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【观点】智能制造之路如何走

发布时间:2017-03-14 来源:金属加工

一、引言

近年来,为了应对全球性金融危机和经济不景气的挑战以及新一轮工业革命带来的机遇,西方发达国家纷纷提出了发展先进制造业的国家战略,其中美国于2012年2月发布了《先进制造业国家战略计划》,德国在2013年4月推出了《德国工业4.0战略》,英国也于2013年10月推出了《英国工业2050战略》。在我国,为了适应国内经济发展新常态,把握新一轮工业革命带来的改革发展机遇期,政府也适时提出了《中国制造2025》的国家发展战略,并先后出台了《积极推进“互联网+”行动的指导意见》、《深化制造业与互联网融合发展的指导意见》等一系列政策,明确提出以创新驱动、融合发展为主线,以推进智能制造为主攻方向的中国制造业转型升级指导思想。

作为中国制造2025与德国工业4.0、美国工业互联网的交汇点,智能制造正在被国内外产学研各界广泛热议和深入探讨。本文仅从企业实施的层面上,对智能制造的推进路径进行了初步探索,并尝试提出了以工业物联网为基础,以数据采集利用为手段,以管理创新为核心,以精益化和柔性化制造为目标,以集成和协同为方向的智能制造建设思路。

二、部署工业物联网,实现工业大数据的自动化采集

目前自动化、数字化、网络化、智能化的设备技改路线已经得到普遍认同。对于国内制造企业,目前设备的自动化和数字化水平已初步具备了一定的基础,但绝大多数为单机使用,设备数据没也有加以采集和利用,为此首先需要进行网络化改造。包括充分利用数字化设备的通信接口、在自动化设备上加装传感器和控制器,并因地适宜地利用有线或无线网络接入技术,建设覆盖全工序、全流程的各类生产、检测、物流设备的工业互联网,充分采集制造过程中产生的大量数据和图像信息,从而为设备的集中监视、远程控制、协同制造创造条件。

另外,对于生产过程中的物流管理,可考虑采用条码识别或集中供料、自动计量的方式采集原辅材料及在制品的实时用量和库存数据,以便在精益生产管理过程中实现生产全过程中物料的“JIT”精准供应和实时的成本核算。

三、打通信息纵向集成通道,构筑数字化制造基础

目前国内制造企业已普遍应用了财务管理软件,ERP(企业资源管理系统)和OA(自动化办公系统)也得到了一定的推广普及。但产品和工艺设计、生产制造、设备管理、仓储物流管理、质量管理等方面的信息化应用尚未普及,也没有充分打通设备监控与操作层、生产运营管控层、企业经营决策层之间的信息流转通道,大量数据没有得到有效地收集和开发利用、信息传递不及时,现场管理主要依靠管理人员的经验,管理水平还远未达到数字化、科学化和精细化的程度。

为此,企业需要设备联网改造的基础上,在监控操作层开发部署DCS(分布式控制系统)、SCADA(数据采集与监视控制系统)、APC(先进控制系统)等工业控制系统;在生产运营层开发部署MES(制造执行系统)、APS(高级计划与排程系统)、EM(设备管理系统)、CAD/CAE/CAPP(计算机辅助设计/工程/工艺规划)、PLM/PDM(产品生命周期/产品数据管理)、LIMS(质量管理系统)、WMS(仓储管理系统)等信息化系统;在经营决策层部署ERP、SCM(供应链管理)、CRM(客户关系管理)等系统。并通过数据接口、中间件、数据总线、ESB(企业服务总线)等实现从设备层一直到决策层的集成,消除信息孤岛、确保对企业大数据进行充分加工和利用,从而构建数字化工厂。

四、导入先进管理理念,提升全工序的集成化、精益化、柔性化制造能力

实施设备网络化改造、提高数据自动采集率、部署工业软件、开展物理系统与信息系统的集成等等,这些措施的最终目的并不仅仅是为了提高生产自动化水平、实现机器换人,而是以优化生产节拍、提高生产效率、降低库存、控制成本浪费、提升产品质量为核心,全面推行精益生产等先进管理理念,提升全工序的集成化、精益化、柔性化制造能力。

包括借助APS先进排程模型优化生产计划和调度管理,改变以往生产组织粗方式管理、生产计划柔性不足等问题;利用从设备上直接采集的数据实时监控生产进度和设备状态;通过对设备实时的工艺参数进行CPK(工序能力指数)计算和分析,开展统计过程控制,从源头控制产品质量、预防不合格品发生;利用条码/二维码/RFID等技术提高原材料、在制品及工装等信息的采集效率,为生产组织、物流管理、成本核算等提供精准的数据;基于实时采集的数据,开展OEE(设备综合效率)分析,更精确地开展IE(工业工程)管理,实施“人机料法环”全面的生产过程优化等。

五、整合企业内外部资源,实现价值网络上的集成和协同

智能制造的核心在于借助CPS信息物理系统,充分运用自动化、信息化、互联网、物联网、人工智能等先进技术,把企业的设备、生产线、物料、员工、供应商及客户紧密联系在一起,把数据作为一种新型的生产要素进行全面管理和深化应用,全面推进业务流、资金流、物流中信息的数字化、网络化、集成化的发展,并不断提升从数据到信息再到知识全过程的自动化采集、处理、分析和利用的水平,从而优化企业资源配置、提高管理效率、提升企业竞争力,为客户提供差异化、端到端的生产和服务。

六、  技术创新是智能制造的基础,管理创新智能制造的核心

智能制造是信息化与工业化的深度融合,它不仅是先进的IT、OT等技术的引进和创新,更是企业管理的创新和模式的创新。回顾改革开放三十年来国内制造企业的转型升级之路,应该说自动化、信息化建设得到了快速发展,但从全球竞争市场来看,仍然存在高端产能不足、中端产能过剩、低端产能竞争优势减弱等问题。对此,笔者认为单纯强调技术而忽视管理可能是其中的原因之一。

例如,当前大量企业都部署应用了ERP系统,但真正能借助该系统实现企业业务整合、资源配置优化的并不多见。究其原因,主要在于多数企业仅仅把ERP看作是一个信息化工具加以应用,而没有真正理解蕴含其中的流程化管理思想。系统导入前没有进行充分的业务流程优化或业务流程再造,仅仅基于现实的做法用电子化手段代替了原来的人工录入、审批和统计等工作,在整个业务流程上部门间的壁垒没有被彻底打破,不增值、冗余的流程环节依然存在,流程本身的效率并没有得到充分优化和提升。

总之,企业应立足自身的战略规划和布局,结合行业特点和自身现状,统筹考虑软件与硬件、技术与管理、信息化与工业化等手段,稳步推进自身的智能制造建设,逐步提升自身的综合竞争力.

作者简介

郑永亮,中国信息通信研究院泰尔认证研究所(泰尔认证中心)副总工,长期从事管理体系及产品认证的审核、培训及相关研究工作,先后主持完成了某通信运营商集团总部的集采产品质量管理、供应商认证、供应链生产管理及质量控制体系等多项研究。从2013年起参与工信部的信息化和工业化深度融合专项行动计划,作为主要起草人之一参与了两化融合管理体系系列国家标准的起草,并主导完成了企业两化融合管理体系贯标实施、两化融合评估审核方法及要点等培训教材的编制。(来源:中国信息通信研究院CAICT)



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