高端装备产品制造有哪些特点？
高端装备制造企业普遍面临的问题？
工业互联网为高端装备制造业智能工厂建设提供了怎样的实现途径？
高端装备制造过程的特征
高端装备制造业处于价值链高端和产业链核心环节，是决定着整个产业链综合竞争力的战略性新兴产业。其产品制造具有先进性、复杂性、集成性及极端制造等特点，它应用了大量的高精尖技术，结合了多个知识学科和专业领域，因此制造过程整体存在流程长、复杂度高、要素多、技术含量密集的特征。
综上所述，依靠传统的作业模式、技术手段、管理理念很难满足市场对高端装备产品制造的需求，其产品特性决定高端装备制造必然向“智造”的方向发展。需要在现有技术、设计、工艺的发展水平基础上，跨不同领域、学科，进一步提高产品的技术水平和可靠性，采用先进技术手段和管理理念，广泛应用自动控制、信息化技术来进行制造过程的质量保障、可靠性保证，把研发、生产、销售等所有相关环节补足、强化，并协调、配套起来，促进由零到整的融合、提升，实现系统意义的突破。
高端装备制造业企业面临的主要问题
航天大道近年来积极探索高端装备制造业数字化转型和智能制造的实践，发现高端装备制造企业普遍面临以下问题：
1局部转型取得效果，整体生产效率仍存瓶颈、
一些生产企业目前已经通过自动化设备或产线的引入来加快生产速度、提升产品质量，但在升级改造的过程中过于依赖设备的升级，没有进行系统的规划和整体的架构，从而使得生产效率没有得到质的改变，造成资产的总体利用率相对较低。
2、自身能力逐步提升，内外协同度仍存在短板
在生产环境自动化、数字化的基础上，高端装备制造业自身的能力逐渐提升，但从销售预测到原材料的购买及生产计划的安排、配套生产的开展、生产状况的实时反馈及总体计划的调整，整个或者部分链条仍未完全打通，缺少系统的流程整合与优化，急需很好的数字化、智能化系统或平台做支撑。
在生产环境自动化、数字化的基础上，高端装备制造业自身的能力逐渐提升，但从销售预测到原材料的购买及生产计划的安排、配套生产的开展、生产状况的实时反馈及总体计划的调整，整个或者部分链条仍未完全打通，缺少系统的流程整合与优化，急需很好的数字化、智能化系统或平台做支撑。
3生产过程质量控制和追溯效果仍待提升
高端装备结构复杂、质量控制点多、对应技术含量高，如何有效获取、控制、记录及分析相关生产过程和数据，如果没有有效的技术方法和信息平台，生产过程中产品质量数据就不能实现实时获取，数据采集过程就主要依靠人工统计，质量跟踪册等质量文件需要耗费大量工时编制，质量管理效率低，成本高。
4信息化不断完善，但仍存在信息孤岛的情况
经过长久的努力，企业信息化基础能力建设都取得了一定的成效，建立了很多信息化业务系统，但系统之间标准不统一，数据碎片化、分散化，在进行统一的数据管理与分析的时候遇到了较大的阻碍，信息孤岛由此产生。例如目前大部分制造企业已引入CAD等三维设计软件，具备三维模型的设计及管理能力，也已导入了CAPP工艺设计软件，但基于模型的数字化工艺设计制造一体化能力还没有建成。
工业互联网为高端装备制造业智能工厂建设提供了怎样的实现途径？
工业互联网通过对人、机、物、系统等的全面连接，构建起覆盖全产业链、全价值链的制造和服务体系，为工业数字化、网络化、智能化发展提供了实现途径。以工业互联网平台为实现载体，实现工业全系统的互联互通，打破数据孤岛，促进工业数据的按需抽取及流动和系统间的无缝集成，从系统规划、精益优化、先进制造、工业互联、数据驱动、动态协同等方面着手打造智能工厂。
1系统规划与精益优化
目前，不少制造能力提升的项目由于缺乏整体性的战略规划，导致对未来数字化的具体需求不甚明晰，而对企业当前数字化水平认知不足，并且只注重设备升级而轻视生产模式或管理方式的改进，从而无法客观地判断两者间的差距，确定所需补强的能力，造成建设效果达不到预期或过度投资，投资收益比较差。
如图2所示，在针对兵器某单位生产线系统规划时就是从目标确定、规划前导、初步规划、详细设计、改进与提升5个阶段，明确及掌握每个阶段的规划内容、输入、工具与技术、输出成果，形成智能制造整体解决方案。
然后利用精益工具进行流程优化、作业优化和价值流分析，获取必要的设计基础数据，如图3所示。
依据《国家智能制造标准体系建设指南（版）》，基于工业互联网平台对航天某单位“智能工厂”设计时将智能工厂架构为5层，依次为基础设施层、设备层、控制层、车间层、企业层。设备层由各类生产设备及辅助设备组成，主要进行工位、单机工艺装备、立体库、AGV等建设，是生产任务的最小加工单元；控制层是整个车间各类设备、产线和上位信息系统的桥梁和纽带，主要进行生产线及各类加工单元的集中控制，实现对各单机设备的横向互联，协同生产；车间层主要功能是面向车间的生产任务的执行过程管理，构建基于云的数字化制造执行系统功能，实现人员，设备，物料，工艺、基础环境的有效协同。
2先进制造与工业互联
高端装备制造的智能化提升，离不开针对产品工艺特征和质量要求的深入研究，这是本源也是基础。在某单位谐波减速机壳体智能机加产线建设过程中，航天大道就利用多年积累的自动化非标设备及生产线设计实施经验，选用、设计了自动化设备实现关键各个工序的生产，并采用合适的生产模式，同时考虑了物料、布局、物流、加工、检测等要素，最终形成满足客户产能预期的方案。
利用先进制造技术，结合工业互联网实现生产线的数字化管控是智能工厂的建设基础，如图5所示，所有设备基于长征云工业互联网平台实现互联互通，同时预留外部系统接口，并且通过工业互联网的分布式控制、分布式计算，联通不同信息化软件系统，实现数据上传下达，以及在不同信息化系统之间的信息传递。
3数据驱动与动态协同
智能工厂信息系统负责在企业级和车间环境中实现物流和信息流的运行，实现生产任务业务数据化，实现垂直方向上的集成及贯穿价值链的端到端工程数字化集成。数字化信息系统主要分为两级：企业级数字化信息系统和车间级数字化信息系统。通过生产过程数据分析，在线检测等，及时掌握生产质量情况，确保不发生批次性质量问题。实现纵向工艺流、物流、生产数据流，横向设备互联、自动数采，实现产能可视的高效计划与调度能力。如图6所示为核工业某单位智能工厂信息系统数据流规划。
通过生产设备互联，数据自动采集，实现产品生产与产品数据包生成同步。帮助企业管理者了解设备历史、实时的加工情况；了解设备利用率状况，从而改善并制定提高利用率的解决方案；对车间发生的设备停机原因进行分析展示，通过有效管理从而减少停机事件的发生；了解设备使用时间分布，如计划用时和生产用时的实际耗费时间，有效控制计划外生产用时发生；进行OEE全局设备效率分析，时刻掌握并有效管理设备的生产效能，轻松找到影响生产效率的瓶颈；最终形成新品与批产协同、批产柔性协同、内外部协同的高质量发展生态能力。
高端装备智能制造的核心是数据，数字化转型是必由之路。工业互联网是实现智能制造目标可行的路径，是高端装备制造业数字化、网络化、智能化的重要载体，是低时延、高可靠、广覆盖的关键网络基础设施，目前航天大道在航天、兵器、核工业等高端装备制造业已建设完成30多条数字化生产线，赋能航天、兵器、核工业等高端装备制造，对工业互联网赋能智能制造有了更深的理解。未来，航天大道将继续依托长征云工业互联平台，努力打造“先进制造+工业互联”新形态，服务高端装备制造业客户，为推动中国从制造大国向制造强国迈进贡献力量。
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