智能制造技術(shù)在衛(wèi)品行業(yè)的應(yīng)用

劉偉 科大智能科技股份有限公司

目前，衛(wèi)生用品行業(yè)在生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備、產(chǎn)品質(zhì)量的改進升級方面投入了大量的精力，但是在經(jīng)營管理方面還有較大的提升空間。利用新的智能制造技術(shù)，可以幫助企業(yè)面對新的互聯(lián)網(wǎng)沖擊、柔性制造的沖擊，降低企業(yè)運營成本。

如果既能通過工藝的改進提高產(chǎn)品的質(zhì)量和核心競爭力，又能通過智能制造技術(shù)獲得更大的柔性、降低運營成本，那么，企業(yè)在未來的市場競爭中就將擁有更強的競爭力。

1 新形勢下衛(wèi)生用品行業(yè)面臨的沖擊與挑戰(zhàn)

目前，“互聯(lián)網(wǎng)+”對各行各業(yè)都帶來了巨大的影響和沖擊。衛(wèi)生用品行業(yè)處于消費端，以終端消費品的方式呈現(xiàn)在消費者面前。所以，在消費者購買行為受到互聯(lián)網(wǎng)電商影響的大背景下，設(shè)備制造商、產(chǎn)品生產(chǎn)商、品牌商需要提前布局，在與更多的電商渠道或者互聯(lián)網(wǎng)渠道合作的過程中，對制造過程逐步進行優(yōu)化。

1.1 行業(yè)生產(chǎn)模式亟需向柔性制造升級

“互聯(lián)網(wǎng)+”帶來更多小批量、多品種的業(yè)務(wù)需求，生產(chǎn)商要根據(jù)訂單柔性地使用生產(chǎn)設(shè)備并安排每天的生產(chǎn)，滿足網(wǎng)上或者分銷渠道的需求。

B2B/B2C混合營銷模式需要支持柔性制造的智能生產(chǎn)線，以及能夠負(fù)載海量SKU及電商消費高峰的智能物流。即使電商的需求增長，更大的出貨量還是在B端，通過分銷商、經(jīng)銷商的網(wǎng)絡(luò)進行銷售。這就決定了未來很長時間，生產(chǎn)商將保持一種混合式增長模式，既有線上的訂單，又有線下渠道的訂單。生產(chǎn)商需要一個很好的智能制造體系，來維持兩種增長模式。

渠道和客戶需要更加敏捷的訂單響應(yīng)，實時透明的訂單執(zhí)行過程將成為標(biāo)配。通過智能制造技術(shù)對企業(yè)進行賦能，讓生產(chǎn)企業(yè)也能擁有一流電商公司那樣的物流和訂單響應(yīng)能力，這也是互聯(lián)網(wǎng)帶來的沖擊。

1.2 消費者購買行為改變，產(chǎn)品個性化突出

消費者購買行為的多樣化，對產(chǎn)品本身和產(chǎn)品的外包裝都有多樣化的要求。一方面，由于線上/線下的促銷活動，或者試用裝等，需要對產(chǎn)品進行更加靈活的組合，這些都要通過包裝來實現(xiàn)。如，多少片或多少件組成一個獨立的包裝；有一些高端產(chǎn)品，可能是單件就需要有一個獨立的包裝。這些都會給生產(chǎn)過程帶來新的影響。

由于訂單的多樣性，在訂單頻繁切換，SKU非常多的時候，如何做到盡量不出錯并且花費的時間盡量短，就需要通過互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，自動推送工藝參數(shù)，同時在線監(jiān)測設(shè)備的工作，包括成品率、合格率等，間接地指導(dǎo)生產(chǎn)車間的生產(chǎn)調(diào)度。后續(xù)對接的包裝設(shè)備，還要根據(jù)訂單的變化、包裝規(guī)格的變化，進行快速、敏捷的調(diào)整，適應(yīng)新的包裝。這就是對生產(chǎn)設(shè)備以及包裝設(shè)備的新需求。

1.3 后端揀配包裝需提升自動化程度

衛(wèi)生用品行業(yè)屬于典型的成本領(lǐng)先型行業(yè)，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，設(shè)備的自動化程度已經(jīng)很高，但是在成品下線之后，很多企業(yè)還需要大量的人力進行包裝、搬運，甚至是裝卸貨車，這些環(huán)節(jié)消耗的人力成本在整個企業(yè)的成本占比可能是逐年上升的。

通過自動化的物流機器人、搬運機器人，自動化的倉儲設(shè)備，可以降低后端的人力成本，提高產(chǎn)品發(fā)貨的及時性。包括對貨車的裝車計劃、行車路線等進行適當(dāng)?shù)囊?guī)劃，降低運費，目前該技術(shù)在衛(wèi)生用品以外的行業(yè)都得到了很好的應(yīng)用，在衛(wèi)生用品行業(yè)里也有很好的解決方案可以嘗試。

1.4 衛(wèi)生用品行業(yè)供應(yīng)鏈協(xié)同是發(fā)展趨勢

實際上，把一個產(chǎn)品交付到消費者手上，是由多家供應(yīng)鏈企業(yè)協(xié)作完成。在這個過程中，如何實現(xiàn)信息的互聯(lián)互通，以更加準(zhǔn)確的銷售預(yù)測、訂單預(yù)測、采購預(yù)測，讓整個供應(yīng)鏈上的參與企業(yè)庫存數(shù)量降到相對較低？我們可以借助大數(shù)據(jù)，通過一些算法，打通供應(yīng)商、制造商、渠道商/客戶的信息壁壘，實現(xiàn)多級產(chǎn)品庫存協(xié)同策略，更加準(zhǔn)確地進行需求預(yù)測和判斷。

同時在供應(yīng)鏈協(xié)同的過程中，通過軟件，實現(xiàn)原材料收貨單據(jù)、產(chǎn)品發(fā)貨單據(jù)電子化流轉(zhuǎn)，減少邊界環(huán)節(jié)流程損耗，讓整個供應(yīng)鏈的運作達到更高的效率。

圖1 供應(yīng)鏈協(xié)同發(fā)展

圖2 電子化單據(jù)傳遞

2 衛(wèi)生用品企業(yè)智能制造解決方案

面對新的形勢和變化，衛(wèi)生用品企業(yè)如何運用智能制造技術(shù)？

2.1 數(shù)據(jù)驅(qū)動的運營管理

首先要從數(shù)據(jù)的角度對企業(yè)做一個數(shù)字化改造，對企業(yè)所有產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝及全生命周期的產(chǎn)品信息建立檔案，包括生產(chǎn)過程的工藝數(shù)據(jù)、產(chǎn)品的批次數(shù)據(jù)、質(zhì)量合格數(shù)據(jù)、發(fā)貨數(shù)據(jù)等。建立企業(yè)大數(shù)據(jù)存儲與智能分析處理中心，為智能工廠提供智能決策分析，負(fù)責(zé)從需求到發(fā)運，供應(yīng)鏈計劃、訂單管理與執(zhí)行；生產(chǎn)與計劃管理；供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)運作、渠道配送；營銷數(shù)據(jù)集成，包括需求感知與引導(dǎo)、訂單狀態(tài)、發(fā)運信息、直銷/電商和渠道客戶信息等。

圖3 數(shù)據(jù)化管理模型

主要數(shù)據(jù)模型可分為任務(wù)數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)、資源數(shù)據(jù)、制品數(shù)據(jù)等5個方面。

任務(wù)數(shù)據(jù)，主要是分析訂單的結(jié)構(gòu)及下單的規(guī)律，把過去服務(wù)的客戶訂單都形成任務(wù)分析數(shù)據(jù)。

工藝數(shù)據(jù)，產(chǎn)品工藝不斷升級換代，核心是把工藝參數(shù)和產(chǎn)品的批次綁定在一起，一旦產(chǎn)品端產(chǎn)生質(zhì)量問題，可以追溯定位到底是哪個環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題，再進一步有針對性地建立質(zhì)量管控的閉環(huán)。

質(zhì)量數(shù)據(jù)，建立從原材料IQC到生產(chǎn)過程P2C的質(zhì)量點，再到產(chǎn)品O2C的質(zhì)量點，把質(zhì)量點信息做成一個電子證書，也就是產(chǎn)品質(zhì)量合格證的電子版，以這樣的媒體或者介質(zhì)把它保存下來，把這個數(shù)據(jù)發(fā)送給渠道，或者是下游經(jīng)銷商，就可以更好地保證產(chǎn)品質(zhì)量。

資源數(shù)據(jù)，企業(yè)的經(jīng)營者必須詳細了解企業(yè)的資源，比如工廠有哪些生產(chǎn)設(shè)備、設(shè)備的表現(xiàn)、生產(chǎn)能力、有沒有更大的潛力可挖、需不需要做維護保養(yǎng)，這些都是跟資源有關(guān)系的數(shù)據(jù)。

制品數(shù)據(jù)，就是從原材料庫存到車間在制品的庫存，再到成品的庫存，通過同一套物流技術(shù)來進行監(jiān)測，對物料需求進行計算時，就能把所有物料全維進行分析。

2.2 生產(chǎn)物流自動化

我們建議從物流的角度來切入，改造現(xiàn)有的制造業(yè)工廠。現(xiàn)在衛(wèi)生用品行業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的水平已經(jīng)很高，自動化程度、智能化程度也非常高，但是在車間里、生產(chǎn)線上，各個工序之間的組織還有很多環(huán)節(jié)可以再優(yōu)化。

圖4 優(yōu)化流程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

圖4所示為優(yōu)化流程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其中需要一些硬件設(shè)備來實現(xiàn)在不同的工藝流程和生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的自動化，如MES生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)、WMS倉儲管理系統(tǒng)和MM物料系統(tǒng)等。比如，在第三個環(huán)節(jié)生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，生產(chǎn)制造過程需要用到原材料，而原材料是儲備在倉庫里，對于倉管來說就需要有一套系統(tǒng)，知道此時此刻正在生產(chǎn)的訂單，下一個小時需要從倉庫里出哪些物料，送到幾號機臺。以前這些都是靠人工進行維護，未來將實現(xiàn)全自動化，通過傳感器采集車間生產(chǎn)設(shè)備的速度數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)備的實時產(chǎn)量以及訂單的需求量，通過MES系統(tǒng)預(yù)測送原材料的時間。原料可能是卷材，上料比較費時費力，可通過機械手將卷料抓起來，自動地插入生產(chǎn)設(shè)備里，在節(jié)省送料時間的同時實現(xiàn)智能送料功能。

通過每個環(huán)節(jié)的智能制造技術(shù)挖掘，實現(xiàn)倉儲、生產(chǎn)車間、生產(chǎn)機臺三者的信息和物料的協(xié)同聯(lián)動，讓倉儲能更加智能地服務(wù)于生產(chǎn)設(shè)備。同時在生產(chǎn)設(shè)備下線的成品，能夠比較快地進入到倉儲，進行下一步的發(fā)貨。智能制造就是實現(xiàn)衛(wèi)品先進設(shè)備的數(shù)字化聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)物料端到端的供應(yīng)鏈預(yù)測與自動化物流智能送料。自動化車間物流、生產(chǎn)設(shè)備完全聯(lián)網(wǎng)，通過物料緩存位監(jiān)控實現(xiàn)機臺自動叫料，減少因缺料引起的非工時，并通過與立體倉儲出入庫模塊對接，避免物料擁堵現(xiàn)象。

通過使用自動化，可以帶來明顯的好處：第一，有效防止原材料使用的錯誤；第二，防止跳工序，保證生產(chǎn)工序的完整性；第三，全過程的信息采集，可以實現(xiàn)雙向追溯；第四，實時掌握生產(chǎn)計劃和完成情況，做出相應(yīng)的調(diào)整。

對于規(guī)模較大的制造企業(yè)來說，排產(chǎn)是很難的課題，首先要考慮物料是否齊全，要不要發(fā)起采購需求，其次排產(chǎn)能不能達到設(shè)備開工量大、開工效率高的要求。在這個過程中，可以通過數(shù)據(jù)分析，結(jié)合自動排產(chǎn)系統(tǒng)，實現(xiàn)排產(chǎn)過程自動化，同時實時掌握生產(chǎn)進度，一旦有插單、跳單或者比較緊急的生產(chǎn)任務(wù)時可以靈活調(diào)整生產(chǎn)過程。

圖5 生產(chǎn)全過程管控工作流程

結(jié)合APS排產(chǎn)系統(tǒng)，以及MES生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)，就可以讓機器人來服務(wù)生產(chǎn)設(shè)備，讓生產(chǎn)設(shè)備開工率更高。如圖5所示，假定企業(yè)已建立自動化倉儲，倉儲可以同時儲備原材料和成品，中間的搬運通過輸送線、機器人等自動化物流設(shè)備進行，但物流指揮調(diào)度通過WMS系統(tǒng)和MES系統(tǒng)協(xié)同執(zhí)行，這樣可以實現(xiàn)全景的生產(chǎn)過程可控。尤其在車間的物料管控方面，往往有一個盲區(qū)，就是在車間的線邊存放物料，因為那里離開了倉儲，所有權(quán)轉(zhuǎn)移到車間。通過RFID或者掃碼標(biāo)簽技術(shù)，我們可以很快地盤點出在車間到底有多少正在生產(chǎn)的物料，有了這些信息，排產(chǎn)計劃可以更精準(zhǔn)，減少浪費。

2.3 營銷物流自動化

營銷面對的是消費者，就是要把貨物從工廠車間里送到倉儲，再從倉儲交付到消費者手里。營銷物流自動化一般要建設(shè)自動化立體倉儲，提高成品倉儲土地利用率；實現(xiàn)成品發(fā)貨無人化/少人化24小時運作，提高庫存周轉(zhuǎn)率；采用堆垛機式立庫應(yīng)對B2B托盤式發(fā)貨，采用多穿車密集庫應(yīng)對B2C紙箱式發(fā)貨。豐富的上架/揀配策略，保證嚴(yán)格的先進先出，精準(zhǔn)的盤點數(shù)據(jù)保持賬實相符。ASN單據(jù)電子化流轉(zhuǎn)，增強了制造商與渠道商的對接效率。在工廠園區(qū)內(nèi)規(guī)劃貨車交通管制方案，通過建設(shè)TMS運輸管理系統(tǒng)并對接ERP，實現(xiàn)訂單發(fā)貨計劃自動生成貨車裝車計劃及運輸路線，并實施在途信息監(jiān)控。

營銷物流自動化主要帶來以下幾個方面的好處：

● 無縫對接的信息系統(tǒng)實現(xiàn)從訂單到交付的數(shù)據(jù)閉環(huán)，并通過數(shù)據(jù)共享優(yōu)化庫存、備貨、補貨及盤點計劃。

● 支持線上/線下營銷模式，自動對接第三方電商平臺定時讀取訂單數(shù)據(jù)，通過軟件算法自動進行波次計算和拆分生產(chǎn)下架任務(wù)，并適應(yīng)電商節(jié)發(fā)貨高峰的作業(yè)效率。

● 針對日常裝/促銷裝的頻繁切換，采用Kiva機器人下架，以及貨到人揀配及包裝方案，建設(shè)自動封箱機及紙箱/包裝容器自動貼標(biāo)及交叉帶分揀線，完成貨物拆零及揀配。

2.4 深度的設(shè)備連線與績效優(yōu)化

圖6 營銷物流自動化流程

智能制造解決方案還有一個重要方面，就是通過深度的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)績效優(yōu)化。如何讓生產(chǎn)設(shè)備運行更快、效率更高？科大智能現(xiàn)在正在實施“設(shè)備上云”計劃，通過云端監(jiān)測生產(chǎn)數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、維護保養(yǎng)數(shù)據(jù)等，構(gòu)建以工藝綜合效率為核心指標(biāo)的生產(chǎn)績效。假設(shè)給整廠設(shè)定一個目標(biāo)——整廠的工藝綜合指標(biāo)達到90%以上，然后對生產(chǎn)設(shè)備的速度、時間和質(zhì)量合格率這3個因素分別進行監(jiān)測，如果達不到設(shè)定的目標(biāo)，系統(tǒng)會自動進入預(yù)警，同時通過報表分析出原因，如排產(chǎn)不合理、物料輸送不及時、設(shè)備調(diào)試時間過長、設(shè)備老化等。通過大數(shù)據(jù)分析，還可以給出生產(chǎn)改進和管理提升方面的經(jīng)驗和建議。

3 總結(jié)與展望

在衛(wèi)生用品行業(yè)推廣智能制造技術(shù)可能面臨一些問題，大家會有一些擔(dān)心。

● 商業(yè)數(shù)據(jù)的分享合作亟待改善

大家都意識到數(shù)據(jù)有價值，但是往往擔(dān)心數(shù)據(jù)的隱私和安全性。目前隨著云計算技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)保密技術(shù)越來越好，安全性風(fēng)險微乎其微。

● 智能工廠投資收益的不確定性

傳統(tǒng)的工廠改造成智能工廠需要比較大的投資，而投資收益不確定，往往企業(yè)在決策的時候，會擔(dān)心建成之后能不能達到收益，企業(yè)現(xiàn)有的人員結(jié)構(gòu)能不能培養(yǎng)出一個隊伍去管理。針對這個問題，科大和京東合作提供價值鏈解決方案，有顧慮的企業(yè)可以使用其中一些供應(yīng)鏈的基礎(chǔ)工具，甚至是以租代建。

● 智能產(chǎn)品、智能服務(wù)需求存在不確定性

目前，電商、互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅速，未來是不是電商能一統(tǒng)江山，大家判斷不一樣。最穩(wěn)健的策略就是既要擁抱互聯(lián)網(wǎng)、擁抱電商，同時又能連接現(xiàn)在B端的線上服務(wù)。

● 衛(wèi)品企業(yè)的智能制造基礎(chǔ)準(zhǔn)備尚需時日

對于生產(chǎn)企業(yè)來說，可能對信息化、自動化技術(shù)不一定很了解，企業(yè)信息化的基礎(chǔ)不一樣，需要根據(jù)具體客戶的工廠情況、實際生產(chǎn)經(jīng)營現(xiàn)狀，定制化適合的解決方案。

● 衛(wèi)品行業(yè)亟需提供智慧工廠整體解決方案的產(chǎn)品制造商和系統(tǒng)集成商

在整個衛(wèi)生用品行業(yè)里推廣智能制造，需要構(gòu)建一個生態(tài)環(huán)境，不同的服務(wù)商提供不同的材料、設(shè)備和服務(wù)?？拼笾悄芴峁┲悄苤圃斓慕鉀Q方案和生產(chǎn)技術(shù)，大家一起合作，形成一個生態(tài)系統(tǒng)，共同去面對行業(yè)的挑戰(zhàn)和未來的機遇。

衛(wèi)生用品企業(yè)智能制造的整體框架見圖7，計算機通過網(wǎng)絡(luò)可以接收訂單，企業(yè)的控制中心接收全方位的數(shù)據(jù)，通知倉儲在正確的時間把物料由機器人控制搬運到車間某一個生產(chǎn)設(shè)備上料點。生產(chǎn)設(shè)備在生產(chǎn)過程中，物聯(lián)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)，通過監(jiān)控中心可視化地監(jiān)控生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的成品，通過自動化物流運送到倉儲進行分類存放，再通過分揀技術(shù)、訂單技術(shù)進行柔性發(fā)貨。同時，生產(chǎn)設(shè)備的工藝技術(shù)、訂單技術(shù)資料可以存放在企業(yè)的“私有云”里進行跨區(qū)域的共享。在這個框架下運作，企業(yè)可以降低生產(chǎn)經(jīng)營成本，把更多的精力花在改善工藝和質(zhì)量上，真正提高市場占有率。

圖7 衛(wèi)生用品企業(yè)智能制造整體框架

智能制造的過程應(yīng)該是端到端的解決方案，就是從原材料進廠開始到成品出廠結(jié)束，中間所有環(huán)節(jié)都是可控、可追溯、可視化的。其中有一些大量消耗人力的環(huán)節(jié)可以嘗試通過機器人、自動化設(shè)備來解決，由此逐步形成智能制造。

國家對智能制造扶持的力度很大，各省經(jīng)信委都有相關(guān)的建設(shè)資金為企業(yè)提供支持，未來，智能制造將為整個衛(wèi)生用品行業(yè)的發(fā)展提供更多助力。