工业数字化

温馨提示

本篇为个人it思维提升的第二篇，上一篇为浅聊各种平台的技术选型 | 抱一只橘 (byzhj.com)，本期主要视角为it计算机技术在工业智能制造、自动化制造的应用。相比一年前，本篇在抽象思维的体现上将显得更加专业和丰富。

前言.数字化转型思想

1.信息化

谈到信息化，我们首先说到两大方向。

• 横向的供应链的端到端的流程财务的端到端的流程
• 纵向的围绕纵向生产制造的数字化建设

 

• 办公OA：
  • 本质：OA系统的应用往往就是,表单加流程的这一种典型应用,做申请表单、审核、通过完成的状态管理。
  • 应用：主要是小公司的大一统的业务人员管理（售后、日常工单）-普通人员管理（假期、行程）
  • 
  • 更详细的功能：
    • 员工工作日报：表单交互
    • 待处理事项：列表交互，ui美观显示。
  • 趋势：大一统化，因为技术底座能力提升，小公司也用不上，大公司很多系统限制

 

• cms：管理内容管理，一般用于门户网站。
• CRM：客户关系管理、销售系统，一般用于toc业务。
  • 合同管理：
  • 沟通管理：

 

2.数字化

• 企业能力：企业数字化本质上要归于下面三个能力。
  • 财务管控的能力
  • 敏捷制造的能力
  • 柔性数字供应链的能力

 

• 建设系统时：
  • 工厂自动化：元器件-设备机电一体（plc或单片机）-上位机-mes服务器-aps
  • 办公自动化：分析过了，详情请看python自动化办公教程 | 抱一只橘 (byzhj.com)
  • 运营自动化：abs系统、sim系统、门户网站。
  • 物流自动化：wms-云计算中心-
  • 数字化交付。

 

 

 

• 1.数字化的技术底座：纯技术的平台,它相对来说更加容易开发。
  • 技术中台：即平台技术服务能力、包括4a、低代码、软件构建平台（devops）
    • 低代码平台：用于构建单独的OA系统的快速代码生成平台。
    • 软件构建：从最简单的git，到devops化，即CICD
  • 4a平台：4A (认证Authentication、授权Authorization、账号Account、审计Audit)统一安全管理平台解决方案。
  • 技术选型：.net、java、前端
  • 云原生化：容器化部署、微服务化、微服务治理，业务拆分的治理能力升级
  • 功能需求完成度：设计模式、架构的可拓展性、无纸化程度。
  • 性能—查询：不常用文档慢是正常的；常用的优化是索引优化、redis化
  • 易用性—ui：一直在精进的方面，从传统mvc到前后端到组件化

 

• 2.数据中台：整合数据，提供有价值的数据接口
  • 作用：解决我的业务协同的问题，为商业模式创新
  • 例子：项目全成本核算的业财一体化、项目的端到端的协同平台、敏捷柔性的数字供应链的协平台

 

一、横向的供应链的端到端的流程、财务的端到端的流程

1.采购系统

• 概念：MM包括MRP即物料管理。
• 意义：引入更多数字化的流程计算，加强自动化的流程管理。

 

• 应用：用sap就行了

 

2.供应链系统

 

 

 

3.ERP和APS：

• 集成：APS（Advanced Planning and Scheduling）系统是一种基于ERP系统的高级计划和调度系统，它提供了更高级的功能优化生产划、资源分配和物流调等方面的工作。APS系统通常与ERP系统集成，以提供更全面、精确和实时的计划调度功能。APS系统在生产计划方面具有以下特点：
  1. 高级需求预测：APS系统利用历史数据、市场趋势和其他相关因素进行需求预测，帮助企业更准确地预未来的需求量和需求变化。
  2. 生产计划优化：APS系统考虑到各种约束条件（如资源可用性、设备容量、人力资源等），通过优化算法生成最佳的生产计划，以最大程度地提高生产效率和资源利用率。
  3. 前两点综合就是约束理论下的算法求解。
  4. 物料需求计划（MRP）：APS系统可以根据销售订单、库存平和生产计划等信息，自动生成物料需求计划，确保所需物料的及时供应，避免缺货或过剩库存的问题。
  5. 资源调度和优化：APS系统可以对生产设备、人力资源和运输等资源进行调度和优化，确保资源的合理利用，减少闲置和浪费。SWMS（ShopFloor Workforce Management System）具体：厂区生产负责人，每周之星等等，偏人力资源管理。
  6. 实时监控和反馈：APS系统可以实时监控生产度、库存水平和资源利用情等，并提供时的反馈和报告，帮助企业管理者做准确的决策。

  关系：aps不仅集成了MRP物料生产计划、MPS主生产计划,、pm排产系统。

• PM系统（Production Management System，生产管理系统）：
  • 地位：就是和MES对接的ERP系统，PM系统更注重从整体上规划和管理生产活动
  • 意义：更关注于去排产。

 

二.纵向的围绕纵向生产制造的数字化建设

 

 

• 系统层级：
  • t0.工业互联网：自动化领域，一些实时性的需求,需要高速工业网络。
  • t1.MES：上位机、监控，上传数据至ERP甚至是APS系统使用。
    • WMS：管理库存
    • CM：产品可追溯
  • t2.erp
    • PLM：产品生命周期
  • t3.aps：集成erp和mes所有功能去算法计算

 

1.MES（Manufacturing Execution System）

• 地位：一条主线是围绕供应链财务的横向端到端的业务流程,还有一条线就是围绕纵向的从ERP下到SWMS、PRM和CM系统的纵向的制造执行过程,

 

• 意义：MES系统专注于生产制造过程的实时监控和管理。它与ERP系统集成，实时跟踪生产作业，包括工单管理、生产进度、工序控制、质量检验等，以优化生产流程和资源利用。

 

 

• 关系的理解：
  • 首先谈意义：mes是工厂发展后期——订单多、产能安排要细，因此要监控反馈+可视化。其次和其他系统的关系：ERP偏计划层的执行，而MES监控这个计划的执行情况，即是反馈信息上传回你的ERP系统（就是pm系统）里面。

 

• 生产计划管理系统（例子）：先产生工艺计划—开卡—提交程序、夹具、工艺—风险评估（各部门）—完成

 

 

 

2.PLM（Product Lifecycle Management）

• 意义：PRM系统用于管理产品全生命周期的信息，从设计到制造、维护和退役。它协助团队合作、文档管理、版本控制，确保产品信息的一致性。而PRM系统更注重在设计、制造、维护等多个阶段的信息整合和协同。

 

• 具体：
  • ASM：跟踪一个产品（工件）的加工工艺、刀具、程式的管理。
  • 利元亨：各种非标设计产品的技术细节、cad电路图
  • 我的理解：相当于quick reference。

 

• 系统用户：
  • 项目经理：
  • 开发顾问：学习，复习技术细节。
  • 实施顾问；
  • 业务顾问.

 

• 商业软件：PTC公司的Windchill系统

 

3.CM（Configuration Management）

• 意义：CM系统用于跟踪和管理产品的配置变更。在生产过程中，产品可能需要进行调整或改变，CM系统确保对产品更改的跟踪、审批和文档化。更注重在产品制造和运营阶段的配置控制

 

• 具体：杨桂做的对一个设计、制造出的工件反复迭代测试，并记录版本信息的系统。

 

4.WMS系统（Warehouse Management System，仓库管理系统）：

• 功能： WMS系统用于对仓库的物流和库存进行管理，确保物料和产品的流动、存储和分发。
• 具体功能： WMS系统包括库存管理、入库出库控制、货位管理、订单处理、物料追踪、库存调整等功能，帮助企业实现仓库的高效管理和优化。
• 具体项目：集成在mes里、或是erp里和订单采购系统配合。

 

5.SIM系统（Smart Information Management System，智能信息管理系统）：

• 功能： SIM系统用于整合和管理企业内部和外部的信息资源，支持企业在数字化环境中更好地管理和利用数据。
• 具体功能： SIM系统涵盖数据采集、数据存储、数据分析、数据挖掘、数据共享等功能，支持企业从数据中获取价值，做出更好的决策。
• 类似系统：crm系统客户关系系统。

 

 

三、电气和工艺

职责岗位：售后调试工、装配电工、助理电气工程师、电气工程师。

电工职业等级证：找有资质机构去安排考试，报名费1k。

电工从业证：低压电工、高压电工。报名找安监局。

注册电气工程师：1500小时/300=5小时；如果一年内考过需要每天复习5小时。人数：控制在每年2000人以内。资格审核严格，所以不如不考，挂靠也是有风险的。

 

1.相关传感器和设备

• 电工元器件：
  • 电控部分：数量多，连线、电器件、控制、开关。
    • 电控柜子：
    • 运动控制：电机（看下面）、变频器（看下面）、
    • 电源：
      • 电源适配器VC：转12、24v直流电给微电子系统。
      • 变压器T：~转低电压
      • 相序保护器kvs：防止反转的。
      • 三相电源：黄绿红三相rst380v，蓝零线220v，双色地线。
    • 电路合断：
      • 漏电开关、保险座/丝Fu、隔离开关QF：保护电路。
      • 空气开关：当总开关，保护电路。
      • 四大开关：普通开关sb、转换开关sa、急停开关sb、限位开关sq
    • 继电器：用于更小的辅助电路控制。安全继电器、中间继电器、时间继电器
      • 作用：逻辑编程的核心，自动控制电路。
    • 接触器km：控制电动机，起电气联锁作用。
    • 控制部分：四大品牌plc、HMI
    • 传感器：
      • 接近开关：电感型、霍尔型，晶体管型。可以检测转速、通过速度，触发信号。分npn和pnp型的来决定要给什么输出才可以。一端是感应电流。
      • 光电传感器：
  • 气动部分：数量中，较为固定，所以冗余大。底座、接头、磁性开关、调速阀
    • 气动三联件：额定的气源压力F、清洁R、润滑L
    • 电磁阀：作用是控制气缸气路，几位几通，
    • 气缸：
  • 机械部分：数量中，工作台，
    • 传动丝杆、导轨、轴承、金属钣金件、螺丝、盖板、卡盘
  • 料库：数量少，加工件、自制件
  • 机器人：数量最少，发那科、auto、夹具
  • 标准机台：数量少，超声波、压力清洗、agv、称重器
  • 区分：电气大多数是外购件，机械很多自制件。

 

• 电子元器件：
  • 和电气区别：
    • 电子通常是控制电压与电流，信号传输，晶体管上的模拟电路，逻辑上的数字电路。
    • 电气通常是控制机械或电磁式的元件，用于能源传输和电动机控制的电路。
  • 视图：同一种电子元器件可能会有多种电路符号表示形式， 有的为标准符号， 或称为推荐电路符号， 有的是厂标符号。
  • 重点：二极管、 晶体管和集成电路等有源器件通常是电路中的关键元器件。
  • 晶体管：三种状态截止、方法、
  • 电容电阻：控制电流。

 

• RTU（Remote Terminal Unit下位机）：一般包括通讯处理单元、开关量采集单元、脉冲量采集单元、模拟量采集单元、模拟量输出单元，开关量输出单元和脉冲量输出单元等构成。还有一些其他的接口方式，比如电力变压器的分接头，气象的格雷码接口，水文的BCD码接口等等。

 

• 机械臂：隶属于运动控制
  • 傲博：有专业运动控制卡和hmi编程。
  • 法兰克：大型夹具装夹，也有对应的专业运动控制卡

 

 

• 机柜：
  • 威图：靠eplan霸占市场

 

• 传感器：
  • 硬件自研，对物理特性要求高
  • 传统选型：倍福、图尔克、

 

• 夹爪：
  • 特性：柔性、项目自制为主

 

• io模块：
  • 特性：与plc结合
  • 德克威尔rockwell、西门子

• 模拟量：
  • 特性：用处少，中高端plc才带有

 

• AGV：
  • 特性：标准件，厂家配备软件路线地图绘制

 

 

2.电气设计

• 出电气图：
  • CAD：主要是电柜
  • 
  • eplan：也是电柜设计，更专业

 

3.plc编程

plc教程

 

4.工艺

• 离散制造领域：
  • 产品：不连续的、分立的单个物件。这些产品通常具有明确的形状、尺寸和组件，如汽车、电子设备、机械零件等。
  • 离散制造通常涉及将原材料组装成成品
  • 控制：plc和cnc系统

 

• 连续过程控制领域：
  1. 产品类型： 连续过程控制领域生产的产品是连续的，通常以流体或物质的形式，如化学品、石油、电力等。
  2. 生产方式： 连续过程通常涉及在连续的流程中进行生产，而不是分批次或单个装配过程。这包括液体混合、反应、分离等。
  3. 生产灵活性： 连续过程的生产流程通常比较稳定，不容易更改或调整。这些过程通常需要长时间的运行，以确保产品的一致性。
  4. 控制需求： 在连续过程控制中，控制系统需要实时监测和调整参数，以确保生产过程的稳定性和一致性。这包括温度、压力、流量等参数的控制。DCS系统通常在连续过程控制中得到广泛应用。

 

• 运动控制：
  • 1.高精度：cnc加工、需要专用运动控制卡和电机还带系统组成dcs。成本在10w起步，
    • 位置精度在1~10nm
    • 重复定位精度在10um
    • 表明质量Ra：10um
  • 2.低精度：机械手、plc简单控制。
    • 位置精度最多在1~5um
    • 重复定位在3um
  • 3.中精度：固高、雷赛、正运动。
    • 采用面向对象去编程控制。

 

• CAD：
  • sw：主流
  • ug：学习居多

 

• CAM：
  • 主要功能：刀路模拟、后处理
  • solidcam：
  • Fusion 360：
  • Siemens NX：坪山深圳五金厂

 

• cnc传输：
  • fanuc：cimco：坪山深圳五金厂、star星环机械厂

 

 

• 清洗：
  • 超声波清洗机：典型的标准件
  • 注意事项：发热问题。

 

• 测量：
  • 三坐标：执行测试，可安装一个服务端与上位机通信联动。
  • 

 

• 锂电工艺：
  • 著名公司：赢合、利元亨、宁德时代（甲方）。
  • 注液：
  • 卷绕：赢合的起家设备。
  • 叠片：

 

四、上位机

上位机

 

五、机器视觉

1.技术选型

 

• 平台：作识别和定位
  • visionPro二次开发——使用c#语言
    • 劣势：Cognex硬件产品，
    • 优势：简单上手，可能更适合需要自定义和定制视觉应用的开发人员
  • visionMaster——海康威视产品
    • 劣势：范围小，专用于视觉检测和控制。但是上手快。
    • 优势：
  • halcon二次开发+使用c#语言
    • 劣势：开发难度最高，要高额授权费。
    • 优势：进一步提高开发自由度和功能需求

 

• 扫描建模：
  • 蓝光扫描：蔡司gom
  • 三坐标扫描：

 

• 现状：视觉无非就那三大模块，测量，定位，缺陷。测量难度最低。
  • 简单项目：都被集成软件取代了，刚出来的大学生培训一个月就能干项目。
  • 深度学习：这玩意缺的不是人才，缺的是打标的机器，打标的机器嘛，就人啰。除非你学历够高，手握sci一区论文数篇，手撕一个牛逼模型出来，当然这种人是不会来干机器视觉的。
  • 3d：也就是我现在主攻的方向，这玩意线性代数好的话如虎添翼，Qt，PCL也是要会的。

• 出差：偏偏这行业项目占大头的是3C行业，像苹果的产线手机都不让带，或者说金属制品都不让带，又偏偏苹果占3C行业的大头，无奈。好点的是搞软件的，出差不多，但也只是相对而言

 

• 发展瓶颈：
  • 更让人无奈的是行业问题，整个行业同质化太严重，你能做的项目人家也能做，你不能做的，大家基本也做不了。所以销售是核心
  • 销售一旦手上有项目，有想法的销售自己跑出去开公司。(甚至有些人做着这家公司的销售总监，私下自己有家公司开着)，一拿到大项目，跑出去单干。所以行业太乱了
  • 如果是行业小白,没啥编程/图像处理经验的话,还是可以去驻厂的, 这行与硬件打交道多,可以多接触相机镜头光源这些硬件,在调试的时候也可以学学大佬们做的设备.碰到不会的一般也有老师傅带.驻厂工作两年后跳槽去其他公司当个驻厂调试是没问题的,国内驻厂薪资天花板在1W-1.3W左右,
  • 现在才知道同事同行间的竞争都是激烈乃至惨烈的，都是挤破头才能出头的。没有项目的时候，鸭梨大，要跟销售一起跑客户，共同协作拿下客户；项目来的时候，要抗着巨大压力，赶时间，出方案，谁优秀谁上；产品卖出去了还没完，售出后后续的售后服务现场调试、客户答疑、技术支持等等一系列问题和压力还等着你呢。不过，各行各业也都有自己的压力。

 

2.深度算法开发

• 研发：还是使用openCV
  • 应用：首先一定是识别，然后做一些视觉定位数据、修改图层。二次建模

 

• 现状：
  • 搞算法，还是机器视觉的算法，真的会的，深圳，低于1.2w底薪，没人给你干。

• 总结：
  • 未来走向：套框架和模版、往算法走才有前途。但适合研究生去搞。

 

六、自动化这行

1.自动化项目流程

 

• 自动化的结构：所以一条生产线，从上往下的层级结构是线体-机台-工位-机构-组件-零件。
  • 机台（Equipment）是指生产加工线上的所有设备，在半导体行业通常称为机台。机台分为生产和量测两种类型。生产机台是对晶圆进行物理上的加工，对产品的形成具有实际效果。而量测机台是用来测量某个加工步骤之后晶圆的一些相关参数，以便及时发现生产线的状况和前面加工步。骤的不稳定因素。生产机台有两种生产模式：加工生产模式(Remote)和测试模式(Local)。测试模式是用来测试机台状况，所用的晶圆不成为产品，是专用于测试的控片。而加工生产模式加工的结果是产品。这意味着设计系统时需要考虑两种模式。量测机台也有两种类型，一种是量测产品，一种为量测控片（测试晶圆）。测量产品需要在 MES 上过帐，而测量控片不需要过帐。

 

 

• 售前阶段：先由业务销售和技术销售搞中标，即谈好RFP（Request for Proposal，项目需求书）和钱款—（售前）—组建PDT(Product Development Team)产品开发团队(项目经理、财务、质量、方案、机械设计、电气设计、程序设计、软件设计、激光、视觉、产品经理、机加工艺、装配工艺、电装、调试)
  • 小公司一般只有：项目经理、上位机软件+视觉、机械设计、电气设计+程序+工艺、电装+调试

 

• 售中开发：
  • 设计段：定品牌列表和成本红线——设计工位（机、电、软、光、热、磁等各种系统）——评审发图验收（3D模型+线上开会确认方案）——下发清单（设计完毕）
  • 制造段：采购（MC物料专员负责，90%开装）——装配段（外包人员接线打螺丝，机台总装、通电通气）——调试改异常（EP（Easy Project，项目管理）里面少则几百多则上千）——FAT，factory acceptable test，出厂验收测试——SAT，现场验收测试
  • 

 

注意：市场买的标准件叫做外购件，自己出图需要非标加工的叫做自制件

 

 

• 售后出厂：
  • 交付周期：技术协议里的交付周期是三个月，线体的交付周期就会变成四个月（延期就加班）
  • 厂家验收：三大参数是产能、良率和稼动率（综合资源生产率）。
  • 达不到要求伏笔：有的客户会退货，有的客户会按比例折扣货款，走流程就是了。
  • Site Acceptable Test，现场验收测试。我们叫做终验收。终验收后进入质保阶段，一个项目到此就做完了。按这行的付款模式，一般是“3331”，也就是中标给30%的货款，预验收后给30%的货款，终验收后给30%的货款，质保期满给10%货款

 

2.未来发展：

• 性价比：过往的工业管理/质量管理资料里，人们讨论的是PPM，追求的是六西格玛；现在我们讨论的是PPB，追求的是九西格玛。论产能、论优率、论稼动率，没听说国外有哪个厂商值得关注。

 

• 过往的工业管理/质量管理资料里，人们讨论的是PPM，追求的是六西格玛；现在我们讨论的是PPB，追求的是九西格玛。

• 非标特点：下单即设计，根据非标程度把设备划分为原型机、迭代机（复制机）、标准机和改造机。
  • 原型机：初次设计，要攻克的难关多。
  • 迭代机：未知。
  • 标准机：下单即生产
  • 发展方向：所以对于非标公司，做标准是一件很重要的工作。不管你去哪个中心哪个部门，都会遇到这样的事情，都有做标准的人。