长飞公司：打破国际垄断建成一流光纤智能工厂

　　长飞光纤光缆股份有限公司（以下简称长飞公司）始建于1988年5月，是目前全球最大的光纤预制棒、光纤、光缆产品和综合解决方案供应商之一。通过自主研发攻关，长飞公司成为全球唯一一家掌握三种主流预制棒制备技术的企业，并在产业链的核心环节⸺预制棒制造领域形成了巨大的技术和成本优势。2020年前三季度，长飞公司实现营业收入54.42亿元、净利润4.06亿元。

　　长飞公司自主研发光纤预制棒和光纤制造核心工艺装备，不但打破了国外的技术垄断，还实现了基于智能制造的制备技术的全面超越，其在潜江建成的预制棒及光纤智能制造单体工厂（以下简称智能工厂），开创性地在预制棒和光纤生产中采用智能工艺系统和大数据应用，实现了数据的自动预处理、在线工艺趋势控制、智能拟合、设备健康诊断和状态预测、工艺模拟及质量预测等功能。通过自动物流将离散工艺设备、分离车间系统整合连通，在全行业首次实现全流程预制棒工序间的自动装卸载和物流运输。

　　这一成就是如何达成的呢？建设智能工厂，长飞公司有自己的一套规划方案：

　　第一步：制定智能制造顶层设计

　　2016年开始，长飞公司制订了五大战略：国际化地域扩展、相关多元化、资本运营协同成长、棒纤维内涵增长、技术创新与智能制造。

　　长飞公司将技术创新与智能制造作为五大战略之一，并明确了智能制造的整体战略目标：1）有效地提高生产、物流和测试的自动化水平，降低用工需求；2）充分应用大数据分析工具和模拟仿真工具，在长飞公司“赋知”、“赋能”、“赋智”三层模型的各个层次上，由易到难，逐步提升智能化水平，驱动产品的稳定性和一致性提升，使产品的质量、成本和生产效率得到明显改进；3）通过模块化设计和软件算法，在保证设备效率提升的基础上实现客户化定制；4）加深知识与业务的融合度，提升公司的创新能力；5）实现横向集成，充分利用集团的制造资源；6）用“互联网+”的思路开拓新的销售渠道和运营模式。既保证单个智能工厂的可持续性技术提升，又实现单体智能工厂与集团资源管理的统筹。

　　基于此，长飞公司结合预制棒和光纤生产的固有特性，进行总体规划设计。首次提出并建立预制棒及光纤智能制造的智能五层模型，实现了智能工厂的系统层次化、业务功能模块化、流程全贯通和标准化，并具有易集成、柔性配置、可扩展、高可靠的特性。

　　第二步：实现核心工艺和装备的创新突破

　　作为国内光纤光缆行业的龙头企业，长飞公司立志实现VAD、OVD工艺的技术突围，打破国外企业的技术封锁。2012年，长飞公司成立VAD、OVD工艺研发及产业化攻关团队。2017年，团队开发出具有完全自主知识产权的VAD、OVD工艺与设备平台，实现了多项关键技术的创新和突破，推进VAD、OVD生产线的智能制造提升。

　　基于工艺的突破，长飞公司完成18种核心工艺设备的智能化提升并投入生产应用。首先，通过对核心工艺设备环境全参量的动态计量监测，实现基于工艺过程监测的PLC自适应工艺闭环控制及故障预警、自诊断修复等功能。

　　其次，为适应光纤高速生产线上的产品质量检测，长飞公司开发出了能够融合检测设备、自动光开关设备、自动物流设备与信息管控系统功能的生产线智能集成测试系统。通过将产品质量规范、工艺流程及特种知识的信息管控系统与MES的生产管理模块集成，可完成大批量、高强度的产品在线质量检测工作。将MES与工厂设施系统互联互通，形成融合在线感知、实时监控及知识专家系统的智能工艺系统，将核心工艺设备从基于工艺配方控制升级为工艺过程自适应控制，实现生产流程的工艺趋势控制和工艺模型的持续优化。

　　第三步：实现大数据驱动的工艺趋势控制与优化

　　为及时解决影响生产的各种问题，优化生产过程，智能工厂基于Hadoop开源技术，部署运行了具备数据采集和集成能力的工业大数据平台，为MES、智能工艺系统等执行系统提供强有力的大数据处理后台支持。在综合考虑人、机、料、法、环的限制条件，并满足时间、成本、质量要求的前提下，对生产活动的组织、规划和生产控制过程进行大数据建模，形成具有车间生产要素管理、生产活动计划、生产过程控制等一系列优化功能的大数据模型。基于模型进行质量预测，并利用虚拟沉积设备的参数集，将决策矩阵反馈到实体设备，设计出虚拟设备、最佳配方和决策矩阵，并通过工程师参与，应用于材料最佳匹配和下道工序生产指导。

　　第四步：打造预制棒工序间全自动物流

　　智能工厂成功开发VAD、OVD沉积―烧结―退火车间精密装配机器人，OVD沉积车间精密及重载装配机器人，OVD烧结车间精密及重载装配机器人，VAD检测车间精密装配机器人，OVD检测制锥车间精密及重载装配机器人，VAD拉伸车间精密装配机器人，预制棒运输AGV，芯棒洁净缓存自动物流系统，OVD退火车间精密及重载装配机器人，光纤车间精密及重载装配机器人，光纤成品高参数自动化立体仓库等11套成套物流装备、应用机器人、AGV和自动物流线，将离散工艺设备、分离车间系统整合连通，在行业首次实现全流程预制棒工序间的自动装卸载和物流运输，主工艺流程自动物流覆盖率100%。

　　此外，智能工厂还建设了与MES、ERP互通的光纤成品高参数自动化立体仓库系统，能够实现从光纤成品包装到自动上预分拣线的智能仓储物流。该系统按照订单、段长分类条件进行入库分拣，机械手自动将相同类别的光纤卷码放到空托盘上，由转运车运送到氘气车间进行工艺处理，并自动分拣进入立库。销售出库时，物流系统提前对销售订单进行合单优化，智能分配出库托盘，通过自动化仓储设备将出库托盘运送到拣选工位，由机器人或人工将单卷光纤放到订单分拣线上，系统自动分拣出库。基于配备的WMS，可自动完成库存管理、订单管理、产品追溯等功能，并可以与MES及ERP系统进行对接，实现基于大库存、多品种、自动分拣发货的客户需求的快速响应。

　　第五步：应用智能工厂互联互通网络架构

　　智能工厂采用三网一中心的网络架构，将互联互通的网络架构首次系网络之间通过数据隔离保证信息安全，通过设备互联实现业务融会贯通。既实现了整个工厂不同业务的融会贯通，又为工厂信息的安全可控提供了坚实的保障。相较于传统工厂网络，实现了对工业大数据应用能力的提升，并实现了大数据条件下的设备互联和生产过程的实时感知。

　　三张网络均采用分层式架构搭建，具体分为核心层和接入层。核心层是网络的核心，具有高可靠性和高性能，并具有水平扩展的能力；接入层为每个业务子系统提供充足的网络接口，提供灵活多样的接入能力，通过整合技术，简化布线复杂度，也具有扩展能力。

　　实施成果

　　经过多年的努力，智能制造技术成功在长飞光纤潜江有限公司产业化落地实现，对国内整个光纤光缆行业具有里程碑的意义。这些成功实践为整个行业实施智能制造技术起到指引作用，将激励和带动行业内所有光纤企业重视并应用智能制造技术，推动国内整个光纤光缆行业快速提升制造技术水平，实现对国外先进企业的超越。

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