智能化解決傳統(tǒng)工廠的制造流程優(yōu)化問題

于亞濤

摘要：本課題指出了現(xiàn)代化的智能工廠與傳統(tǒng)的生產(chǎn)工廠的區(qū)別，分別在制造、倉儲、車間看板等方面提出了智能化改造的實施方法，并且通過智能化改造工廠，使得生產(chǎn)效率極大的提升。

關(guān)鍵詞：智能化制造；車間看板；模塊化生產(chǎn)

一、背景分析

1.1項目背景

根近年來，國家提出了“中國制造2025”和工業(yè)與信息化兩化融合戰(zhàn)略方針，從制造大國向制造強國邁進，用信息技術(shù)提升整體工業(yè)管理水平[1]。我們正是響應(yīng)國家號召，使用新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合，使我們的制造業(yè)從傳統(tǒng)的勞動密集型轉(zhuǎn)型為技術(shù)密集型和知識密集型，形成新的生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)形態(tài)、商業(yè)模式和經(jīng)濟增長點[2]。

同時隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等信息技術(shù)創(chuàng)新體系演進以及傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)的融合創(chuàng)新，智能化工廠將發(fā)展出全新的模式和業(yè)態(tài)[3]。智能化工廠系統(tǒng)正在經(jīng)歷和ERP系統(tǒng)一樣的歷程：混合型->標準化->專業(yè)化，越來越多的企業(yè)擺脫設(shè)計成本、系統(tǒng)升級方面的壓力，開始尋求標準化的智能化軟件系統(tǒng)。同時，市場瞬息萬變，企業(yè)之間的競爭是“快魚吃慢魚”，這就要求生產(chǎn)智能化系統(tǒng)要具備能夠根據(jù)企業(yè)業(yè)務(wù)需要快速配置調(diào)整部署的能力。同時由于電池行業(yè)對品質(zhì)的嚴苛要求，追溯管理功能必不可少。除此之外，智能化工廠系統(tǒng)要具備較強的系統(tǒng)集成及整合能力，這樣才能在企業(yè)中對上連接ERP層，對下連接設(shè)備及現(xiàn)場管理層。

1.2傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的缺陷

傳統(tǒng)的企業(yè)在生產(chǎn)過程中，由于缺少信息化的支持，以及沒有項目管理方面的概念。因此在許多領(lǐng)域缺乏有效溝通，有以下幾個缺點：1.產(chǎn)品質(zhì)量缺乏有效手段；2.制造周期長；3.文件錄入時間長；4.產(chǎn)品的廢品率較高。

1.3可行性分析

針對于傳統(tǒng)企業(yè)的生產(chǎn)流程，以及生產(chǎn)過程中存在的問題缺陷，解決辦法無非有以下幾種：

模塊化：精益生產(chǎn)智能化要采用模塊化的設(shè)計技術(shù)，因此，模塊可以根據(jù)詳細需求進行調(diào)整，適應(yīng)能力強。

聯(lián)機數(shù)據(jù)采集功能的研發(fā)：精益生產(chǎn)智能化需要突破傳統(tǒng)的條碼采集數(shù)據(jù)方式。

實時跟蹤及追溯功能的研發(fā)：通過監(jiān)視并記錄產(chǎn)品在任意時刻的位置及狀態(tài)來獲取每一個產(chǎn)品的歷史記錄，該記錄向用戶提供了產(chǎn)品組及每個最終產(chǎn)品的使用的可追溯性。提供根據(jù)輸入查詢功能，實現(xiàn)產(chǎn)品的前向及后向追溯。

集成中間件：智能化目前已經(jīng)做到與國內(nèi)外知名ERP軟件、OA軟件等的集成以及知名和常用的各類生產(chǎn)設(shè)備集成。

即通過改變傳統(tǒng)生產(chǎn)的方式，即從源頭的計劃方面引入數(shù)字化和智能化概念，通過對于產(chǎn)品、工藝、物料的數(shù)字化監(jiān)管和管理，使得整個生產(chǎn)過程中，更加有效合理，提高生產(chǎn)率。

二、解決方法的提出

2.1解決方案

高可配置的業(yè)務(wù)解決方案---電池制造生產(chǎn)智能化系統(tǒng)提供從車間倉庫到成品整箱鏈條上的業(yè)務(wù)方案，每個環(huán)節(jié)對追溯信息、流程控制、操作設(shè)計都可以通過配置實現(xiàn)。電池制造生產(chǎn)智能化系統(tǒng)提供強大的生產(chǎn)建模生產(chǎn)設(shè)計器，通過流程設(shè)計器，可以結(jié)合業(yè)務(wù)主數(shù)據(jù)工序（操作）設(shè)計出任何生產(chǎn)模式生產(chǎn)。

準確的物料追蹤---通過精確物料追溯和批量物料追溯分類，采用離散追溯和技術(shù)和基于時間追溯相結(jié)合，加上對人員、時間、操作信息的準確記錄，達到99.99%準確的追溯率；為物料管理，生產(chǎn)控制提供尊缺的參考數(shù)據(jù)，以便進行預(yù)估和統(tǒng)計分析。電池制造生產(chǎn)智能化模塊中的物料離散追溯方式能夠?qū)崿F(xiàn)100%的準確率。

三、智能化制造途徑

3.1物料拉動式管理

企業(yè)配備倉庫配送看板，這樣可以使得物料管理得以科學(xué)化、精細化。比如對于緊缺物料的管理，能夠快速識別出安全庫存量及現(xiàn)存量的差別。

3.2電子作業(yè)指導(dǎo)書的使用

新型的智能化工廠，以電子作業(yè)指導(dǎo)書為基礎(chǔ)，通過數(shù)據(jù)庫把工作的內(nèi)容，工作的指導(dǎo)指標，工作指令，裝配方式，數(shù)據(jù)收集集成在一個界面上，并且能夠同時記錄不合格產(chǎn)品，提供工具列表，能夠出具檢測報告等功能。

3.3自動化采集控制

自動化工廠自然離不開自動化采集控制，這個系統(tǒng)的主要功能在于能夠自動生成和采集數(shù)據(jù)，比如數(shù)據(jù)自動化采集如生產(chǎn)加工參數(shù)、質(zhì)量檢測參數(shù)等檢測結(jié)果。提供給下個步驟，即在生產(chǎn)自動化控制單元，能夠?qū)ι舷铝献詣踊刂?，比如提供自動分流控制等?/p>

3.4包裝與條碼打印

在現(xiàn)代化智能生產(chǎn)制造中，對于倉庫、包裝都可以使用條碼打印的方法。這樣能夠?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)中的準確定位功能。在產(chǎn)品包裝入庫的同時，用智能打標機在產(chǎn)品的外包裝上打碼，這個成品序列號條碼立刻傳輸?shù)诫娔X中，能夠?qū)崟r的更新倉儲數(shù)據(jù)以及相關(guān)的后臺數(shù)據(jù)。

3.5生產(chǎn)報表

由于對整個生產(chǎn)過程進行控制以及數(shù)字化管理，因此能夠很容易生成車間里面計劃數(shù)與實際生產(chǎn)數(shù)量的對比圖，用于判斷生產(chǎn)過程中是否出現(xiàn)異常，并且能夠通過這些數(shù)據(jù)很快的檢測和排除故障。

3.6質(zhì)量報表

通過對每天檢測出的不良產(chǎn)品的記錄，以及進入數(shù)據(jù)庫?？梢陨少|(zhì)量報表，這樣可以檢測每天的不良率，檢測出生產(chǎn)過程的異常變動。通過生成月恒流段產(chǎn)出與不良趨勢分析可以得出產(chǎn)品的質(zhì)量控制水平，以及能夠更加科學(xué)化、系統(tǒng)化的提高產(chǎn)品的生產(chǎn)穩(wěn)定性。

四、項目預(yù)期目標

4.1在應(yīng)用方面可實現(xiàn)的預(yù)期效果

通過智能化工廠的改造功能，大致能夠達到以下的功能預(yù)期：

（1）物料追溯：對于產(chǎn)品線來說，如果質(zhì)量出現(xiàn)問題，第一時間需要進行的就是故障分析，而物料追溯能夠在智能制造過程總，方便進行追溯，準確率高。

（2）生產(chǎn)過程追溯和記錄：通過對于整個過程的記錄和監(jiān)控，使得生產(chǎn)過程中的整個操作都有記錄，便于追溯和統(tǒng)計。

（3）生產(chǎn)過程管控：通過對于設(shè)備的監(jiān)控管理、對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理，能夠順利的完成生產(chǎn)過程的管控。

（4）質(zhì)量管理及預(yù)測：通過大數(shù)據(jù)分析的方法，通過對于生產(chǎn)線的不良率的記錄和分析，能夠?qū)τ谫|(zhì)量問題提前做出預(yù)測。并且能夠通過大數(shù)據(jù)減少生產(chǎn)線不良率的產(chǎn)生。

4.2實際技術(shù)指標

1.縮短制造周期時間：平均減少30%；

2.降低或消除資料錄入的時間：平均降低57%；

3.減少在制品（WIP）：平均減少30%；

4.降低或排除轉(zhuǎn)換間的文件工作：平均降低60%；

5.縮短訂貨至交貨的時間：平均縮短32%；

6.改善產(chǎn)品質(zhì)量：平均提升22%；

7.排除書面作業(yè)和藍圖作業(yè)的浪費：平均減少56%；

8.機器設(shè)備有效工作時間提升：平均提升30%。

五、總結(jié)

由上面的數(shù)據(jù)分析可以得出，通過智能化改造后的工廠，在制造周期方面有30%的縮短，能夠大幅度降低或者消除資料錄入時間，能夠大幅度縮短在制品的等待時間，降低或者排除轉(zhuǎn)換間的文件工作，縮短訂貨至交貨時間，大大改善產(chǎn)品的質(zhì)量，使得設(shè)備有效工作時間提高等。

隨著智能技術(shù)的發(fā)展，智能化系統(tǒng)在工廠逐步推廣應(yīng)用。通過智能系統(tǒng)驅(qū)動智能設(shè)備，實現(xiàn)智能設(shè)計、智能操作、智能調(diào)度、智能生產(chǎn)、智能維護與管理等，使生產(chǎn)、經(jīng)營管理的一體化、集成化水平進一步提高，并向柔性化、敏捷化、虛擬化發(fā)展。隨著技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用的深入，數(shù)據(jù)化工廠與智能化工廠互相交融，自動化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、模型化、智能化等綜合集成應(yīng)用，為建立內(nèi)外協(xié)同的信息平臺，提高企業(yè)工作效率和競爭力，提供全面的支撐。

參考文獻：

[1]莊亞明，數(shù)字化工廠信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究[J]，計算機與應(yīng)用化學(xué)，2005，22（8）

[2]周新建，潘磊，基于數(shù)字化工廠的虛擬制造技術(shù)[J]，機械設(shè)計與制造，2006（7）

[3]曾芬芳，景旭文，智能制造概述[J]，清華大學(xué)出版社，2001，4