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1.應用數字孿生技術提升智能化生產水平 

我國玻璃纖維行業近年來發展迅速，但也存在著諸多問題。首先，玻璃纖維行業整體生產方式相對粗放、產品同質化嚴重、行業盈利能力不均，制約了中國復合材料的發展，復合材料的應用能力與國際先進水平相比有較大差距。其次，玻璃纖維的生產特點是大池窯連續化生產、產品種類繁多、工藝復雜，而近年來市場及客戶的結構性需求變化越來越快，企業生產計劃與客戶和市場之間缺乏靈活、高效的信息溝通機制，柔性制造能力有待提升。最后，全球化的發展既需要大量的制造、裝備、研發等技術人員給予快速、及時的響應和技術支持，又需要對核心裝備、控制、研發機密進行保密和掌控，傳統意義上的現場服務和支持將不可能滿足需求。因此，玻璃纖維行業迫切需要轉型升級，提升行業整體競爭能力，而智能制造的建設是行業轉型升級的重要手段和方法。

巨石智能制造項目結合玻璃纖維智能制造系統架構，對窯爐、拉絲機、絡紗機等核心生產設備進行3D仿真建模，在虛擬環境中重現制造工藝全過程、展現產品全生命周期，實現生產運營的數字化和智能化。通過搭建狀態感知、嵌入式計算、網絡通信和網絡控制等一攬子系統工程，巨石引入全流程物流系統、自運行機器人、低延時5G網絡等157項創新應用與技術，建成具有巨石特色的工業4.0工廠。

2.五年規劃  戰略先行 

巨石以打造“網絡化、數字化、智能化”的智能數字化工廠為目標，引入智能制造技術和綠色發展理念，投資百億元，在浙江桐鄉建造智能制造基地，規劃建設6條智能制造生產線。其中，基地在智能化方面的投資高達5.43億元，于2017年10月開工建設，2019年9月全部建成投產。

構建項目組織架構  保障項目有序推進 

巨石高度重視智能數字化工廠建設。為保障項目有序、高效推進，巨石成立項目領導小組，圍繞項目總體目標和工作任務，研究制定總體執行計劃，分解項目任務。從資金管理、管理協調、質量控制、技術研發、進度控制、跟蹤總結6個方面建立有效的運行機制。在人員配置方面，巨石視技術創新能力為企業發展的核心競爭力，在充分調動和培養自有技術人員的同時引進和聘用了一大批資深的技術人才，并牽頭與北京機械工業自動化研究所、西門子公司等具備成熟技術的機構和廠商聯合成立技術中心，實現產、學、研、用全面合作。

依托頂層設計  構建智能制造技術架構 

巨石玻璃纖維數字化工廠項目以二分廠202線為樣板線，以“部署MES框架”“多系統深度集成”“大數據深入應用”三個智能制造階段為頂層設計思路建設，從計劃源頭、過程協同、設備底層、資源優化、質量控制、決策支持、持續優化7個方面著手實現“七維”智能制造。這7個方面涵蓋了工業生產、經營的重要環節，實現全面的精細化、精準化、自動化、信息化、智能化管理與控制，通過底層設備的互聯互通、基于大數據分析的決策支持、可視化展現等技術手段，實現生產準備過程中的透明化協同管理、生產設備智能化的互聯互通、智能化的生產資源管理、智能化的決策支持、3D建模及仿真優化，從而全方位實現智能化的管理與控制。

智能制造項目涉及范圍廣、系統結構復雜、設備類型繁多。巨石作為項目建設方，充分利用自身對玻璃纖維行業的生產經驗優勢與技術，聯合其他單位充分合作，針對關鍵工藝開發與系統集成建設所涉及的各項核心難點問題，在基于大原則條件不變的前提下，制定分項研究子課題，確定攻關關鍵技術，層層分解落實。

研發玻璃纖維生產核心技術裝備及系統 

設計覆蓋生產全流程的智能物流輸送線。巨石結合自身玻璃纖維生產經驗，配合生產線結構及生產工藝，自主設計并建設了智能物流輸送線。這是貫穿整個玻璃纖維智能生產線的核心裝備，通過全自動智能化調度突破了產能擴容、效率提升、強度降低等諸多生產系統瓶頸。智能物流輸送線主要由拉絲物流輸送系統、原絲自動分配系統、爐前后智能小車系統、立體庫存儲系統、直接紗包裝調度系統、小板鏈傳送分揀系統、小車周轉返空系統、智能化視覺識別系統、中央控制調度系統組成，打通各個工序，實現了產品“原絲—烘制—絡紗—檢測—包裝—入庫”的全流程自動輸送，并可根據產品工藝執行對應的生產操作，使整體運轉效率提升28.6%。同時，巨石在關鍵區域設置的人機界面及對應的輔助操作控制終端，實現了現場故障查詢處理。通過工業互聯網技術的配合，維護人員可通過遠程終端，在車間內的任何區域內實現對現場設備的故障監控和診斷。重點包括以下幾個方面。

一是研發智能控制高熔化率窯爐。作為玻璃纖維生產的核心裝備，傳統窯爐受工藝限制，存在熔化部面積小、熔化率低、能耗極高的問題，能源成本一直在玻璃纖維生產成本中占據很大比例。

基于以上情況，巨石研發了基于碹頂燃燒技術的智能控制高熔化率窯爐，采用全新的窯爐和通路設計結構，利用增強玻璃液對流，提高燃燒效率和玻璃液質量；優化了大碹角度和結構，使胸墻高度下降將近50%、熔化部面積減少了28.08%、熔化率提高到3.0T/D×M2以上；綜合平衡窯爐各部位的壽命，加強保溫，降低能耗，窯爐壽命提高25%。

二是建立基于實時消耗的智能投料生產模式。連續性生產是玻璃纖維行業的一大特色，巨石智能制造項目通過自動化料庫與智能配料系統的集成，配合輸送管道、智能儀表，實現對窯頭料倉的狀態監測；根據原料消耗情況，自動完成按工藝配料、投料等工序，實現對儲罐狀態數據的實時監控、消耗趨勢預測；通過MES實時反饋原絲質量檢查、拉絲機開機率等數據，智能調整各原料成分比例，保證生產24小時連續穩定運行。

三是打造基于個性化定制的工藝數字化平臺。巨石玻璃纖維生產工藝的管理模式由集團統一管控，通過工藝數字化平臺下發，各生產基地自上而下地執行管理模式，建立了以拉絲、烘制、絡紗、短切、檢裝為基礎的工藝數據模板，并在此基礎上進行工藝參數和BOM數據填充，以不同的工藝關鍵字進行特點識別，打通生產制造執行與自動化的數據交互，最終確立了以產品、生產線、客戶三要素為分組條件的、面向客戶的定制化工藝路徑模式。巨石針對客戶的定制化工藝路徑模式，在確定產品和客戶的條件下，以數字化工藝進行生產規劃，在工廠、生產線、工序、生產裝備、工藝參數的數字化模型的基礎上，由MES統一對產品的工藝路線、工序安排、制造設備進行數據綁定；通過數字化模型對工藝方案進行分析，統一量產與研發的多種工藝生產并存，得到最優的工藝規劃方案，使工廠的生產模式向標準化的工藝建模方向發展。

四是開展基于主數據共享的信息系統集成。巨石以主數據管理（MDG）系統為基礎，遵循建設原則中的五個統一標準，即“統一軟件架構”“統一數據平臺”“統一報表工具”“統一編碼規則”“統一展示風格”，通過ERP系統、MES、WMS、質量系統、SRM系統、CRM系統的集成，從拉絲、短切等各工段及公用車間的控制系統中實時采集數據，以及從訂單、計劃、排產、質量等相關體系中采集數據、生成實時數據庫和關系數據，建立工廠、產品、工藝模型，直接從這些系統中讀取銷售、生產、設備、能耗、質量數據，并對各控制系統進行綜合組態，實現生產集中監控、銷售訂單全過程跟蹤、生產進度全程跟蹤、生產調度優化排程、產品質量管理追溯，并對生產計劃、質量、產量、能耗、物耗、設備、工藝等異常情況監控報警，以提高生產管理效率，改善生產質量；全面提升企業的資源配置優化、操作自動化、實時在線優化、生產管理精細化和智能決策科學化水平。

五是發揮頭部企業優勢，開展全產業鏈上下游協同模式。身為玻璃纖維行業的頭部企業，巨石一直致力于探索如何利用自身優勢，促進上下游企業形成資源的流動和信息的共享，共同打造合作、開放、共贏的資源互通平臺，促進全產業鏈的融合發展。目前，巨石通過SRM系統與上游核心大型工藝商開展系統對接，實現采購需求的數字化對接，采購進度實時可見，采購及時率可動態跟蹤，物資到貨可實時推送。同時，巨石配合基于國產商用密碼的電子簽章技術，實現采購合同的電子化，顯著提高了雙方的運營效率，尤其是在疫情后的復工復產期間，優勢凸顯。

巨石向下與典型客戶實現產品數據對接，客戶直接掃描產品包裝上的二維碼即可查看該產品的批次、型號、質量等相關信息，并且形成相關標準API接口，后續可支持客戶不斷接入。同時，巨石與物流公司、海關系統的數據打通，實現了物流信息實時傳輸、報關數據精準發送，極大地提高了業務的快速響應能力。

六是建立基于大數據的全流程工業數據中心。巨石玻璃纖維工業大數據中心是一個覆蓋整個集團生產運營的監控平臺，通過對生產各工序（窯爐、拉絲、化工、物流線、烘箱、立體庫、絡紗、短切、檢裝、制氈、織布）的實時采集數據進行抽取、清洗、聚類、挖掘等處理，結合數字工廠駕駛艙、生產關鍵數據看板等方式，形象展示企業生產、運營的關鍵指標，并可以對異常關鍵指標做預警和進一步分析。 

巨石通過對ERP、MES、QM等系統的數據整合挖掘，直觀監測企業運營情況，實現銷售訂單全過程跟蹤、生產進度全程跟蹤、產品質量全流程追溯，從而全面提升企業的資源配置優化、生產管理精細化和智能決策科學化水平，為集團各級管理層的決策提供數據支撐。

3.智能制造亮點及實施成效 

巨石的智能化工廠建設有以下亮點及成效。

一是應用數字孿生技術，提升智能化生產水平。巨石智能制造項目結合玻璃纖維智能制造系統架構，對窯爐、拉絲機、絡紗機等核心生產設備進行3D仿真建模，在虛擬環境中重現制造工藝全過程、展現產品全生命周期，實現生產運營的數字化和智能化。搭建狀態感知、嵌入式計算、網絡通信和網絡控制等一攬子系統工程，引入全流程物流系統、自運行機器人、低延時5G網絡等157項創新應用與技術，建成具有巨石特色的工業4.0智能工廠。

二是推動工業大數據運營，促進企業數字化轉型。巨石建成了玻璃纖維工業大數據中心，實時采集生產線各類管控信息1218項，高效率統計、評估、分析和處理超4萬點位數據，總結生產經驗算法、應用人工智能預判發展趨勢，為管理決策和專家診斷提供數據支撐。巨石借助數據接入服務（Data Ingestion Service，DIS），集成ERP、MES等系統，破解“自動化孤島”現象，實現決策層、管理層、執行層、設備層、控制層等內部平臺縱向全面貫通，與海關、銀行、保險、稅務、物流等外部平臺無縫銜接，實現運營、制造、控制三位一體，協同制造。

三是突出節能減排制造理念，形成可持續發展模式。巨石開發了碹頂燃燒節能技術，融合信息技術，建造智能控制的高熔化率窯爐，不僅提高了生產效率、改善了生產質量，而且能耗水平大幅下降，每噸紗能耗僅為0.34噸標煤。

巨石智能制造項目的建設包含了一系列先進的智能化新型裝備的研制和應用，其信息化和大數據分析等新一代信息技術應用都是創新型應用，形成了以網絡化、數字化等新技術為基礎，面向訂單的高效生產新模式，支撐玻璃纖維企業運營和管理模式變革，對玻璃纖維兩化深度融合發展起到引領和示范作用。巨石智能制造項目在生產運營方面實現了五大綜合指標：生產效率提高45.04%，生產成本降低20.37%，產品研發周期縮短48.15%，不良品率降低21.88%，能源利用率提高24.25%。巨石智能制造項目在技術方面完成了智能工廠總體設計、工藝流程的數字化建模及工廠互聯互通網絡架構與信息模型；實現了生產工藝仿真與優化、生產流程實時數據采集與可視化；建立了玻璃纖維工業大數據中心，實現現場數據與生產管理軟件信息集成。

“ 智能制造標桿這樣煉成” 

劉俊卿 特約撰稿人 

我國制造業正處在一個充滿挑戰同時又充滿希望的時代。剖析巨石集團的典型案例，學習示范企業的典型經驗，對推動中國制造向中國創造、中國質量、中國品牌轉變具有重要意義。

制造業數字化轉型既是企業抓住新一輪科技革命浪潮的要求，也是深化供給側結構性改革、夯實國民經濟發展基礎之需要。

“十三五”實施以來，國家相關部門多次就制造業數字化作出部署，推動制造業加速向數字化、網絡化、智能化發展。數據顯示，“十三五”期間，我國制造業數字化、智能化發展取得長足進步，試點示范項目生產效率平均提高45%、產品研制周期平均縮短35%、產品不良品率平均降低35%……

中國制造業智能化正在加速。在制造業領域，涌現出不少抓住科技革命機遇的企業，巨石集團是其中之一。作為業內領先的玻璃纖維專業制造商，巨石集團智能制造起步早、立意高、進展快。 2019年，巨石就已成為“全國智能制造標桿企業”和“浙江省智能工廠”。智能制造給巨石集團帶來了巨大的改變，生產效率提高45.04%，生產成本降低20.37%，產品研發周期縮短48.15%，不良品率降低21.88%，能源利用率提高24.25%……

觀察巨石集團數字化和智能化的進程不難發現,在我國玻璃纖維行業迫切需要轉型升級、行業整體競爭能力提升的背景下，巨石集團主動選擇了智能制造。通過創新實踐核心裝備、工藝流程和空間布局的數字化應用，突破了智能控制高熔化率窯爐、智能物流調度系統、玻璃成型智能控制系統、自動包裝物流線等關鍵技術，建成了具有巨石特色的工業4.0工廠和玻璃纖維行業首家工業大數據中心，實現了傳統產業向數字化、網絡化、智能化發展。

從外部環境看，新一代信息技術、生物技術、新材料、新能源等領域的新技術不斷獲得新突破，并與先進制造技術加快融合，為制造業高端化、智能化、綠色化提供了重要歷史機遇。巨石集團緊扣數字孿生應用、智能化生產、智慧化管理、協同化制造、綠色化制造、安全化管控、社會經濟效益等七大關鍵要素，結合實踐不斷創新，最終取得了成功。 

在百年未有之大變局之下，我國制造業正處在一個充滿挑戰同時又充滿希望的時代。《“十四五”智能制造發展規劃》提出，到2025年，我國70%的規模以上制造業企業基本實現數字化、網絡化，建成500個以上引領行業發展的智能制造示范工廠。這意味著，我國智能制造有了明確的新目標。而剖析巨石集團的典型案例，學習示范企業的典型經驗，對推動中國制造向中國創造、中國質量、中國品牌轉變具有重要意義。