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巨石集团智能制造项目结合玻璃纤维智能制造系统架构，对窑炉、拉丝机、络纱机等核心生产设备进行3D仿真建模，在虚拟环境中重现制造工艺全过程、展现产品全生命周期，实现了生产运营的数字化和智能化。

孙俊杰本刊记者

本文发表于《中国工业和信息化》杂志年1月刊总第42期

我国玻璃纤维行业属于新材料行业。虽然属于新材料，但生产模式相对传统，“重资产+劳动密集型”一直是该行业的标签，特别是随着玻璃纤维的应用越来越广泛，市场需求不断扩大，对玻璃纤维产量、质量的要求也越来越高，尤其是国内企业，普遍存在生产工艺流程不标准、资源配置效率低、缺乏创新能力等问题。因此，玻璃纤维行业必须顺应新一轮科技革命和产业变革机遇，加快物联网、大数据等信息技术与制造业融合，从而进一步降低生产成本，提高生产效率和生产质量，加快产业转型升级。巨石集团有限公司（以下简称巨石）可为我们提供一条可供借鉴的数字化工厂建设之道。应用数字孪生技术提升智能化生产水平

我国玻璃纤维行业近年来发展迅速，但也存在着诸多问题。首先，玻璃纤维行业整体生产方式相对粗放、产品同质化严重、行业盈利能力不均，制约了中国复合材料的发展，复合材料的应用能力与国际先进水平相比有较大差距。其次，玻璃纤维的生产特点是大池窑连续化生产、产品种类繁多、工艺复杂，而近年来市场及客户的结构性需求变化越来越快，企业生产计划与客户和市场之间缺乏灵活、高效的信息沟通机制，柔性制造能力有待提升。最后，全球化的发展既需要大量的制造、装备、研发等技术人员给予快速、及时的响应和技术支持，又需要对核心装备、控制、研发机密进行保密和掌控，传统意义上的现场服务和支持将不可能满足需求。因此，玻璃纤维行业迫切需要转型升级，提升行业整体竞争能力，而智能制造的建设是行业转型升级的重要手段和方法。

巨石智能制造项目结合玻璃纤维智能制造系统架构，对窑炉、拉丝机、络纱机等核心生产设备进行3D仿真建模，在虚拟环境中重现制造工艺全过程、展现产品全生命周期，实现生产运营的数字化和智能化。通过搭建状态感知、嵌入式计算、网络通信和网络控制等一揽子系统工程，巨石引入全流程物流系统、自运行机器人、低延时5G网络等项创新应用与技术，建成具有巨石特色的工业4.0工厂。

五年规划战略先行

巨石以打造“网络化、数字化、智能化”的智能数字化工厂为目标，引入智能制造技术和绿色发展理念，投资百亿元，在浙江桐乡建造智能制造基地，规划建设6条智能制造生产线。其中，基地在智能化方面的投资高达5.43亿元，于年10月开工建设，年9月全部建成投产。

构建项目组织架构保障项目有序推进

巨石高度重视智能数字化工厂建设。为保障项目有序、高效推进，巨石成立项目领导小组，围绕项目总体目标和工作任务，研究制定总体执行计划，分解项目任务。从资金管理、管理协调、质量控制、技术研发、进度控制、跟踪总结6个方面建立有效的运行机制。在人员配置方面，巨石视技术创新能力为企业发展的核心竞争力，在充分调动和培养自有技术人员的同时引进和聘用了一大批资深的技术人才，并牵头与北京机械工业自动化研究所、西门子公司等具备成熟技术的机构和厂商联合成立技术中心，实现产、学、研、用全面合作。

依托顶层设计构建智能制造技术架构

巨石玻璃纤维数字化工厂项目以二分厂线为样板线，以“部署MES框架”“多系统深度集成”“大数据深入应用”三个智能制造阶段为顶层设计思路建设，从计划源头、过程协同、设备底层、资源优化、质量控制、决策支持、持续优化7个方面着手实现“七维”智能制造。这7个方面涵盖了工业生产、经营的重要环节，实现全面的精细化、精准化、自动化、信息化、智能化管理与控制，通过底层设备的互联互通、基于大数据分析的决策支持、可视化展现等技术手段，实现生产准备过程中的透明化协同管理、生产设备智能化的互联互通、智能化的生产资源管理、智能化的决策支持、3D建模及仿真优化，从而全方位实现智能化的管理与控制。

智能制造项目涉及范围广、系统结构复杂、设备类型繁多。巨石作为项目建设方，充分利用自身对玻璃纤维行业的生产经验优势与技术，联合其他单位充分合作，针对关键工艺开发与系统集成建设所涉及的各项核心难点问题，在基于大原则条件不变的前提下，制定分项研究子课题，确定攻关关键技术，层层分解落实。

研发玻璃纤维生产核心技术装备及系统

设计覆盖生产全流程的智能物流输送线。巨石结合自身玻璃纤维生产经验，配合生产线结构及生产工艺，自主设计并建设了智能物流输送线。这是贯穿整个玻璃纤维智能生产线的核心装备，通过全自动智能化调度突破了产能扩容、效率提升、强度降低等诸多生产系统瓶颈。智能物流输送线主要由拉丝物流输送系统、原丝自动分配系统、炉前后智能小车系统、立体库存储系统、直接纱包装调度系统、小板链传送分拣系统、小车周转返空系统、智能化视觉识别系统、中央控制调度系统组成，打通各个工序，实现了产品“原丝—烘制—络纱—检测—包装—入库”的全流程自动输送，并可根据产品工艺执行对应的生产操作，使整体运转效率提升28.6%。同时，巨石在关键区域设置的人机界面及对应的辅助操作控制终端，实现了现场故障查询处理。通过工业互联网技术的配合，维护人员可通过远程终端，在车间内的任何区域内实现对现场设备的故障监控和诊断。重点包括以下几个方面。

一是研发智能控制高熔化率窑炉。作为玻璃纤维生产的核心装备，传统窑炉受工艺限制，存在熔化部面积小、熔化率低、能耗极高的问题，能源成本一直在玻璃纤维生产成本中占据很大比例。

基于以上情况，巨石研发了基于碹顶燃烧技术的智能控制高熔化率窑炉，采用全新的窑炉和通路设计结构，利用增强玻璃液对流，提高燃烧效率和玻璃液质量；优化了大碹角度和结构，使胸墙高度下降将近50%、熔化部面积减少了28.08%、熔化率提高到3.0T/D×M2以上；综合平衡窑炉各部位的寿命，加强保温，降低能耗，窑炉寿命提高25%。

二是建立基于实时消耗的智能投料生产模式。连续性生产是玻璃纤维行业的一大特色，巨石智能制造项目通过自动化料库与智能配料系统的集成，配合输送管道、智能仪表，实现对窑头料仓的状态监测；根据原料消耗情况，自动完成按工艺配料、投料等工序，实现对储罐状态数据的实时监控、消耗趋势预测；通过MES实时反馈原丝质量检查、拉丝机开机率等数据，智能调整各原料成分比例，保证生产24小时连续稳定运行。

三是打造基于个性化定制的工艺数字化平台。巨石玻璃纤维生产工艺的管理模式由集团统一管控，通过工艺数字化平台下发，各生产基地自上而下地执行管理模式，建立了以拉丝、烘制、络纱、短切、检装为基础的工艺数据模板，并在此基础上进行工艺参数和BOM数据填充，以不同的工艺关键字进行特点识别，打通生产制造执行与自动化的数据交互，最终确立了以产品、生产线、客户三要素为分组条件的、面向客户的定制化工艺路径模式。巨石针对客户的定制化工艺路径模式，在确定产品和客户的条件下，以数字化工艺进行生产规划，在工厂、生产线、工序、生产装备、工艺参数的数字化模型的基础上，由MES统一对产品的工艺路线、工序安排、制造设备进行数据绑定；通过数字化模型对工艺方案进行分析，统一量产与研发的多种工艺生产并存，得到最优的工艺规划方案，使工厂的生产模式向标准化的工艺建模方向发展。

四是开展基于主数据共享的信息系统集成。巨石以主数据管理（MDG）系统为基础，遵循建设原则中的五个统一标准，即“统一软件架构”“统一数据平台”“统一报表工具”“统一编码规则”“统一展示风格”，通过ERP系统、MES、WMS、质量系统、SRM系统、CRM系统的集成，从拉丝、短切等各工段及公用车间的控制系统中实时采集数据，以及从订单、计划、排产、质量等相关体系中采集数据、生成实时数据库和关系数据，建立工厂、产品、工艺模型，直接从这些系统中读取销售、生产、设备、能耗、质量数据，并对各控制系统进行综合组态，实现生产集中监控、销售订单全过程跟踪、生产进度全程跟踪、生产调度优化排程、产品质量管理追溯，并对生产计划、质量、产量、能耗、物耗、设备、工艺等异常情况监控报警，以提高生产管理效率，改善生产质量；全面提升企业的资源配置优化、操作自动化、实时在线优化、生产管理精细化和智能决策科学化水平。

五是发挥头部企业优势，开展全产业链上下游协同模式。身为玻璃纤维行业的头部企业，巨石一直致力于探索如何利用自身优势，促进上下游企业形成资源的流动和信息的共享，共同打造合作、开放、共赢的资源互通平台，促进全产业链的融合发展。目前，巨石通过SRM系统与上游核心大型工艺商开展系统对接，实现采购需求的数字化对接，采购进度实时可见，采购及时率可动态跟踪，物资到货可实时推送。同时，巨石配合基于国产商用密码的电子签章技术，实现采购合同的电子化，显著提高了双方的运营效率，尤其是在疫情后的复工复产期间，优势凸显。

巨石向下与典型客户实现产品数据对接，客户直接扫描产品包装上的

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