和能人居科技(天津)集团股份有限公司

一、基本情况

（一）案例简介

　　和能人居科技天津滨海工厂装配化装修墙板生产线包括智能墙地板涂装线、智能墙板包覆线、智能裁切生产线三条全屋装配式装修材料生产，可以快速为客户交付设计图纸、报价以及产品的需求。该生产线通过数据中心、BIM系统、MES系统、自动仓储系统及自动化设备，实现研发系统与生产系统对接，软件系统与硬件系统对接，包括设计文件自动存储管理、生产自动化排程、产品设备程序及文件自动下载、产品质量追溯、产品搬运传输、生产管理过程数据化可视化等功能，构建了以数字化、智能化为基础的大规模生产能力，提升了公司交付和盈利水平。

（二）申报单位简介

　　和能人居科技(天津)集团股份有限公司是国家级高新技术企业、首批国家级专精特新“小巨人”企业、国家装配式建筑产业基地，首批天津市瞪羚企业。公司从事新型建筑材料全屋装配化装修拥有产品专利、产线专利、软件著作权150多余项。截至目前，公司已实践完成10万套居住建筑的全屋装配化装修。

二、案例应用场景和技术产

（一）项目的技术难点和主要创新点

　　1.解决部品生产与设计、施工的数据不协同问题。传统装修工种多、工序复杂，设计与部品生产、施工的相脱节。公司将成熟装配化装修部品部件，前置定义数字化的部品云族库和饰面素材库，设计师采用BIM软件进行三维数字建模，实现三维正向设计，向前连接部品库，自动拼接装配式建筑部品部件库国标码;向后无缝对接部品生产设备。同时，通过仿真技术固化部品装配规则、排布规则、赋码规则，将BOM信息传递至工厂，又能使得每个节点都与工艺对应并指导现场施工，从而解决了生产与设计、施工的数据协同。

　　2.解决原有产线效率低、劳动力成本高的问题。和能HAD-T全屋装配化装修部品广泛应用于混凝土结构、钢结构等房屋装修，在多个区域的保障房、商品房、办公楼等领域青睐，原有产线的产能供给不足，需要提高大规模定制能力。装配化装修墙板智能智造产线采用激光切割机、数控加工中心、高速高精度UV单PASS打印机、高速数码喷印生产线等高端智能装备，实现生产过程自动化。同时大量采用龙门机械手、动力滚筒、翻板机智能平移机(双向)、RGV等辅助搬运设施，按照工艺流程合理布局，配合PLC控制系统及上位机软件等信息系统，实现零部件按照生产节拍自动运输至下一道工序，减少辅助作业人员，实现机器换人，从事简单体力劳动的直接生产作业人员可下降50%。

　　3.解决涂装墙板色差问题。本次装配化装修墙板智能智造产线引进硅酸钙板UV涂装工艺技术和设备，如：专色打印软件、RIP软件、数码喷绘机等设备和软件，配套实施公司内部“五统一”色差管控方案，保证产品在不同批次和日期打印的相同图案保持相同的效果，如图1所示。

　　图1产品涂装实施步骤

（二）案例产品展示及应用场景

　　HAD-T装配化装修饰面硅酸钙复合板，基材以硅酸盐晶体和天然木质纤维为主，是一种新型绿色环保材料，结构成分稳定，材料性能卓越，不含任何有毒有害物质，具有耐高温，耐冲击，耐潮湿，防霉菌，不变形，A级防火等优势。该产品可满足不同空间、不同效果、墙顶地不同空间层次的装修装饰需求，如图2所示。

　　图2智能线生产的产品展示

　　产品饰面硅酸钙复合板已应用于全国10万多套住宅、约10万㎡公共建筑，3000多套酒店公寓的高品质装修，服务于保障房、商品房、办公楼、酒店、公寓、医疗养老、教育培训等不同建筑类型。项目遍布北京、上海、天津、重庆、广东、河北、山西、山东、江苏、浙江、福建、广东等全国重点省市及区域，如图3、图4、图5所示。

　　图3北京城乡建设通州台湖公租房三标段项目厨房实景

　　图4北京城乡建设通州台湖公租房三标段项目客厅实景

　　图5湖南城陵矶华为新金宝宿舍楼(单/双人间)

（三）智能产线部分项目产品汇总

　　装配化装修墙板智能制造天津滨海工厂应用以来，已经服务多个工程项目的装配化装修部品供应，具体明细见表1。

　　智能产线部分项目产品汇总表1

序号	项目名称	产品系列	面积（m2）
1	丰台花乡葆台集体用地租赁住房项目二标段	HAD涂装板智能产线-硅酸钙板复合板成品-G系列	15253
2	北京国标建筑-北投	HAD包覆板智能产线-硅酸钙板复合板成品-M系列	17170
3	北京城乡台湖三标项目	HAD涂装板智能产线-硅酸钙板复合板成品-T系列	19552
4	丰台花乡葆台集体用地租赁住房项目二标段	HAD包覆板智能产线-硅酸钙板复合板成品-M系列	20644
5	湖南城陵矶华为新金宝宿舍楼项目	HAD包覆板智能产线-硅酸钙板复合板成品-M系列	22159
6	华宸俊新-北京经济开发区河西区共有产权房	HAD涂装板智能产线-硅酸钙板复合板成品-T系列	23151
7	河南郑州医药创新转化基地人才楼	HAD涂装板智能产线-硅酸钙板复合板成品-T系列	27226
8	北京城乡台湖三标项目	HAD包覆板智能产线-硅酸钙板复合板成品-M系列	36561
9	河南郑州医药创新转化基地人才楼	HAD包覆板智能产线-硅酸钙板复合板成品-M系列	53425
10	太伟新起点-南京江北新区人才公寓	HAD包覆板智能产线-硅酸钙板复合板成品-M系列	63263
11	太伟新起点-南京江北新区人才公寓	HAD涂装板智能产线-硅酸钙板复合板成品-T系列	69654
12	湖南城陵矶华为新金宝宿舍楼项目	HAD涂装板智能产线-硅酸钙板复合板成品-T系列	88774
合计			456832

三、案例实施情况

（一）案例基本情况

　　装配化装修墙板智能制造天津滨海工厂(如图6所示)，位于天津经济技术开发区中区轻一街960号，该项目建于2018年3月份，2020年6月份正式投产试运行，项目占地9000㎡，长144m，宽66m，产线总投资1.2亿左右，年创造产值15亿元，最终达到缩工期、保品质、降成本、提效率的总目标，如图7所示。

　　图6智能生产线厂房

　　图7智能生产线全景

（二）应用过程

　　研发建设智能产线，实现生产过程自动化，包括智能墙地板涂装线、智能墙板包覆线、智能裁切生产线。主要适用于对原材料硅酸钙板进行涂装及包覆作业，整线智能化生产及输送、实现自动加工和自动上下料的生产过程。

　　1.智能墙地板涂装线。主要实现和能人居核心专利部品之一涂装T系列硅酸钙复合墙板和硅酸钙复合地板的智能化生产。主要设备包括：上下料机械手、红外流平机、高精度打印机、干燥机、RGV等。

　　(1)高精度打印机。采用基于硅酸钙板的数码喷墨打印技术，应用于硅酸钙板表面喷墨印花。可按用户要求的时间周期定时监测：负压，供墨，打印产能，喷头温度、电压，皮带速度等，如图8所示。

　　图8高精度打印机

　　(2)红外流平机。此机在 UV 涂料辊涂后，能做到良好的消泡、流平之功效，并且能促使油漆中的溶剂、水分加快挥发，进一步提高油漆的干燥速度和干燥效果，如图9所示。

　　图9红外流平机

　　(3)干燥机。此机可使漆膜瞬间固化，适合流水线生产，提高生产效率，减少人工操作等问题，如图10所示。

　　图10干燥机

　　2.智能包覆生产线。主要实现和能人居核心专利部品之一包覆B系列、M系列、Z系列硅酸钙复合墙板的智能化生产。主要设备包括：上下料机械手、磨边机、背涂机、包覆机等。

　　(1)包覆机。应用于硅酸钙板表面包覆，可实现跟踪裁切，高效灵活。由于板材是按安装尺寸先裁切铣槽，包覆材料可以回折到槽内，施工时板密拼缝小，简洁美观。包覆板使用的是冷粘环保胶，对人的健康危害很小，粘结力强不脱胶，如图11所示。

　　图11包覆机

　　(2)背涂机。此机针对面漆滚涂，按不同工艺要求，调整出不同涂布量和平整的表面效果，如图12所示。

　　图12三灯背涂机

　　3.智能裁切生产线。主要针对成品板进行裁切和磨边，满足工程项目现场所需要的不同饰面不同规格部品的定制，减少施工现场由手工加工带来的浪费和污染，保证标准规格和非标规格拥有一致的工业制造品质，本线核心在于实现按照订单智能调控加工尺寸。主要设备包括：上料机械手、智能翻版机、磨边机、电子开料锯等。

　　(1)全自动上下料机械手。采用全伺服驱动控制系统的全自动上下料机械手，支持在线、手动、自动多种控制模式，节能高效，性能稳定，实现生产线的自动上下料，如图13所示。

　　图13全自动上下料机械手

　　(2)智能翻版机。此机主要解决生产线上的板材翻转输送码放问题，全 PLC 控制系统，支持在线、手动、自动多种控制模式，节能高效，性能稳定，如图14所示。

　　图14智能翻版机

　　(3)磨边机。此设备针对硅酸钙板两端进行成型加工，如图15所示。

　　图15磨边机

　　(4)高速电脑裁板锯。以工业级计算机作为控制中心，配合电脑锯操作软件和优化软件，实现信息化生产，如图16所示。

　　图16高速电脑裁板锯

　　4.和能HAD-M智造云系统开发建设。和能HAD-M智造云系统主要实施的信息系统有：SCADA系统、Andon系统、MES系统、PDM系统、WMS系统。

　　(1)SCADA系统。系统主要是对涂装线所有单机设备、磨切线的开料锯和磨边机、包覆线的开料锯磨边机砂光机以及包覆机进行信息采集和控制;对磨切线和包覆线的产线控制系统控制的设备进行状态采集和生产信息如上下料数量等采集;并根据采集的信息对三条线的生产信息进行图形化的显示。

　　(2)Andon系统。在Andon按钮被触发时进行所有相关单体设备的联锁停机判断和控制;四级Andon事件显示和上报：产线大屏级、车间办公室大屏、运营中心工厂级、高层管理人员级短信报警。

　　(3) MES系统。主要以智能工厂MES生产管控为中心，从计划获取、到生产执行、再到生产入库过程的记录、采集和管控。

　　实施内容包括在与生产相关的基础数据管理、生产订单管理、生产计划管理、WMS管理，以及在此基础上天津工厂第四车间的涂装线的数据采集、设备状态监控、关键工序的智能管控、电子看板和分析报表管理等功能和模块。运营中心的建设，完成显示大屏的建设、动态展示试点产线基本情况、设备运行状态、生产任务执行情况、警报信息等内容。

　　(4)PDM系统。AX系统基本数据包括系统基本资料和工艺数据。系统基本资料通过在AX系统里面创建，包括工厂，部门，权限组和用户信息。工艺数据包括：品号基本资料，工艺基本资料，工作中心基本资料和超级BOM。

　　(5)WMS系统。全场成品及原材料WMS库存及物料移动，包含采购、销售、生产和仓储四个方面。库存管理，收发货管理，物料移动管控，库存预警等方面，以及在此基础上条码管理，任务管理，分析报表管理等功能和模块。

四、案例应用成效

（一）经济效益

　　通过装配化装修墙板智能制造实施，实现机器换人，相对原有作业方式，降低直接生产作业人员人数，生产效率提高30%以上，运营成本降低30%以上，产品不良品率降低20%以上，单位产值能耗降低10%以上。

　　1.生产效率提高30%以上。智能制造产线生产自动化、信息化水平提高，每小时产出率提高，项目实施后智能墙地板涂装线达到450㎡/人/小时，智能墙板包覆线达到180㎡/人/小时，智能裁切生产线达到360㎡/人/小时，相对于老车间都提升超过30%以上。另外，老产线需要一线生产员工80人左右，通过项目上线，生产自动化、信息化水平提高，需要一线生产员工降低至35人，降低56%。

　　2.运营成本降低30%以上。营运成本包含料、工、费三个方面，机器出材率比原手工出材率高，使得单位原料成本下降;人员相关的福利、保险、公积金都比传统生产下降;与产量相关的电费随着产量增加而下降，折旧分摊也是单位成本下降。

　　3.产品不良品率降低20%以上。老产线产品不良率较高，因车间环境清洁度底造成饰面板版面有颗粒，因人为原因操控打印机造成产品色差问题多，可通过以往质检部统计数量进行测算。

　　4.单位产值能耗降低10%。通过智能化改造提升生产效率，三条生产线单位时间产能平均提高2.4倍，功率提升1.7倍，单位产值能耗降低10%以上。

（二）对行业的影响和带动作用

　　通过装配化装修墙板智能制造项目采用自主研发的数字化系统和领先的智能制造装备，能有效解决装配化装修部品的低成本、大规模、个性化定制，满足各类项目各种应用场景下的多规格、多批次、多花色、多工艺的均质化、柔性化、无色差的交付，以部品云族库和饰面素材库为基础在设计建模阶段触发项目装配工艺BOM和生产数据引擎，实现部品的设计、生产、施工全过程的数据同源，实现产业链数据闭环，实现精细化设计、精益化生产与精炼化施工的行业发展，有利于整体提升部品质量、提升供给能力、减少浪费、提升协同效率。

　　执笔人:

　　和能人居科技(天津)集团股份有限公司(吴利军)

　　审核专家:

　　骆汉宾(华中科技大学，教授)

　　张声军(中国建筑科学研究院，研究员)