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，是國家級高新技術企業(yè)，擁有國內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、機電設備安裝和施工等資質。擁有1項國家重點新產品、1項北京市重點新產品，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，經濟效益穩(wěn)步增長。2018年度，公司實現營業(yè)收入28,442.91萬元，同比增長7.96%； 2019年度，公司實現營業(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制而來，擁有優(yōu)秀的人力資源和濃厚的技術底蘊，在近十年的科研探索與產品生產實踐過程中，已培養(yǎng)形成了以中高級企業(yè)經營管理人員、高級技術研究與開發(fā)人員、高級復合型專業(yè)技術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裝備供應商。2019年《基于人工智能的工業(yè)移動機器人（AGV）產品》入圍工信部新一代人工智能產業(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)等國民經濟命脈的重要行業(yè)和關鍵領域。公司在智能制造裝備的典型產品和技術有移動機器人技術、自動檢測與分選技術和機器人應用技術等，均已達到國際先進、國內領先水平。
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)等國民經濟命脈的重要行業(yè)和關鍵領域。公司在智能制造裝備的典型產品和技術有移動機器人技術、自動檢測與分選技術和機器人應用技術等，均已達到國際先進、國內領先水平。
在醫(yī)藥領域，近年來機科股份持續(xù)研究與創(chuàng)新，承擔國家攻關任務，滿足行業(yè)轉型升級需求，為企業(yè)實現數字化制造提供了智能化、自動化車間成套物流技術裝備和系統(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)，實現了中醫(yī)藥制造過程中車間成套物流技術裝備的集成化應用，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)藥重點領域，同時面向我國傳統(tǒng)的藥品制造企業(yè)轉型升級需求，開展中醫(yī)藥產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，建成能夠生產口服液、粉劑、膠囊等多種不同包裝形式的產品，年生產能力達80萬箱的中醫(yī)藥產品智能化工廠，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，實現中醫(yī)藥產品的設計、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)產業(yè)結構升級。
本案例建設內容包括中醫(yī)藥產品原輔料快速準備、環(huán)境凈化裝備、制劑生產、自動化包裝、智能化物流及倉儲系統(tǒng)、制造過程現場數據采集與可視化系統(tǒng)、數字化集中監(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自動化立體倉庫、車間成套物流裝備（移動AGV機器人）、六關節(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)藥產品智能制造工廠互聯互通網絡架構與信息模型、中醫(yī)藥產品數據管理系統(tǒng)，實現中醫(yī)藥產品制造過程現場數據采集與可視化，建立面向信息集成的中醫(yī)藥產品制造大數據平臺，實現MES、PLM和ERP協(xié)同的中醫(yī)藥產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；實現中醫(yī)藥產品從原輔料準備、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，實現全過程的實時質量監(jiān)控與可追溯。
3.1、項目技術方案
中醫(yī)藥產品制造過程主要包含藥品前期生產部分、內包裝前關鍵工藝、內包裝、二次包裝（外包裝）、裝箱等。通過基于二維碼、RFID標識的產品追蹤系統(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)藥產品制造過程、物料倉儲、車間環(huán)境等生產系統(tǒng)狀態(tài)；通過CPS平臺通訊、計算及控制能力實現生產對象信息物理融合和交互操作，支撐生產和物流系統(tǒng)的智能化；通過大數據平臺知識挖掘和專家系統(tǒng)實現中醫(yī)藥品生產工藝的持續(xù)優(yōu)化和創(chuàng)新，并實現生產管理決策的智能化。
3.2、中醫(yī)藥產品智能生產裝備
智能成型分裝制藥設備：如壓片機，壓力參數根據具體品種設置，壓片過程中可自動采集壓力，反饋并調整，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，反饋并調整，或剔除；
智能包裝生產線：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，實現柔性化生產。
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，并與設定值對比，自動調整相關控制器，以達到標準，或進行報警。
3.3、高參數自動化立體倉庫
高參數自動化立體倉庫主要由包材庫、成品庫、中間產品庫、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、經銷產品庫，各倉庫采用由單元式貨架構成，通過高速堆垛機方式實現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)藥產品數據管理系統(tǒng)
中醫(yī)藥產品數據主要包括產品在生產全流程中涉及的原輔料、包裝材料、工藝、資源、過程等數據，利用分層思想開發(fā)中醫(yī)藥產品數據管理系統(tǒng)。根據系統(tǒng)功能間的內聚性，系統(tǒng)分成基礎設施、數據平臺、數據模型層、數據分析層和展現層五層組成。
?基礎設施層是中醫(yī)藥產品智能制造車間的映像，作為數據源為本系統(tǒng)提供原始數據（Raw Data）來源。
?數據平臺層存儲從數據源中獲得的大量產品數據，包括生產數據、質量數據等。著眼于產品數據追溯需求，需要對大量的生產過程、統(tǒng)計分析、管理數據進行有效的存儲、使用和管理。
?數據模型層對中醫(yī)藥產品智能制造工廠內數據進行統(tǒng)一描述。針對存儲的藥品原輔料、包裝材料、工藝數據進行抽象組織，提供統(tǒng)一描述接口和模式，實現對中醫(yī)產品數據的統(tǒng)一建模，實現各車間信息互聯互通。
?數據分析層通過對系統(tǒng)分析處理服務的包裝，為上層以及外部系統(tǒng)提供數據支撐。建立零部件結構、部門科室、生產制造、質量檢驗等不同主題的數據倉庫，提供數據查詢、跟蹤追溯等核心功能，同時提供相關數據挖掘算法，對中醫(yī)藥產品制造數據進行分析。
?展現層用于為終端客戶提供個性化的調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的數據可視化界面，直觀呈現數據挖掘與分析結果。
3.5.2、中醫(yī)藥產品制造過程現場數據采集與可視化
整個中醫(yī)藥產品智能化生產過程數據采集及可視化實施技術方案。分為設備/生產線級、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網數據通訊方式的選擇與應用，實現方案如圖7所示。
3.5.3、面向信息集成的中醫(yī)藥產品制造大數據平臺
針對中醫(yī)藥產品生產現場數據的多源異構特點，基于Apache Hadoop HDFS建立分布式文件系統(tǒng)，形成大數據存儲集群。整個平臺由通用預處理層，數據倉庫層和專用算法層三層組成。通過多源數據整合方法，將生產現場不同來源的數據與MES、ERP、PLM等生產管理軟件融合。對結構化數據，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；對于非結構化的數據，將其放置在HDFS當中。通過對不同的篩選和生產線上機臺數據的預處理，剔除冗余數據；從而為后續(xù)分析、高層應用和用戶界面提供標準化、可靠、可復用的數據資源。
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4年時間，實施效果主要體現以下三個方面：
1)通過數字化、網絡化、智能化技術的充分運用，生產裝備的生產效率大幅提升，產品質量進一步提高。
2)通過集成應用高參數立體倉庫、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)通過應用生產管控系統(tǒng)、產品數據管理平臺、制造大數據平臺、倉庫管理系統(tǒng)WMS（含WCS）等軟件系統(tǒng)，實現了生產過程的數字化、透明化管理，實現了產品數據的管理和追蹤。
通過本案例的推廣應用，最終實現了生產效率提升25%，運營成本降低21.3%，產品不良率降低25%，單位產值能耗降低30.2%，產品升級周期縮短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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