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電器行業智能工廠的產品全生命周期平台公司全面使用 Pro/E、CAD/CAE 等主流設計軟件，實現了產品設計、工藝設計、工裝設計、零件加工、裝配與檢測的高度信息集成、並行協同和融合，開創了低壓電器三維數字化設計製造的嶄新模式，從而大幅度提高了公司的研製能力，確保了新產品的研製周期和質量。運用仿真與 PLM 系統集成技術實現產品設計全生命周期管理，產品設計數字化率達 100%。

一、案例簡介

本案例通過 PLM 平台集成不同格式的 3D 數字模型，自動生成產品數據結構，積累形成企業產品數據庫，以產品圖號為唯一標識，將相關各類型資源信息與產品模型自動產生關聯，實現產品信息的統一管理與利用。運用產品生命周期管理（PLM）、製造執行系統（MES）、智能物流倉儲、能效管理系統等一體化的數字化車間系統，並與企業資源計劃(ERP)系統的高度集成，建立生產過程數據採集分析系統和車間級工業通信網絡，充分採集製造進度、現場操作、質量檢驗、裝配、檢驗、物流等系統數據，實現關鍵加工工序數控化率 100%。如車間執行系統集成 APS高級自動排產工具，支持多種高級自動排產算法，具有按交貨期、生產周期、最優庫存、最優換型方式、正反向排產等多種排產方式，可基於車間現有人員、設備、物料、產能等進行動態調整。車間智能倉儲系統集成 MES 及 AGV 調度系統，通過與自動物流設備之間的互聯互通，運用拉式供料作業調度、成品/半成品下線作業調度算法，實現自動入庫和自動發料。

二、案例背景介紹

低壓電器是指用於交流 50Hz，交流額定電壓 1000V 及以下和直流額定電壓 1500V 及以下的電路中起通斷、保護、控制或調節作用的電器元件或組件。電力系統中的電能主要通過低壓配電網絡傳輸到終端用戶，其完整性和可靠性直接影響終端用戶的用電可靠性質量，直接關係電路中重要設備的可靠運行和人身的安全保障。近年來，儘管國內低壓電器行業的技術進步很快，但與國外同行業相比，國內低壓電器行業在技術原理、原材料和核心部件等方面的創新能力比較薄弱，與此同時，由於行業產品類型繁多、生產流程複雜、零部件種類較多，裝配環節仍對人工依賴嚴重，產品一致性和可靠性成為行業詬病。國際壓電器行業領先企業，如施耐德、ABB 等，壟斷着我國低壓電器行業的高市場。國內眾多中小型企業則圍繞產品價格進行競爭，以銷售同質化、技術含量低的低端低壓電器產品為主，市場競爭激烈。當前，我國大力推動智能電網建設，加快實現發電到用電所有環節信息的智能交流，系統優化電力生產、輸送和使用過程。

該企業圍繞高端低壓電器行業生產過程智能化、企業提質增效和戰略型需求，利用企業現有廠房，重點建設基於物聯網的小型斷路器、繼電器等自動化生產線與數字化車間，購置小型斷路器沖焊一體化、繼電器自動線、AGV、加工中心等自動化設備，充分採集製造進度、設備狀態、質量檢測等生產現場數據，通過工業物聯網實現與 MES、WMS 等系統銜接，集成數字化設計、產品全生命周期管理（PLM)、製造過程管理（MES)、供應鏈管理、物流倉儲、訂單交付系統等一體化企業數字化平台，打造智能製造示範工廠，形成年產 26500 萬台低壓電器。智能工廠建設後有助於提升國產低壓電器產品一致性和可靠性水平，推動我國低壓電器行業的高端化發展，增強企業競爭力的同時推動國有智能裝備製造、信息技術應用和新材料研發等眾多產業的互動發展。

三、案例應用詳情

1、總體應用框架

該項目是智能工廠總體項目的子項目，該智能工廠基於車間物聯網，打造製造過程（MES）、倉儲管理（WMS）、質量檢測等一體化的數字化車間控制系統及人、財、物共享管理系統，實現全鏈路數字化車間解決方案。智能工廠控制系統分為協同層、企業層、車間層、控制層和設備層五個層面。

該平台在原有產品設計平台 CAX，以及 ERP、MES建設的基礎上，打造基於數字化產品模型的一體化研發設計平台 PLM。

實施 PLM系統，建立一個從概念、開發、生產到維護服務的整個產品生命周期動作的管理體系，支持產品數據的描述、傳遞和共享，解決產品數據集成、共享問題。同時，面向全生命周期的產品模型有助於實現產品的設計兼容性分析及以此為基礎的面向裝配的設計，大大節省產品試製的資金投入。在產品全生命周期管理中，充分運用分布在 ERP、CRM、SRM等系統中的產品數據和生產數據。

2、關鍵技術應用詳情

（1）構建貫穿產品生命周期的研發項目管理 PLM借鑑 IPD（集成產品研發）業務模型，建立基於流程驅動的項目過程管理。將流程、數據、資源、計劃集成在一起，使項目的執行情況真實、及時、準確。

（2）可關聯與追溯的單一數據源（BOM）管理： 從市場需求出發進行產品的配置設計，針對客戶個性化需求進行設計。整合已有產品模型基礎上，利用現有設計資源，對已有資源進行配置或者修改，進行快速產品配置，從而支持產品創新，滿足產品多樣化需求。從產品構型視圖管理出發，對產品的全生命周期的需求 BOM、工 程 BOM、數字驗證數據、工藝規劃 BOM、製造 BOM和維護服務 BOM的單一數據源的建立、跟蹤和追溯管理，利於變更控制，確保各模型技術狀態有效管控。

（3）異構數據的產品協同設計通過平台集成來自各類不同格式的 2D\3D數字模型數據，自動生成產品數據結構，積累形成企業產品數據庫，以產品圖號為唯一標識，將相關各類型資源信息與產品模型自動產生關聯，便於產品信息的統一管理與利用。利用存在的數字模型資源，進行完全數字化產品定義，在三維模型中不僅包含三維標註、屬性、約束、注釋等信息，還將生產技術、模具設計與生產、部件加工、部件與產品檢驗等工序所必需的信息添加定義進來，並能將各類定義信息按不同用戶的需要，授權輕量化視圖給予利用。

四、創新性與優勢

1）構建產品生命周期基礎平台，實現標準化設計業務及相關電子流程，三維及電子設計數據管理，製造過程數據管理，基礎庫的建設，打通設計與製造業務信息數據流。

2)通過平台輕量化 JT視圖，實現數字化三維產品數據在產品生命周期各階段的實時、可視化傳遞，促進各業務環節過程和數據的有效協同。

3)利用平台流程機制，實現從市場需求、產品研發到製造層面的高度互聯，在整個價值鏈中實現產品全生命周期的數字化研發、採購、製造、售後服務。

五、案例應用效益分析

公司全面使用 Pro/E、CAD/CAE 等主流設計軟件，實現了產品設計、工藝設計、工裝設計、零件加工、裝配與檢測的高度信息集成、並行協同和融合，開創了低壓電器三維數字化設計製造的嶄新模式，從而大幅度提高了公司的研製能力，確保了新產品的研製周期和質量。建立了數字化虛擬仿真與優化平台，實現小型斷路器、接觸器以及直流、新能源電器、大容量 ACB 等新型、大型產品研發的機械、電磁、強度等多場耦合問題的求解。運用仿真與 PLM 系統集成技術實現產品設計全生命周期管理，產品設計數字化率達 100%。

整體智能工廠建設後，公司的運營成本、產品不良率、生產效率和能源利用率等方面都有了顯著的優化。生產運營成本降低 43%，生產效率提高 335%，產品研製周期縮短 22%，能源利用率提高 8%，產品設計數字化率達 100%，關鍵加工工序數控化率達 100%。通過項目的實施，共節省人力 759 人，年經濟效益 3467.38 萬元；交流接觸器、小型斷路器全製程自動化線在項目實施後實現年產值分別為 3.9億元和 2.4億元。根據公司十三五智能製造發展規劃要求，截止至 2020年，小型斷路器、交流接觸器、繼電器等全製程自動化生產線將推廣至 17 條，自動線生產產品年產值 14億元，直接省人效益約為年 1.73億元。