模式，其后进行该工位的机台设计，完成工位不同方案的比较版本，进一步借助人因工程学相关数据理论再进行优化设计，最终形成机台3D模型设计方案。

（2）车间/产线总体设计、工艺流程及布局的数字化建模和仿真

基于精益生产的思想，引入工艺仿真软件对光器件生产车间和产线线体（COB与混合集成产线）进行数字化建模，通过生产节拍、物流路径、工序动作、人机工程等方面的计算和三维仿真分析，对现有生产线进行改造与布局优化，实现车间/产线的精益设计。

在完成对COB产品全工序分析和改善之后，接下来运用三维建模软件对全产线进行整合设计。第一步，在二维俯视角度中对布局分区、物流路径及工艺布局路线进行梳理和优化，调整至最佳方案；第二步，结合前两大部分对工位的重新设计、传输线的设计，以及瓶颈工序自动化方案的设计，完成对全产线的整合设计，最终形成1:1仿真还原COB平台新产线的3D模型，并参照3D模型完成产线实物的搭建。

（3）实现底层设备之间、设备与系统以及系统间的互联互通

根据应用的需求，将硬件平台、网络设备、系统软件、工具软件等集成为一个互联互通平台，实现企业内部底层异构设备之间、设备与系统之间、以及各子系统之间的互联互通，实现数据的自动采集与自动传输，进而实现从需求到交付的端到端的业务流转中数据不落地，确保数据的真实性与完整性，为产品开发、制造工艺、供应链配套等全流程各环节智能制造建设打下基础。

公司自主构建了MES生产制造执行管理系统，从接收ERP生产订单到车间生产的工人过程、设备生产、物料分配等资源合理调度，生产质量管控，最终促进实现全生产过程实时化、可视化、无纸化和智能化的全过程管控。

MES制造执行系统包含质量管理、设备管理、人员管理、中央监控等数十个模块功能，并构建了与SAP、PLM数据集成的应用架构，最终生产数据可集中在BI运营决策平台中进行大数据分析，为公司建立了扎实、可靠、全面的制造管理平台。

MES系统将MRP计划同车间作业现场控制，通过执行系统联系起来。是位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间层的管理信息系统；实现各个制造部门的信息化平台统一，实现供应链平台生产信息化接口标准化，实现完整的产品管控及追溯体系，实现与自动化配合，实现智能线体管控，同时构建生产体系的中央监控系统。