智數(shù)合一，智慧工廠的四大典型應用場景

任敏

隨著5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、AI等技術的發(fā)展，未來制造業(yè)的發(fā)展方向?qū)⑹歉咝Ч?jié)能、綠色環(huán)保的智慧工廠。智慧工廠是在數(shù)字化工廠的基礎上，以數(shù)據(jù)為軸激發(fā)企業(yè)智慧化進程，利用物聯(lián)網(wǎng)的技術和設備監(jiān)控技術加強信息管理和服務，清楚掌握產(chǎn)銷流程、提高生產(chǎn)過程的可控性、減少生產(chǎn)線上人工的干預、即時正確地采集生產(chǎn)線數(shù)據(jù)，以及合理的生產(chǎn)計劃編排與生產(chǎn)進度。

智慧工廠包含工廠運營管理的五個方面，制造資源控制、現(xiàn)場運行監(jiān)管、物流過程管控、生產(chǎn)執(zhí)行跟蹤、質(zhì)量工作監(jiān)督，通過對MES、QMS、ERP、SCM等系統(tǒng)的集成以及對自動化設備傳感器數(shù)據(jù)的對接，打造企業(yè)的智慧工廠管理平臺，實現(xiàn)制造管理的統(tǒng)一化與數(shù)字化（見圖1）。

制造資源控制主要是指對制造過程中的人、機、料等相關生產(chǎn)資源的管理。涉及對BOM單的自動生成、原材料及輔料的領用、半成品與線邊倉的管理、成品的投入產(chǎn)出情況等，需要對物料齊套率、物料損耗比率、半成品周轉(zhuǎn)、投入產(chǎn)出比、回收率等指標進行監(jiān)控與分析，確保制造資源及時到位、高效流轉(zhuǎn)、降損再造；設備效率對制造資源的影響巨大，應從設備巡檢、故障管理、備件管理、技術檔案等四個方面進行管控，利用電子掃碼技術實現(xiàn)一物一碼、一人一碼的管理模式，打造企業(yè)設備全流程精準管理系統(tǒng)；自動化技術的發(fā)展促進了無人工廠的誕生，但是無人工廠的局限性很大，很多企業(yè)并不適合，目前來看人員還是制造資源的核心之一，結合工藝流程改進、生產(chǎn)計劃排程、人員排班管理，可達到優(yōu)化生產(chǎn)效率、維持生產(chǎn)節(jié)拍的目的。

現(xiàn)場運行監(jiān)管是對7S管理的數(shù)字化改造。一方面利用基于傳感器建立的數(shù)據(jù)實時采集系統(tǒng)完成對生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)的采集、設備運行參數(shù)與狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集、流水線作業(yè)關鍵崗位產(chǎn)能數(shù)據(jù)的采集，解決了原本7S管理數(shù)據(jù)采集的滯后性與人工采集帶來誤差的問題；另一方面利用視頻監(jiān)控以及圖像識別技術實現(xiàn)對設備停機、傳送帶卡料、產(chǎn)品積壓、員工離崗等異常情況的預警推送，作為7S管理評分的有力依據(jù)；最后通過數(shù)據(jù)分析軟件FineBI對接生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)以及上述采集到的數(shù)據(jù)，進行多維度對比分析，輔助生產(chǎn)管理者進行有效決策。

物流過程管控包含供應商發(fā)貨、工廠內(nèi)部周轉(zhuǎn)、客戶發(fā)貨三個環(huán)節(jié)。利用車聯(lián)網(wǎng)技術與大數(shù)據(jù)處理技術將物流車輛的實時地理位置與行車軌跡數(shù)據(jù)進行實時采集，完成對供應商和客戶兩個環(huán)節(jié)的物流過程管控；利用AGV小車實現(xiàn)物料自動領用、半成品自動周轉(zhuǎn)、成品自動入庫，打造無人分揀、智能搬運的智慧倉儲作業(yè)系統(tǒng)，大大提高了工廠內(nèi)部物流的周轉(zhuǎn)效率。

生產(chǎn)執(zhí)行跟蹤是指對生產(chǎn)計劃執(zhí)行過程的實時監(jiān)控以及對執(zhí)行結果的管理決策，結合MES系統(tǒng)與數(shù)據(jù)分析工具FineBI，讓各層級管理人員能夠隨時了解生產(chǎn)動態(tài)，包括出勤情況、計劃生產(chǎn)進度、計劃完成率及效率等，實現(xiàn)生產(chǎn)異常在線分析和閉環(huán)跟進，優(yōu)化數(shù)據(jù)提取及分析模式，減負賦能，提前管理，建立問題找人，分層管理機制。

質(zhì)量工作監(jiān)督流程涵蓋來料品質(zhì)管控、制程品質(zhì)管控、出貨品質(zhì)管控三個環(huán)節(jié)，從質(zhì)量策劃、質(zhì)量檢驗、質(zhì)量保證、質(zhì)量監(jiān)督、質(zhì)量改善、質(zhì)量服務、體系和流程等七個方面重點建設，利用編碼技術實現(xiàn)產(chǎn)品和物料的批次管控，減少因批量質(zhì)量問題帶來的成本損失，同時用SPC方法分析工序過程能力與質(zhì)量管控水平，確保產(chǎn)品質(zhì)量保持在合理的范圍內(nèi)波動。

在智慧工廠的建設過程中，不同的業(yè)務活動衍生出不同的信息化功能需求，而不同的功能需求又促生了不同新技術的發(fā)展，業(yè)務、功能與技術的結合形成了智慧工廠的應用場景?；谏鲜鲋腔酃S管理平臺五大模塊的內(nèi)容，帆軟提煉出了智慧工廠的四大應用場景。

應用場景一：智慧園區(qū)管理

智慧工廠對產(chǎn)業(yè)園的綜合管理提出了更高的要求，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)園由于管理工作繁多，很多模塊都是單獨管理，無法做到資源的統(tǒng)一協(xié)調(diào)，且很多數(shù)據(jù)并不是實時在線，大大增加了管理難度。

智慧工廠要求對園區(qū)的視頻監(jiān)控、安防報警、人員巡查、門禁考勤、訪客管理、一卡通管理、停車位、會議室、信息發(fā)布、能源使用情況、環(huán)境變化、設備參數(shù)等工作進行實時在線的統(tǒng)一管理，企業(yè)可利用傳感器技術實現(xiàn)動態(tài)捕捉、熱成像報警、人臉識別、溫濕度感應等，再利用OA或報表系統(tǒng)實現(xiàn)在線巡檢、信息發(fā)布、會議室線上預約、訪客線上登記等，將系統(tǒng)數(shù)據(jù)和傳感器數(shù)據(jù)利用微服務接口的方式進行調(diào)用，形成園區(qū)全貌管理指標，最后利用3D建模技術開發(fā)智慧園區(qū)全局管理模型或利用數(shù)據(jù)分析工具制作園區(qū)綜合管理駕駛艙，實現(xiàn)對園區(qū)資源的統(tǒng)一高效管理，打造綠色、高效、安全的智慧園區(qū)。

應用場景二：智慧物流管理

物流一直是工廠管理的薄弱環(huán)節(jié)，大多數(shù)制造企業(yè)依賴第三方物流公司進行產(chǎn)品和原材料的運輸，而對第三方物流機構的管理缺乏有力且有效的手段，導致對客戶的交付時間把控不準以及對物流異常無法追溯真實原因。

企業(yè)可基于車聯(lián)網(wǎng)技術將物流車輛的實時地理位置信息進行保存，再利用大數(shù)據(jù)處理技術實時監(jiān)控所有物流車輛的運行狀態(tài)，對停車超時、未按規(guī)定路線行駛、車速異常等情況進行實時報警，對收發(fā)貨異常的訂單可追溯其物流車輛的歷史軌跡與停靠點記錄，實現(xiàn)物流各環(huán)節(jié)精細化、動態(tài)化、可視化管理，提高物流系統(tǒng)智能化分析決策和自動化操作執(zhí)行能力，提升物流運作效率。

應用場景三：三位一體監(jiān)造平臺

隨著制造企業(yè)對內(nèi)部生產(chǎn)過程管理能力的提高，催生出上下游監(jiān)造管理的需求，這一方面是對供應商原材料質(zhì)量管控的進一步延伸，另一方面是對客戶滿意度更加重視的表現(xiàn)。從供應商到工廠再到最終客戶的三位一體監(jiān)造平臺，是智慧工廠的核心應用場景。

為了滿足大客戶監(jiān)造接入需求，企業(yè)可利用微服務技術通過接口將生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)和作業(yè)視頻提取出來，同時利用數(shù)據(jù)分析平臺給客戶提供帶有分析結果的產(chǎn)品出廠數(shù)據(jù)，通過權限管理開放給對應客戶，實現(xiàn)快速響應客戶監(jiān)造平臺數(shù)據(jù)對接以及遠程廠驗的需求，提升客戶對產(chǎn)品的信任度。

而對于供應商的監(jiān)造管理需要從四個方面入手，第一，對接其產(chǎn)線設備傳感器數(shù)據(jù)，掌握供應商生產(chǎn)過程中的設備參數(shù)，便于后期異常追溯；第二，接入生產(chǎn)監(jiān)控視頻，實現(xiàn)對供應商生產(chǎn)作業(yè)的實時監(jiān)控，提高管理力度；第三，打通供應商的生產(chǎn)信息系統(tǒng)，掌握供應商訂單的執(zhí)行進度與質(zhì)量情況，可有效預估訂單風險；第四，開發(fā)數(shù)據(jù)上報界面，對供應商臨時零散的數(shù)據(jù)做到及時規(guī)范的收集，提高協(xié)同能力（見圖2）。

應用場景四：質(zhì)量閉環(huán)追溯

傳統(tǒng)的質(zhì)量管理方式局限于對當時產(chǎn)品生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的監(jiān)控，在出現(xiàn)批量質(zhì)量異常時無法有效鎖定不良批次，對導致異常的物料無法追溯使用在哪些成品中，增加了質(zhì)量處理成本與管控難度。

質(zhì)量追溯可幫助企業(yè)更實時、高效、準確、可靠的實現(xiàn)生產(chǎn)過程和質(zhì)量管理，結合條碼自動識別技術、序列號管理思想以及條碼設備，可有效收集產(chǎn)品或物料在生產(chǎn)和物流作業(yè)環(huán)節(jié)的相關信息數(shù)據(jù)，每完成一個工序或一項工作，記錄其檢驗結果、存在問題、操作者及檢驗者的姓名、時間、地點及情況分析，在產(chǎn)品的適當部位做出相應的質(zhì)量狀態(tài)標志，跟蹤其生命周期中流轉(zhuǎn)運動的全過程，使企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)對采、銷、生產(chǎn)中物資的追蹤監(jiān)控、產(chǎn)品質(zhì)量追溯、銷售竄貨追蹤等目標。最后利用數(shù)據(jù)分析工具建立質(zhì)量計劃、過程控制、發(fā)現(xiàn)問題、異常處理、管理決策、問題關閉的質(zhì)量閉環(huán)管理平臺，形成經(jīng)驗庫與分析報表來支撐企業(yè)打造一套來源可溯、去向可查、責任可追的質(zhì)量閉環(huán)追溯系統(tǒng)。

智慧工廠的應用遠不止于此，隨著新技術、新理念的誕生，智慧工廠也將在新時代有新的表現(xiàn)形式，制造管理者應把握新形勢，通過執(zhí)行層自動化與管理層信息化的融合，加快智慧工廠的建設步伐。