推進(jìn)制造業(yè)過程智能化的重點(diǎn)領(lǐng)域是智能工廠和數(shù)字化車間

在制造型企業(yè)，車間處于非常重要的位置。在很大程度上，車間強(qiáng)則企業(yè)強(qiáng)，車間智則企業(yè)智?！吨袊?guó)制造2025》中也明確指出：“推進(jìn)制造過程智能化，在重點(diǎn)領(lǐng)域試點(diǎn)建設(shè)智能工廠/數(shù)字化車間。

數(shù)字化車間架構(gòu)圖

很多人認(rèn)為，大量采購(gòu)和引入數(shù)字化設(shè)備是建設(shè)好數(shù)字化車間的前提。這是一個(gè)很大的誤解：數(shù)字化設(shè)備與數(shù)字化車間之間既非必要條件，也非充分條件。

即便車間中全是數(shù)字化設(shè)備，如果沒有實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互聯(lián)互通，沒有實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的數(shù)字化管理，數(shù)據(jù)沒有實(shí)現(xiàn)真正的有序流動(dòng)，也不能稱之為數(shù)字化車間。

數(shù)字化車間建設(shè)有三條主線：

一條是以機(jī)床、熱處理設(shè)備、機(jī)器人、測(cè)量測(cè)試設(shè)備等組成的自動(dòng)化設(shè)備與相關(guān)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的精確化執(zhí)行，這是數(shù)字化車間的物理基礎(chǔ)。

第二條線是以MES為中心的智巧化管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)劃調(diào)度、生產(chǎn)物流、工藝執(zhí)行、過程質(zhì)量、設(shè)備管理等生產(chǎn)過程各環(huán)節(jié)及要素的精細(xì)化管控。

第三條主線是在互聯(lián)互通的設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上，并以之作為橋梁，聯(lián)接起信息化系統(tǒng)與機(jī)床等物理空間的自動(dòng)化設(shè)備，構(gòu)建車間級(jí)的HCPS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)世界的相互作用、深度融合。

精益思想要貫穿始終

如果說設(shè)備、MES、HCPS等三條主線是“實(shí)線”的話，精益生產(chǎn)則是數(shù)字化車間建設(shè)的一條“虛線”，要貫穿數(shù)字化建設(shè)的始終。

1）精益生產(chǎn)，智能制造的重要指導(dǎo)思想

精益生產(chǎn)是管理學(xué)史上重要的實(shí)踐成果之一，深刻地影響著汽車工業(yè)，乃至全球制造業(yè)。精益生產(chǎn)基本思想和追求的管理目標(biāo)，并沒有隨著智能制造的發(fā)展而落伍，恰恰相反，精益思想是企業(yè)進(jìn)行智能制造體系構(gòu)建的重要指導(dǎo)思想之一。

在此，筆者總結(jié)出五條可以指導(dǎo)智能制造建設(shè)的精益思想原則。

① 關(guān)注客戶價(jià)值：精益生產(chǎn)強(qiáng)調(diào)，流程中所有環(huán)節(jié)的輸入與輸出都應(yīng)當(dāng)用客戶價(jià)值這個(gè)標(biāo)尺去衡量。在前端要打通客戶真實(shí)需求之間的接口，在企業(yè)內(nèi)部，以客戶需求來(lái)定義自己的產(chǎn)品與服務(wù)。

② 識(shí)別并消除浪費(fèi)：企業(yè)在實(shí)施智能制造系統(tǒng)之前，應(yīng)當(dāng)對(duì)流程中各種浪費(fèi)進(jìn)行梳理與改善。精益生產(chǎn)中將制造過多過早、庫(kù)存、搬運(yùn)、等待、不必要的作業(yè)、不必要的動(dòng)作以及不良品流竄等七大浪費(fèi)需要不斷進(jìn)行完善與消除。

③價(jià)值的快速流動(dòng)：精益生產(chǎn)強(qiáng)調(diào)價(jià)值流的快速流動(dòng)，包括物理布局工藝流程化，信息傳遞自動(dòng)化，以及人、產(chǎn)線設(shè)備、倉(cāng)儲(chǔ)物流之間高效協(xié)同化。如果在物理布局上有大量斷點(diǎn)存在，就會(huì)給智能制造的排產(chǎn)與調(diào)度帶來(lái)了更大復(fù)雜度。

④高度柔性與適應(yīng)性：精益生產(chǎn)的柔性是指通過快速切換（SMED）的實(shí)施與改善，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線在生產(chǎn)不同型號(hào)、不同配置，甚至是不同種類產(chǎn)品時(shí)，可以根據(jù)需要進(jìn)行快速切換。

在小品種多批量、客戶需求千變?nèi)f化的今天，智能制造建設(shè)也必須要考慮產(chǎn)線柔性與適應(yīng)性等問題，否則就可能造成大量投資的浪費(fèi)。

⑤盡善盡美原則：精益生產(chǎn)中標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)、自工序完結(jié)、良品條件創(chuàng)建與維持、質(zhì)量?jī)?nèi)建、安燈控制、防錯(cuò)與糾錯(cuò)機(jī)制、變化點(diǎn)管理、全員生產(chǎn)性維持（TPM）等術(shù)語(yǔ)之下，都有一套品質(zhì)維持的理念、原則與方法，這些原則和方法同樣可以指導(dǎo)智能制造的建設(shè)。

2）智能制造，精益生產(chǎn)的有效使能手段

傳統(tǒng)精益生產(chǎn)目視管理有很多很有效的手段和方法，比如5S管理、安燈、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)三票、可視化看板等方法。這些方法可以直觀地提示發(fā)生問題的區(qū)域、工位、或是機(jī)臺(tái)、材料等信息，但是要深究問題的根本原因還需要大量的觀察與分析，當(dāng)變異的條件發(fā)生變化時(shí)，會(huì)給分析帶來(lái)很多困難。

而智能制造以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等新技術(shù)、新手段就可以較容易地解決這些問題。比如：

識(shí)別浪費(fèi)是精益改善的重要組成部分，除了傳統(tǒng)的精益手法，通過設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)采集設(shè)備稼動(dòng)率、待機(jī)原因等，能夠準(zhǔn)確地識(shí)別出設(shè)備利用等方面的浪費(fèi)；通過MES系統(tǒng)對(duì)物料、工具等進(jìn)行精益化庫(kù)存管理，可以明顯地減少庫(kù)存的浪費(fèi)；通過APS高級(jí)排產(chǎn)優(yōu)化生產(chǎn)計(jì)劃，可以減少人員與設(shè)備等待的浪費(fèi)等等。

3）殊途同歸，精益智能共促企業(yè)良性發(fā)展

雖然精益生產(chǎn)與智能制造是兩個(gè)領(lǐng)域的概念，側(cè)重點(diǎn)也不盡相同，精益生產(chǎn)主要是強(qiáng)調(diào)了生產(chǎn)過程中的管理理念與實(shí)現(xiàn)方法，智能制造更側(cè)重技術(shù)實(shí)現(xiàn)，但兩者是相輔相成的關(guān)系。

從生產(chǎn)過程來(lái)看，精益生產(chǎn)中的很多理念，如生產(chǎn)布局、節(jié)拍、后工序拉動(dòng)、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)等，是實(shí)施智能制造的基礎(chǔ)。

快速切換、減少浪費(fèi)、可視化生產(chǎn)、均衡化生產(chǎn)、準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)、工序流動(dòng)化等理念，也是智能制造要實(shí)現(xiàn)的過程目標(biāo)。

同樣，智能制造中的設(shè)備互聯(lián)互通、高級(jí)排產(chǎn)、過程協(xié)同、資源精益化管控、質(zhì)量過程管控、大數(shù)據(jù)分析、可視化、預(yù)測(cè)性維護(hù)等方法與手段，都有助于促進(jìn)精益生產(chǎn)的落地與提升。

從實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)來(lái)看，智能制造與精益生產(chǎn)也是殊途同歸，實(shí)現(xiàn)敏捷、高效、高質(zhì)、低成本的生產(chǎn)與服務(wù)模式是兩者的共同目標(biāo)。

智能制造背景下的精益屋

數(shù)字化車間實(shí)施策略

數(shù)字化車間建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，數(shù)字化車間建設(shè)可遵循以下實(shí)施策略。

1）統(tǒng)籌規(guī)劃，服務(wù)戰(zhàn)略

智能制造不是企業(yè)的目的，企業(yè)真正目的是通過智能制造實(shí)現(xiàn)降本提質(zhì)增效，提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。數(shù)字化車間建設(shè)也要為這個(gè)目的服務(wù)，從整體上服務(wù)于企業(yè)經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略。

企業(yè)要結(jié)合自身實(shí)際情況，基于企業(yè)戰(zhàn)略進(jìn)行智能制造的設(shè)計(jì)。比如，要對(duì)企業(yè)所處行業(yè)、企業(yè)規(guī)模、產(chǎn)品特點(diǎn)、盈利能力、行業(yè)地位、發(fā)展趨勢(shì)以及企業(yè)自身基礎(chǔ)、存在問題、實(shí)施目標(biāo)等，進(jìn)行深入分析并綜合考慮，這些不同的因素決定了企業(yè)不同的實(shí)施智能制造方法和路徑。

數(shù)字化車間建設(shè)不僅僅是一系列新技術(shù)或新系統(tǒng)的單純應(yīng)用，既涉及生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)，又涉及數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化等信息化系統(tǒng)，還要考慮計(jì)劃調(diào)度、生產(chǎn)工藝、物料配送、精益生產(chǎn)、安全環(huán)保等各種因素，是一項(xiàng)影響到車間各個(gè)層面，甚至是可以影響到企業(yè)層面的綜合性工程，一定要有全局的概念與系統(tǒng)的思維。

2）聚焦痛點(diǎn)，扎實(shí)推進(jìn)

基于降本提質(zhì)增效、快速響應(yīng)市場(chǎng)的目的，從車間存在的實(shí)際痛點(diǎn)出發(fā)，打造一個(gè)能解決實(shí)際問題的數(shù)字化車間管控系統(tǒng)，在工藝、設(shè)備、管理以及信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等各個(gè)方面有重點(diǎn)地進(jìn)行優(yōu)化、挖掘潛力，最大程度地提升企業(yè)生產(chǎn)效率及管理水平。

首先要聚焦痛點(diǎn)。根據(jù)痛點(diǎn)明確要解決的主要問題，比如，是生產(chǎn)效率不高，是產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，還是生產(chǎn)過程不透明等，并以問題為導(dǎo)向，制訂相應(yīng)的解決方案。

其次，還需要分步實(shí)施，扎實(shí)推進(jìn)。數(shù)字化車間建設(shè)有很多階段，其實(shí)施順序取決于存在問題、生產(chǎn)特點(diǎn)、企業(yè)基礎(chǔ)及資金投入等多種因素，切忌貪大貪全，可從基礎(chǔ)、較易成功的地方著手。

3）以人為本，管理取勝

如前所述，本次智能制造不是“機(jī)器換人”的過程，而是以自動(dòng)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等新理念、新技術(shù)手段，幫助人類實(shí)現(xiàn)更高效、更高質(zhì)、更綠色、更低成本的生產(chǎn)與服務(wù)。在智能制造時(shí)代，人變得更加重要，而不是相反。

無(wú)論是機(jī)器人等設(shè)備，還是MES等信息化系統(tǒng)，都要基于幫助人、服務(wù)于人這個(gè)出發(fā)點(diǎn)，而不是簡(jiǎn)單地替代人、減少人。另外，無(wú)論多么先進(jìn)的系統(tǒng)，如果不把人的積極性調(diào)動(dòng)起來(lái)，系統(tǒng)就不能發(fā)揮最大價(jià)值，智能制造就不可能取得成功。

在數(shù)字化車間建設(shè)中，要以人為本，以更好地發(fā)揮人的價(jià)值為基本出發(fā)點(diǎn)。另外，還要充分意識(shí)到數(shù)字化車間建設(shè)的主體與應(yīng)用對(duì)象不同。

數(shù)字化車間的主要用戶是人數(shù)眾多、文化水平偏低，甚至年齡偏大的車間工人，要充分考慮系統(tǒng)的易用性、便捷性、安全性、環(huán)保性等特點(diǎn)，以精益生產(chǎn)為指導(dǎo)思想，以使用者為中心，在流程優(yōu)化、工藝優(yōu)化等基礎(chǔ)上，以自動(dòng)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為手段，以降本提質(zhì)增效為目標(biāo)，以管理優(yōu)化為突破口，通過數(shù)字化車間的建設(shè)實(shí)現(xiàn)精益化、智能化、高效化的生產(chǎn)模式，為企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)在車間層面奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4）效益驅(qū)動(dòng)，落地為王

在數(shù)字化車間建設(shè)中，既要符合智能制造的理念，有一定的先進(jìn)性、前瞻性，又要本著務(wù)實(shí)落地原則。

要汲取經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，不要過于理想化，不要過多強(qiáng)調(diào)自感知、自決策、自執(zhí)行、自組織、自學(xué)習(xí)等所謂高大上技術(shù)，企業(yè)不是研究機(jī)構(gòu)，應(yīng)該以創(chuàng)造效益為根本目的。

數(shù)字化車間實(shí)施效果

通過成功實(shí)施數(shù)字化車間系統(tǒng)，企業(yè)在車間管理方面將會(huì)有質(zhì)的提升，為企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)奠定良好的基礎(chǔ)。

1)設(shè)備互聯(lián)，“啞設(shè)備”聰明起來(lái)

通過設(shè)備的互聯(lián)互通，將車間的數(shù)控機(jī)床、熱處理設(shè)備、機(jī)器人等數(shù)字化設(shè)備實(shí)現(xiàn)程序網(wǎng)絡(luò)通訊、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集、程序集中管理、大數(shù)據(jù)分析、可視化展現(xiàn)、智能化決策支持，將設(shè)備由以前的單機(jī)工作模式，升級(jí)為數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的管理模式。

2)協(xié)同生產(chǎn)，讓設(shè)備高效地運(yùn)轉(zhuǎn)

通過系統(tǒng)中的計(jì)劃、排產(chǎn)、派工、物料、質(zhì)量、決策等模塊，以信息化系統(tǒng)為手段，實(shí)現(xiàn)各種信息的共享與協(xié)同，做到車間層面精準(zhǔn)化計(jì)劃、精益化生產(chǎn)、可視化展現(xiàn)、精細(xì)化管理。

將以前串行生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿械膮f(xié)同生產(chǎn)模式，實(shí)現(xiàn)“一個(gè)流”的生產(chǎn)，工件轉(zhuǎn)移到設(shè)備前，加工程序等技術(shù)文檔、工裝夾具等生產(chǎn)資源已經(jīng)全部準(zhǔn)備就緒，大大減少設(shè)備的各種等待時(shí)間，可明顯提升設(shè)備生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，提高客戶滿意度。

3)虛實(shí)融合，數(shù)據(jù)在流動(dòng)中增值

改變傳統(tǒng)的制造模式，做到虛擬世界與物理世界深度融合，虛實(shí)精準(zhǔn)映射、相互促進(jìn)。

車間各崗位、各設(shè)備都融于整個(gè)信息化系統(tǒng)，以數(shù)據(jù)有序流動(dòng)為特征，以高效高質(zhì)生產(chǎn)為核心，人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)各環(huán)節(jié)相互融合，基于數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的管理系統(tǒng)，使管理者能做到“看得見，說得清，做得對(duì)”，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的“Smart”，即敏捷、高效、高質(zhì)、低成本、綠色、協(xié)同的智巧化生產(chǎn)與服務(wù)模式。

4) 智能制造，降本提質(zhì)增效是標(biāo)尺

通過數(shù)字化車間建設(shè)，對(duì)車間進(jìn)行全面的科學(xué)管控，大幅度提升車間計(jì)劃科學(xué)性、生產(chǎn)過程協(xié)同性、生產(chǎn)設(shè)備與信息化系統(tǒng)的深度融合度，并在大數(shù)據(jù)分析與決策支持的基礎(chǔ)上進(jìn)行透明化、量化管理，可對(duì)企業(yè)生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)成本等方面有明顯改善。

以下是數(shù)字化車間系統(tǒng)實(shí)施后的統(tǒng)計(jì)結(jié)果：

制造信息量提高15-60%

生產(chǎn)效率提高10-30%

計(jì)劃質(zhì)量提高25-70%

生產(chǎn)透明度20-70%

經(jīng)濟(jì)效益提高10-25%

生產(chǎn)靈活性提高15-60%

生產(chǎn)周期降低15-40%

外協(xié)費(fèi)用降低5-15%

生產(chǎn)準(zhǔn)備成本降低15-40%

處理緊急事故的成本降低20-60%

生產(chǎn)管理成本減少15-25%

生產(chǎn)計(jì)劃成本降低10-30%

產(chǎn)品準(zhǔn)時(shí)交貨率提高15-40%

數(shù)字化車間系統(tǒng)選型原則

目前市場(chǎng)上號(hào)稱能做數(shù)字化車間或MES系統(tǒng)的公司有很多，良莠不齊。企業(yè)在系統(tǒng)選型時(shí)應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：

1）完整性

很多系統(tǒng)只是停留在生產(chǎn)、庫(kù)房、質(zhì)量等部分模塊上，不能夠?qū)囬g進(jìn)行全方位的管理，這類系統(tǒng)不能稱之為真正意義上的數(shù)字化車間或MES系統(tǒng)。

2）先進(jìn)性

制造企業(yè)需要的是一套理念及技術(shù)先進(jìn)的系統(tǒng)，高級(jí)排產(chǎn)、數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、協(xié)同制造等都是數(shù)字化車間的核心功能，雖有很大的技術(shù)難度，但只有真正突破這些技術(shù)瓶頸，才能支撐起智能制造的發(fā)展需要，才能最大程度地發(fā)揮車間的生產(chǎn)潛能，而不僅僅滿足于臺(tái)賬的電子化或者簡(jiǎn)單的看板管理。

3）成熟性

系統(tǒng)應(yīng)該是有行業(yè)成功案例的成熟產(chǎn)品，并具有良好的靈活性和擴(kuò)展性。最好是平臺(tái)化產(chǎn)品，便于根據(jù)企業(yè)實(shí)際情況進(jìn)行快速定制開發(fā)與系統(tǒng)部署，減少企業(yè)的實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)。

4）專業(yè)性

數(shù)字化車間系統(tǒng)具有非常明顯的行業(yè)背景，除了分為流程、離散兩個(gè)大類之外，即便是同為離散行業(yè)，也分機(jī)械加工、電子組裝、服裝加工等很多類型的行業(yè)。

用戶要根據(jù)自己的行業(yè)特點(diǎn)、具體需求來(lái)選擇專業(yè)的系統(tǒng)。比如，有的系統(tǒng)即便在太陽(yáng)能領(lǐng)域很成功，但可能沒做過軍工行業(yè)，甚至機(jī)械加工都沒做過，面對(duì)多品種、小批量的軍工等行業(yè)，這類系統(tǒng)就很難成功。

5）技術(shù)團(tuán)隊(duì)

數(shù)字化車間系統(tǒng)需要專業(yè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行二次開發(fā)與實(shí)施，需要周到、及時(shí)、專業(yè)的服務(wù)，制造企業(yè)需要對(duì)供應(yīng)商進(jìn)行公司實(shí)力、服務(wù)能力、典型客戶等多方面的考察，確保項(xiàng)目的成功率及將來(lái)可持續(xù)性的服務(wù)。

6）選型人員組成要合理

最好采用“IT為主導(dǎo)，用戶為主體”的方式，IT部門組織交流、調(diào)研等活動(dòng)，并從IT技術(shù)方面進(jìn)行把關(guān)；而精通生產(chǎn)管理的使用部門則從功能上、使用方便性等方面進(jìn)行確認(rèn)，相互配合，共同完成選型工作。

否則，縱然是IT部精挑細(xì)選回來(lái)的軟件，使用部門感覺不好用，不愿意配合使用，這樣的系統(tǒng)，即便是架構(gòu)再好，集成性再好，最終還是避免不了失敗的結(jié)局。

7）易用性

系統(tǒng)使用界面友好，操作簡(jiǎn)單，易學(xué)易用，確保車間工人能掌握。

8）性價(jià)比高

在滿足使用要求前提下，還要做到價(jià)格合理、功能實(shí)用，降低企業(yè)購(gòu)置成本。

總結(jié)： 數(shù)字化車間建設(shè)要以實(shí)際需求為牽引，以經(jīng)濟(jì)效益為驅(qū)動(dòng)，以成功落地為導(dǎo)向。

在先進(jìn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，在管理方面深挖潛力，充分發(fā)揮人的作用，構(gòu)建數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和適度智能的生產(chǎn)模式，切實(shí)做到明顯的“降本提質(zhì)增效”。并以量化數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，循序漸進(jìn)，有效地提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。