一、應用企業(yè)簡況
機科發(fā)展科技股份有限公司（簡稱“機科股份”），是國務院國有資產(chǎn)監(jiān)督管理委員會直接監(jiān)管的中央大型科技企業(yè)集團機械科學研究總院集團有限公司（原機械科學研究總院）的控股公司。機科股份于2002年5月由機械科學研究總院發(fā)起設立，注冊資本9000萬元人民幣，是國家級高新技術(shù)企業(yè)，擁有國內(nèi)唯一從事以有機固廢生物處理處置為目標的省部級工程研究中心“機械工業(yè)有機固廢生物處理與資源化利用工程技術(shù)研究中心（英文縮寫OWTR）”，
2019年4月機科股份獲批“北京市企業(yè)技術(shù)中心”。
機科股份全面通過ISO9001、ISO14001、OHSAS18001認證體系，擁有工程咨詢乙級資質(zhì)、機電設備安裝和施工等資質(zhì)。擁有1項國家重點新產(chǎn)品、1項北京市重點新產(chǎn)品，獲得省部級以上各類科技成果30項。擁有有效專利90項，其中發(fā)明專利28項，實用新型專利62項；擁有軟件著作權(quán)42項。公司主持或參與的國家智能制造項目共27項，主持或參與的國家和行業(yè)標準共20余項。
機科股份財務狀況良好，經(jīng)濟效益穩(wěn)步增長。2018年度，公司實現(xiàn)營業(yè)收入28,442.91萬元，同比增長7.96%； 2019年度，公司實現(xiàn)營業(yè)收入30,038.89萬元，同比增長5.61%。
機科股份由機械科學研究總院轉(zhuǎn)制而來，擁有優(yōu)秀的人力資源和濃厚的技術(shù)底蘊，在近十年的科研探索與產(chǎn)品生產(chǎn)實踐過程中，已培養(yǎng)形成了以中高級企業(yè)經(jīng)營管理人員、高級技術(shù)研究與開發(fā)人員、高級復合型專業(yè)技術(shù)人員和高技能人員為代表的優(yōu)秀人才隊伍。有國家級突出貢獻中青年專家2人，享受政府特貼專家12人，“百千萬人才工程”國家級人選2人，正高級工程師27人，高級工程師36人，工程師50人,助理工程師60人,博士5人，碩士76人。
機科股份已成為全國領(lǐng)先的智能高端制造裝備和整體解決方案供應商。2018年6月被工信部評為第一批符合《工業(yè)機器人行業(yè)規(guī)范條件》的15家企業(yè)之一；2017年11月成為符合智能制造系統(tǒng)解決方案供應商規(guī)范條件單位；2018年10月被北京市評為第一批智能制造系統(tǒng)解決方案供應商、北京市智能制造核心技術(shù)裝備供應商。2019年《基于人工智能的工業(yè)移動機器人（AGV）產(chǎn)品》入圍工信部新一代人工智能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新重點任務入圍揭榜單位。
機科股份主要從事智能高端制造裝備及系統(tǒng)集成和環(huán)保設備與工程的設計、研發(fā)和銷售兩大類業(yè)務。業(yè)務領(lǐng)域涉及鐵路、船舶、航空航天和其他運輸設備制造業(yè)、通用設備制造業(yè)、專用設備制造業(yè)、汽車制造業(yè)等國民經(jīng)濟命脈的重要行業(yè)和關(guān)鍵領(lǐng)域。公司在智能制造裝備的典型產(chǎn)品和技術(shù)有移動機器人技術(shù)、自動檢測與分選技術(shù)和機器人應用技術(shù)等，均已達到國際先進、國內(nèi)領(lǐng)先水平。
機科股份主要從事智能高端制造裝備及系統(tǒng)集成和環(huán)保設備與工程的設計、研發(fā)和銷售兩大類業(yè)務。業(yè)務領(lǐng)域涉及鐵路、船舶、航空航天和其他運輸設備制造業(yè)、通用設備制造業(yè)、專用設備制造業(yè)、汽車制造業(yè)等國民經(jīng)濟命脈的重要行業(yè)和關(guān)鍵領(lǐng)域。公司在智能制造裝備的典型產(chǎn)品和技術(shù)有移動機器人技術(shù)、自動檢測與分選技術(shù)和機器人應用技術(shù)等，均已達到國際先進、國內(nèi)領(lǐng)先水平。
在醫(yī)藥領(lǐng)域，近年來機科股份持續(xù)研究與創(chuàng)新，承擔國家攻關(guān)任務，滿足行業(yè)轉(zhuǎn)型升級需求，為企業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化制造提供了智能化、自動化車間成套物流技術(shù)裝備和系統(tǒng)解決方案，今年來服務的客戶有北京同仁堂健康藥業(yè)有限公司、北京同仁堂科技有限公司、江中制藥、麗珠制藥、西安楊森等制藥企業(yè)，實現(xiàn)了中醫(yī)藥制造過程中車間成套物流技術(shù)裝備的集成化應用，起到了良好的示范作用，獲得了該行業(yè)充分認可和贊同，國家領(lǐng)導人多次到這些企業(yè)參觀考察，形成了行業(yè)集成應用案例的名片。
二、案例基本情況
本案例是基于2016年獲批工信部智能制造綜合標準化與新模式應用項目建設基礎，我公司機科股份作為系統(tǒng)集成商和核心物流技術(shù)裝備供應商，案例緊密圍繞《中國制造2025》中生物醫(yī)藥重點領(lǐng)域，同時面向我國傳統(tǒng)的藥品制造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級需求，開展中醫(yī)藥產(chǎn)品的智能工廠集成創(chuàng)新與智能制造新模式的探索與示范。通過本項目的實施，建成能夠生產(chǎn)口服液、粉劑、膠囊等多種不同包裝形式的產(chǎn)品，年生產(chǎn)能力達80萬箱的中醫(yī)藥產(chǎn)品智能化工廠，為我國高端智能成套裝備及先進的智能制造模式在中醫(yī)藥行業(yè)更為廣泛的推廣應用樹立典范。
基于本案例在中醫(yī)藥智能工廠的新模式探索與推廣應用，實現(xiàn)中醫(yī)藥產(chǎn)品的設計、工藝、制造、檢測、物流等全生命周期的智能化提升，大大提高我國中醫(yī)藥行業(yè)的智能制造水平，推動中醫(yī)藥制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級。
本案例建設內(nèi)容包括中醫(yī)藥產(chǎn)品原輔料快速準備、環(huán)境凈化裝備、制劑生產(chǎn)、自動化包裝、智能化物流及倉儲系統(tǒng)、制造過程現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與可視化系統(tǒng)、數(shù)字化集中監(jiān)控系統(tǒng)、企業(yè)資源計劃（ERP）系統(tǒng)等。
三、案例實施方案
本案例重點攻克高參數(shù)自動化立體倉庫、車間成套物流裝備（移動AGV機器人）、六關(guān)節(jié)搬運機器人、高速堆垛機、智能分揀機、高速托盤輸送機等核心智能制造裝備，建立中醫(yī)藥產(chǎn)品智能制造工廠互聯(lián)互通網(wǎng)絡架構(gòu)與信息模型、中醫(yī)藥產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)中醫(yī)藥產(chǎn)品制造過程現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與可視化，建立面向信息集成的中醫(yī)藥產(chǎn)品制造大數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)MES、PLM和ERP協(xié)同的中醫(yī)藥產(chǎn)品智能工廠管控系統(tǒng)，促進自動化物流信息系統(tǒng)的集成；實現(xiàn)中醫(yī)藥產(chǎn)品從原輔料準備、前處理到后續(xù)多劑型制劑、包裝、物流倉儲、分揀配送等全過程自動化生產(chǎn)，實現(xiàn)全過程的實時質(zhì)量監(jiān)控與可追溯。
3.1、項目技術(shù)方案
中醫(yī)藥產(chǎn)品制造過程主要包含藥品前期生產(chǎn)部分、內(nèi)包裝前關(guān)鍵工藝、內(nèi)包裝、二次包裝（外包裝）、裝箱等。通過基于二維碼、RFID標識的產(chǎn)品追蹤系統(tǒng)，溫度、濕度、氣壓等傳感器，在線測量設備等自動化信息采集裝置獲取中醫(yī)藥產(chǎn)品制造過程、物料倉儲、車間環(huán)境等生產(chǎn)系統(tǒng)狀態(tài)；通過CPS平臺通訊、計算及控制能力實現(xiàn)生產(chǎn)對象信息物理融合和交互操作，支撐生產(chǎn)和物流系統(tǒng)的智能化；通過大數(shù)據(jù)平臺知識挖掘和專家系統(tǒng)實現(xiàn)中醫(yī)藥品生產(chǎn)工藝的持續(xù)優(yōu)化和創(chuàng)新，并實現(xiàn)生產(chǎn)管理決策的智能化。
3.2、中醫(yī)藥產(chǎn)品智能生產(chǎn)裝備
智能成型分裝制藥設備：如壓片機，壓力參數(shù)根據(jù)具體品種設置，壓片過程中可自動采集壓力，反饋并調(diào)整，或報警；如多列粉劑顆粒包裝機：分裝過程中可自動稱量，反饋并調(diào)整，或報警；如口服液灌裝機：灌封過程中可自動檢測裝量和密封性，反饋并調(diào)整，或剔除；
智能包裝生產(chǎn)線：對不合格包裝品進行檢測剔除，對標簽條碼進行檢測剔除，使用裝箱機器人和碼垛機器人，實現(xiàn)柔性化生產(chǎn)。
智能凈化廠房：使用各類傳感器，采集溫濕度、塵埃粒子等參數(shù)，并與設定值對比，自動調(diào)整相關(guān)控制器，以達到標準，或進行報警。
3.3、高參數(shù)自動化立體倉庫
高參數(shù)自動化立體倉庫主要由包材庫、成品庫、中間產(chǎn)品庫、中藥材原輔料庫、陰涼原輔料庫、中藥飲片藥材庫、貴細品庫、成品在檢庫、經(jīng)銷產(chǎn)品庫，各倉庫采用由單元式貨架構(gòu)成，通過高速堆垛機方式實現(xiàn)物品的自動出入庫操作。各個倉庫之間通過高速托盤輸送機實現(xiàn)各種物品的出入庫輸送，不同種類和規(guī)格的物品通過自動信息識別后，在庫端經(jīng)高速托盤輸送機分配至對應的自動化立體倉庫，然后由輕型高速堆垛機放入指定貨位。自動化立體倉庫包含雙伸位堆垛機及單伸位堆垛機。
3.4、車間物流成套裝備
本案例車間物流智能化成套裝備即移動搬運機器人（AGV）可直接與立體倉庫銜接，接受搬運作業(yè)命令，利用各種自動導引方式選擇合理的運行路線和速度在一定范圍內(nèi)進行搬運作業(yè)，遇障礙物可自行停車等待或繞行。車間物流智能化成套裝備包括AGV控制管理系統(tǒng)，AGV自動導引車，在線自動充電系統(tǒng)，AGV監(jiān)控信息系統(tǒng)及接口軟件組成。
3.5、智能化軟件系統(tǒng)
3.5.1、中醫(yī)藥產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)
中醫(yī)藥產(chǎn)品數(shù)據(jù)主要包括產(chǎn)品在生產(chǎn)全流程中涉及的原輔料、包裝材料、工藝、資源、過程等數(shù)據(jù)，利用分層思想開發(fā)中醫(yī)藥產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)功能間的內(nèi)聚性，系統(tǒng)分成基礎設施、數(shù)據(jù)平臺、數(shù)據(jù)模型層、數(shù)據(jù)分析層和展現(xiàn)層五層組成。
?基礎設施層是中醫(yī)藥產(chǎn)品智能制造車間的映像，作為數(shù)據(jù)源為本系統(tǒng)提供原始數(shù)據(jù)（Raw Data）來源。
?數(shù)據(jù)平臺層存儲從數(shù)據(jù)源中獲得的大量產(chǎn)品數(shù)據(jù)，包括生產(chǎn)數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)等。著眼于產(chǎn)品數(shù)據(jù)追溯需求，需要對大量的生產(chǎn)過程、統(tǒng)計分析、管理數(shù)據(jù)進行有效的存儲、使用和管理。
?數(shù)據(jù)模型層對中醫(yī)藥產(chǎn)品智能制造工廠內(nèi)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一描述。針對存儲的藥品原輔料、包裝材料、工藝數(shù)據(jù)進行抽象組織，提供統(tǒng)一描述接口和模式，實現(xiàn)對中醫(yī)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的統(tǒng)一建模，實現(xiàn)各車間信息互聯(lián)互通。
?數(shù)據(jù)分析層通過對系統(tǒng)分析處理服務的包裝，為上層以及外部系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐。建立零部件結(jié)構(gòu)、部門科室、生產(chǎn)制造、質(zhì)量檢驗等不同主題的數(shù)據(jù)倉庫，提供數(shù)據(jù)查詢、跟蹤追溯等核心功能，同時提供相關(guān)數(shù)據(jù)挖掘算法，對中醫(yī)藥產(chǎn)品制造數(shù)據(jù)進行分析。
?展現(xiàn)層用于為終端客戶提供個性化的調(diào)用接口以及用戶的身份認證，是用戶可見的系統(tǒng)操作入口，同時本層也提供相關(guān)的數(shù)據(jù)可視化界面，直觀呈現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘與分析結(jié)果。
3.5.2、中醫(yī)藥產(chǎn)品制造過程現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與可視化
整個中醫(yī)藥產(chǎn)品智能化生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集及可視化實施技術(shù)方案。分為設備/生產(chǎn)線級、車間級和智能化工廠三個級別層次，各種智能傳感器主要配置在第一層次，第二、三層次主要集中于互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊方式的選擇與應用，實現(xiàn)方案如圖7所示。
3.5.3、面向信息集成的中醫(yī)藥產(chǎn)品制造大數(shù)據(jù)平臺
針對中醫(yī)藥產(chǎn)品生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的多源異構(gòu)特點，基于Apache Hadoop HDFS建立分布式文件系統(tǒng)，形成大數(shù)據(jù)存儲集群。整個平臺由通用預處理層，數(shù)據(jù)倉庫層和專用算法層三層組成。通過多源數(shù)據(jù)整合方法，將生產(chǎn)現(xiàn)場不同來源的數(shù)據(jù)與MES、ERP、PLM等生產(chǎn)管理軟件融合。對結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，通過將其放入到HBase中，通過按列存儲的方式，每一列單獨存放；對于非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，將其放置在HDFS當中。通過對不同的篩選和生產(chǎn)線上機臺數(shù)據(jù)的預處理，剔除冗余數(shù)據(jù)；從而為后續(xù)分析、高層應用和用戶界面提供標準化、可靠、可復用的數(shù)據(jù)資源。
四、案例實施效果
本案例的實施，從開土動工到目前投入運營，歷經(jīng)4年時間，實施效果主要體現(xiàn)以下三個方面：
1)通過數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化技術(shù)的充分運用，生產(chǎn)裝備的生產(chǎn)效率大幅提升，產(chǎn)品質(zhì)量進一步提高。
2)通過集成應用高參數(shù)立體倉庫、車間成套物流裝備、自動化分揀系統(tǒng)等，智能物流應用水平大幅度的提高。
3)通過應用生產(chǎn)管控系統(tǒng)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理平臺、制造大數(shù)據(jù)平臺、倉庫管理系統(tǒng)WMS（含WCS）等軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的數(shù)字化、透明化管理，實現(xiàn)了產(chǎn)品數(shù)據(jù)的管理和追蹤。
通過本案例的推廣應用，最終實現(xiàn)了生產(chǎn)效率提升25%，運營成本降低21.3%，產(chǎn)品不良率降低25%，單位產(chǎn)值能耗降低30.2%，產(chǎn)品升級周期縮短31.5%。
五、案例推廣
在醫(yī)藥行業(yè)，機科股份近年來先后為西安楊森、麗珠藥業(yè)、江中制藥、華東藥業(yè)、輝瑞制藥、上海君實等典型醫(yī)藥企業(yè)提供了整體解決方案及車間成套物流系統(tǒng)，獲得了該行業(yè)充分認可和贊同，國家領(lǐng)導人多次到這些企業(yè)參觀考察，形成了行業(yè)集成應用案例的名片。
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