1.引言
工业4.0(Industry 4.0)是德国政府《高技术战略2020》确定的十大未来项目之一，并已上升为国家战略，旨在支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新。旨在提升制造业的智能化水平，建立具有适应性、资源效率及人因工程学的智慧工厂，在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴。其技术基础是网络实体系统及物联网；目前在建筑玻璃精加工智能化生产系统的研究方面国内外处于同一水平。
2.企业级工业互联网平台简介
兆民玻璃智能化深加工工业互联网平台，属于企业级工业互联网平台，建设时间：2018年5月至2022年12月，所属行业（面向产业链）：建筑玻璃深加工，融合应用新一代信息技术的能力，例如：人工智能、5G、大数据等。提供服务类型包括：智能生产管控、电子商务销售、工艺及能耗管理。与洛阳兰迪玻璃机器股份有限公司、杭州派尔科技有限公司合作共建。项目支撑单位洛阳兰迪玻璃机器股份有限公司，是一家玻璃钢化装备、钢化真空玻璃产品及装备研发、制造和销售的高新技术企业，为全球玻璃深加工企业提供高端节能玻璃智慧制造的一体化解决方案。兰迪机器的全球营销网络正在为用户提供玻璃深加工智能化生产技术咨询与方案，并利用其自有技术服务能力和备件储备，为用户提供本地化的全面技术服务。项目选用杭州派尔玻璃ERP管理信息系统，并在杭州派尔原系统的基础上进行定制开发，管理系统具有先进性。
智能化玻璃深加工工厂管理系统的项目管理信息系统，包括云端供应链系统、派尔玻璃ERP管理信息系统、车间执行（EMS）系统等三部分。各系统部分有机结合组成完整的智能化玻璃深加工工厂管理信息系统，形成智能玻璃深加工工厂的完整流程体系。系统包括云端供应链子系统、计划与调度子系统、切割管理子系统、切割子系统、磨边执行子系统（含多机调度）、摩边多机调度系统、钢化执行子系统、中空执行子系统、夹层执行子系统、场外管理、信息展示系统、车间执行（EMS）系统等十二个功能模块。
3.平台建设需求与技术优势
建筑玻璃(architectural glass)的主要品种是平板破璃，且有表面晶莹光洁、透光、隔声、保温、耐磨、耐气候变化、材质稳定等优点。它是以石英砂、砂岩或石英岩、石灰石、长石、白云石及纯碱等为主要原料，经粉碎、筛分、配料、高温熔融、成型、退火、冷却、加工等工序制成。随着玻璃技术的不断发展，建筑玻璃不仅能满足采光要求，还具有调节光线、隔热保温、艺术装饰、安全等特性。随着玻璃需求的不断变化，玻璃的加工工艺有了新的突破，如今已开发出了夹层、钢化、离子交换、釉面装饰等新技术玻璃，使建筑玻璃的应用范围越来越广，建筑玻璃的用量迅速增加，成为仅次于水泥、钢材的第三大建筑材料。受国家建筑节能政策的影响，作为建筑节能的重要载体，节能建筑玻璃成为政策受益者之一。节能建筑玻璃主要包含热反射镀膜玻璃、中空玻璃和低辐射（Low-E）玻璃等。其中，热反射膜玻璃的光线特性就是反射热辐射，它能满足建筑变化的部分要求，如随季节的变化起到阻热和吸热的要求，但透光性差一些，不利于自然采光。中空玻璃的隔热、隔音效果非常好，逐渐成为新建高档住宅小区的门窗上，目前限制其发展的最大因素就是价格较贵。低辐射玻璃可大大降低因辐射造成的室内热能流失，节能效果理想。而且低辐射玻璃对太阳光中可见光有八成以上的投射比，发射比则很低，既可保证良好的采光性，又可避免光污染现象，将成为节能建筑玻璃发展的重点。
兆民玻璃智能化深加工工业互联网平台项目、智能化玻璃深加工工厂将完全改变传统玻璃深加工模式，使复杂、繁重、间隔周期大的玻璃产品，变成从玻璃原片库存开始系统化、规范化，高效率的一气呵成为玻璃成品，具有以下技术和管理优势：（1）生产效率高--- 从原片到中空玻璃成品，整个过程不落地，每道工序间可实现有序对接，不受产品尺寸差异影响，真正实现连续的自动化生产，产能大幅的提高；（2） 成品率高--- 整个生产过程中，玻璃可不落地不堆垛不倒架，使产品在加工过程中的损伤几率大大降低；（3） 安全性高--- 整套系统现场工作员工人数在12-30人之间（根据不同产能配置要求），全自动的加工模式，使工人最大程度的减少与玻璃的接触，从而降低工人在作业期间的受伤概率；（4） 生产成本低 ---近年来人工成本不断增加，传统深加工企业年产能在100万m2中空玻璃的，生产作业人员一般为200人以上而智能化连续玻璃深加工系统人员一般为50人左右（按2班/天）.整个过程不落架，可大量节省周转架；（5）生产过程控制精准--- 各个机台配有破损反馈界面，可以选择何时补片，实时生产信息反馈，办公室管理人员可以实时查询生产情况；（6）生产计划实施准确---计划人员可以提前排产，生产优化，并在生产过程中可进行动态调整，全自动系统软件可对生产过程精确控制，最大程度确保交货周期以及客户提出的交货次序；（7）占地面积小---传统深加工企业年产能在100万m2中空玻璃的，生产占地面积一般不小于20000m2，智能化连续玻璃深加工系统占地面积仅需6000 m2。
项目的建设完全改变传统玻璃深加工模式的智能化玻璃深加工工厂项目，属国内首创，居国内领先水平。
4.平台建设内容
智能化玻璃深加工工厂管理系统的项目管理信息系统，包括云端供应链系统、派尔玻璃ERP管理信息系统、车间执行（EMS）系统等三部分。各系统部分有机结合组成完整的智能化玻璃深加工工厂管理信息系统，形成智能玻璃深加工工厂的完整流程体系。系统包括云端供应链子系统、计划与调度子系统、切割管理子系统、切割子系统、磨边执行子系统（含多机调度）、摩边多机调度系统、钢化执行子系统、中空执行子系统、夹层执行子系统、场外管理、信息展示系统、车间执行（EMS）系统等十二个功能模块。实现：（1）Web接单、微信接单、线上支付、线上服务；（2）销售订单、销售发货、收款客户往来账、采购与采购往来账、仓库管理；（3）生产计划、计划执行、数据采集、设备数据采集、设备保养；（4）产量统计、考勤。通过“派尔玻璃ERP系统”的应用将销售、生产、仓库、财务等各环节全部串联，进行精细化的管理，以系统为轴心，开展各项工作，全面提高销售、生产效率及管理水平。1）重点解决办公室快速、准确开单、打发货单、优化套打标签提高办公效率。2）系统自带双算法核心优化软件，优化和切割设备结合，大大的提高产量，节省效率。3）生产部合理安排生产计划，更合理的安排主要生产计划工作。避免乱安排无序的工作；4）流程化管理，车间每道工序流程更加清晰，也是企业管理的重中之重。5）实时掌握车间生产进度，便于其他部门了解订单生产情况，便于维护好客户形象。6）仓库材料出入清晰，采购更加稳健。减少材料的浪费，统计大板总的利用情况。7）财务对账省时、省力。减少财务对账的错误，更好的安排催款计划，了解欠款信息。8）解决车间快速准确补片，防止玻璃错补漏补，重复生产等问题。9）车间采用无线可移采集系统，解决工程单和散单自动报产量的问题。10）解决成品库或者发货中报次破的问题；11）解决班组产量汇总，方便核算计件工资等问题。可以细分到每个工人的产量。12）车间责任监控，可以防止工人相互推卸责任，对破损的玻璃责任到人。13）解决中空配片和优化率矛盾的问题，循环优化。
目前项目管理信息系统包括云端供应链系统、派尔玻璃ERP管理信息系统、车间执行（EMS）系统等三部分均处于委托开发和平台测试阶段。
5.关键技术装备应用情况
5.1项目已连接工业设备 38 台/套
5.2平台已连接的开发集成工业APP数量 12 个
项目管理信息系统包括云端供应链系统、派尔玻璃ERP管理信息系统、车间执行（EMS）系统等。包括云端供应链、计划与调度、切割管理、切割、磨边执行（含多机调度）、摩边多机调度、钢化执行、中空执行、夹层执行、场外管理、信息展示系统、车间执行（EMS）系统等12个子系统功能模块。
5.3平台包括的工业机理模型、微服务组件数量3个
本工业互联网平台项目管理信息系统包括云端供应链系统、派尔玻璃ERP管理信息系统、车间执行（EMS）系统三个分系统独立承担业务机理并相互连接，分别承担：1)Web接单、微信接单、线上支付、线上服务；2)销售订单、销售发货、收款客户往来账、采购与采购往来账、仓库管理；3)生产计划、计划执行、数据采集、设备数据采集、设备保养；4)产量统计、考勤；5）切割管理、切割、磨边执行（含多机调度）、摩边多机调度、钢化执行、中空执行、夹层执行、场外管理、信息展示系统、车间执行（EMS）系统等业务机理。系统整体系统通过“派尔玻璃ERP系统”的应用将销售、生产过程、仓库、财务等各环节全部串联，进行精细化管理。
5.4平台已连接服务企业13个
截止目前，平台已连接服务区域内企业13个：（1）服务本公司智能工厂，实现：1)Web接单、微信接单、线上支付、线上服务；2)销售订单、销售发货、收款客户往来账、采购与采购往来账、仓库管理；3)生产计划、计划执行、数据采集、设备运行控制、设备数据采集、设备保养；4)产量统计、考勤；通过“派尔玻璃ERP系统”的应用将销售、生产、仓库、财务等各环节全部串联，进行精细化的管理。（2）服务主要原材料供应商5家，主要通过互联网平台远程登录接受订单信息及发货、在途、入库质量检验，售后服务信息等；其中1家为贸易型服务企业。（3）目前已服务7家主要客户，主要通过互联网平台远程登录下达订单信息及接受发货、在途、入库质量检验，售后服务信息等。
6.该平台建设的技术指标
本项目关键技术包括：（1）系统集成技术；（2）自动化数据采集技术，包括传感器和机器视觉的应用技术；（3）玻璃模片的自动化传输技术；（4）自动传输工艺与装置技术；（5）机器人（机械手）在智能化玻璃深加工过程的应用技术。（6）智能玻璃钢化系统的自动化控制及与智能玻璃工厂自动化链接的工艺技术，关键是玻璃钢化炉进料、出料装置设计开发技术等。
项目主要研究内容、技术难点包括：（1）智能化玻璃深加工流水线布置规划研究。智能化玻璃深加工流水线布局，生产各环节自动传输工艺与装置，生产节拍协调性研究；（2）系统集成技术研究。经过系统集成技术和软件定制开发，打通个类软件系统的数据传输和连接，保证云端供应链系统、派尔玻璃ERP管理信息系统、车间执行（EMS）系统的有机协调应用，将销售、生产、仓库、财务等各环节全部串联，进行精细化的管理，以系统为轴心，开展各项工作，全面提高销售、生产效率及管理水平。（3）自动化数据采集技术应用研究。智能化玻璃深加工工厂的关键技术是通过应用各种传感器技术、机器视觉等成熟技术，实现各工艺环节的生产质量数据自动化采集，以及通过对自动采集数据的动态分析反馈控制各流程设备的生产动态。（4）云端供应链系统、派尔玻璃ERP管理信息系统各环节过程控制技术研究。通过云端供应链系统、派尔玻璃ERP管理信息系统实现公司有序运行、节约成本、提高效率的前提是设置合理的过程控制节点，通过各节点设置的前置审批程序保证产供销、人财物的合理调配；同时研究节点审批的有效性和动态合理性，通过动态提示、远程控制、权限管理等技术提高管理效率。（5）机器人（机械手）在智能化玻璃深加工过程的应用技术研究。通过对智能化玻璃深加工工艺环节的深度研究，探索机器人（机械手）在智能化玻璃深加工过程的应用技术，通过委托开发、联合研究，定制设计具有自主知识产权、适合本项目应用，且具有推广前景的机器人（机械手）系统。（6）智能玻璃钢化钢化炉进出料自动化装置设计技术研究。智能玻璃钢化系统（LD-A2850T3）的自动化控制及与智能玻璃工厂自动化链接的工艺技术，重点研发玻璃钢化炉进料、出料装置的研究，相关研发已取得8项实用新型授权专利，包括①一种高压釜釜口的进出料装置ZL201921256698.8；②一种双高压釜的釜口进出料装置ZL201921256712.4；③一种双高压釜的新型釜口进出料装置ZL201921256718.1；④一种轨道切换机构ZL201921256761.8；⑤一种用于玻璃运输车的轨道切换装置ZL201921256886.0；⑥一种玻璃运输轨道车ZL201921256889.4；⑦一种高压釜釜口的进出料系统ZL201921256931.2；⑧一种玻璃的原料仓储系统ZL201921258247.8等。
7.该平台应用的经济性分析
玻璃智能化深加工工业互联网平台开发项目，项目的实施有助于促进杭嘉湖地区玻璃建材产业整合升级，增强市场竞争力。本项目的实施，将促进新产品研发和产业化，进一步扩大高技术产品的产能，提升公司工艺装备水平，促进玻璃建材产业的“机器换人”和节能减排，可对杭嘉湖地区产业的整合升级和产品结构调整产生示范效应，增强当地玻璃建材产业的市场竞争力。
根据项目产品的特点，及对市场的预测分析，综合企业的实际情况，本项目产品销售价格根据市场和企业实际销售情况确定，目前加权平均价格在151.69万元/m2（含税），达产后年营业收入21540万元（含税）。经项目经济可行性分析，项目达产后预计年销售收入18410.26万元，实现利润总额4102.84万元，税收2767.33万元（含增值税及附加），新增税后利润3077.13万元。
项目与传统玻璃深加工工厂比较，单位投资额可实现销售收入提高约200％；综合投资收益率达到50％，比传统玻璃深加工工厂提高6倍，达到了预期的技术经济目标。2020年度本项目开始试运行，当年实现主营业务收入3692.44万元，实缴税金33.85万元，实现利润总额91.11万元。2021年度，公司实现销售收入7118.69万元，实现利润总额437.31万元，实缴税金6.01万元，随着销售范围扩大和客户关系积累，公司生产能力和经济效益将进一步释放。
8.结束语
以上平台、项目研究成果主要是在引进成熟技术的基础上，通过系统集成和应用化定制完成形成的专用技术，以及在智能玻璃钢化钢化炉进出料自动化装置、玻璃自动化传输轨道机构、玻璃原料自动化仓储系统等方面设计开发部分实用型工艺装置技术。项目技术主要应用与本项目的建设。在本项目实用验证成熟后，可以整理形成专利技术、著作权并进行推广。项目技术先进、信息化智能化程度高、资源集约、经济和社会效益显著，符合高新技术产业和战略性新兴产业的发展方向。今后，该工业互联网平台下一步发展计划与努力优化、提升的方向主要几个方面：（1）智能工厂管理信息系统升级优化，提升管理效率和运行效率；（2）拓展云上智慧工厂范围，重点在云端供应链子系统的应用拓展，包括拓展云端供应链系统功能，拓展上下游客户群体，拓展晚上采购和销售业务规模；（3）向同行业企业进行技术转让和联网运行业务，拓展智能玻璃工厂管理信息系统工业互联网平台的应用范围和平台价值。
作者简介：冯笑飞（1977.9出生）、女，籍贯（浙江杭州）、现任浙江兆民玻璃技术有限公司监事兼副总经理职务，研究方向（智能化深加工工业互联网平台管理及智能化玻璃高新技术企业经营）。