磁性材料企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型及磁性材料智能制造探索

范愛粉 徐古幫

摘要：本文根據(jù)某企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的案例進(jìn)行分析，我們重點(diǎn)圍繞磁性材料五個(gè)方面進(jìn)行實(shí)踐與研究，例如智能制造業(yè)務(wù)場(chǎng)景、產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)化、智能制造系統(tǒng)架構(gòu)、智能能源管理、生產(chǎn)制造執(zhí)行與過(guò)程控制?；仡櫰髽I(yè)磁性材料數(shù)字化轉(zhuǎn)型，力求為企業(yè)磁性材料的智能化發(fā)展提供實(shí)踐參考和理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：磁性材料;企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型;智能制造探索

全球最大的磁性材料銷售市場(chǎng)和生產(chǎn)基地是中國(guó)，我國(guó)磁性材料企業(yè)，發(fā)展前景良好，也存在重大挑戰(zhàn)。特別是鐵氧體生產(chǎn)企業(yè)，生產(chǎn)控制粗放，小、大、散、強(qiáng)度低，因此在制造過(guò)程中對(duì)高性能產(chǎn)品的準(zhǔn)確管理要求難以滿足。生產(chǎn)制造自動(dòng)化程度較低，資源和能源消耗高，產(chǎn)品一致性低，生產(chǎn)成本高，管理模式較廣，良率和產(chǎn)品穩(wěn)定性低。另外，增多潛在競(jìng)爭(zhēng)者，增強(qiáng)上下游議價(jià)能力，供應(yīng)鏈波動(dòng)，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇。企業(yè)磁性材料離不開場(chǎng)景化智能制造技術(shù)的應(yīng)用，要實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級(jí)，則以集成為抓手，以數(shù)據(jù)為核心，以流程為動(dòng)力，推進(jìn)（以下簡(jiǎn)稱SCADA系統(tǒng)）數(shù)據(jù)采集/監(jiān)控控制系統(tǒng)與（以下簡(jiǎn)稱MES系統(tǒng)）制造執(zhí)行系統(tǒng)的集成應(yīng)用，為制造過(guò)程的管理、異常預(yù)警、可視化看板、制造過(guò)程大數(shù)據(jù)分析等場(chǎng)景化智能制造應(yīng)用構(gòu)建“智能工廠”，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)的公司，實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控。本文探討在智能制造中磁性材料企業(yè)需要解決的一些問題，從企業(yè)的實(shí)際需求出發(fā)。

一、智能制造成熟度評(píng)估

智能制造能力成熟度在《智能制造能力成熟度模型》現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T39116-2020）分為五個(gè)等級(jí)。每個(gè)成熟度等級(jí)和五個(gè)量化成熟度等級(jí)，利用《智能制造能力成熟度評(píng)估方法》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 39117-2020）確定對(duì)應(yīng)的評(píng)分區(qū)間的方法。

該磁性材料廠為二級(jí)規(guī)范，智能制造成熟度等級(jí)為2.66，聚焦技術(shù)、人才、資源、制造四大功能要素。核心設(shè)備實(shí)現(xiàn)了高度自動(dòng)化和信息化，核心業(yè)務(wù)活動(dòng)較為規(guī)范，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備、系統(tǒng)等集成應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了單一業(yè)務(wù)活動(dòng)的數(shù)據(jù)共享，具備發(fā)展的基礎(chǔ)條件，跨業(yè)務(wù)活動(dòng)之間的數(shù)據(jù)共享。

二、智能制造的三個(gè)特點(diǎn)

智能制造最重要的特征體現(xiàn)在四個(gè)方面：全生命周期的數(shù)字化、橫向一體化的價(jià)值鏈、網(wǎng)絡(luò)化和生產(chǎn)的縱向一體化、技術(shù)應(yīng)用的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。這些也是制造商創(chuàng)造的機(jī)會(huì)，借助技術(shù)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新突破。

（一）智能生產(chǎn)系統(tǒng)是縱向整合和網(wǎng)絡(luò)化

在企業(yè)智能生產(chǎn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和垂直集成是智能制造的第一個(gè)特點(diǎn)體現(xiàn)。信息物理系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)系統(tǒng)使工廠能夠快速響應(yīng)突發(fā)故障、庫(kù)存水平變化、訂單需求。信息物理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)定制和個(gè)性化，幫助智能工廠自我管理。當(dāng)然，這需要完整的數(shù)據(jù)集成以及自動(dòng)化系統(tǒng)和智能傳感器技術(shù)的支持。信息物理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)維護(hù)的自我管理，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自我管理。制造過(guò)程中的所有環(huán)節(jié)都有記錄，所有錯(cuò)誤由系統(tǒng)自動(dòng)記錄。任何需要的地方資源和產(chǎn)品聯(lián)網(wǎng)，原材料和零件可以送到，顯著減少工廠浪費(fèi)。這使工廠能夠快速有效地應(yīng)對(duì)質(zhì)量波動(dòng)、訂單變更和設(shè)備停機(jī)等事故。

（二）價(jià)值鏈橫向整合

全球價(jià)值鏈的橫向整合是智能制造的第二個(gè)特點(diǎn)。新價(jià)值鏈增加了價(jià)值鏈的靈活性和透明度，可以實(shí)時(shí)優(yōu)化的價(jià)值鏈網(wǎng)絡(luò)，能夠快速響應(yīng)障礙和問題。全球或本地的價(jià)值鏈網(wǎng)絡(luò)與生產(chǎn)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)類似，通過(guò)信息物理系統(tǒng)連接起來(lái)，包括下游服務(wù)、生產(chǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)、物流、營(yíng)銷、銷售，創(chuàng)建了從采購(gòu)到生產(chǎn)、銷售或從公司和客戶到供應(yīng)商的透明價(jià)值鏈。都有很好的產(chǎn)品的軌跡文檔和歷史數(shù)據(jù)記錄，就好像產(chǎn)品有“記憶”功能一樣。在制造階段可以實(shí)現(xiàn)客戶定制，還可以在訂購(gòu)、開發(fā)、計(jì)劃、組裝和分銷環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)。創(chuàng)造了新的業(yè)務(wù)和協(xié)作模式，這種涉及客戶和合作伙伴的橫向整合，也與知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)相關(guān)的法律問題和相關(guān)責(zé)任變得更加重要。

（三）技術(shù)應(yīng)用的指數(shù)式增長(zhǎng)

生產(chǎn)靈活性和成本節(jié)約、個(gè)性化解決方案促進(jìn)了是技術(shù)應(yīng)用的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，是第三個(gè)智能制造的特點(diǎn)。進(jìn)一步提高系統(tǒng)加速大規(guī)模定制，可以采用機(jī)器人、人工智能和傳感器技術(shù)自動(dòng)化能力，自我控制能力和高度的認(rèn)知能力是智能制造系統(tǒng)要求。人工智能節(jié)省供應(yīng)鏈管理成本，更加靈活有效的使工廠和倉(cāng)庫(kù)的無(wú)人值守傳輸，生產(chǎn)和數(shù)據(jù)分析可靠性增加，新的設(shè)計(jì)和施工計(jì)劃還可以讓企業(yè)發(fā)現(xiàn)，增強(qiáng)服務(wù)的協(xié)同效應(yīng)。更加有效使生產(chǎn)中的納米傳感器和功能性納米材料，增加質(zhì)量控制，這加速了從工業(yè)向智能制造的過(guò)渡并提高了靈活性。

三、智能制造的核心及重點(diǎn)解決問題

該制造企業(yè)正在加強(qiáng)數(shù)字智能化頂層設(shè)計(jì)，引領(lǐng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，核心的智慧產(chǎn)業(yè)升級(jí)從傳統(tǒng)的信息化融合和工業(yè)化的制造企業(yè)向人工智能發(fā)展，充分利用公司當(dāng)前信息化、智能化建設(shè)的“五個(gè)成就”。首先，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)+自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集，促進(jìn)企業(yè)內(nèi)部工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，通過(guò)顯示和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制點(diǎn)集成。其次，實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程的質(zhì)量控制、實(shí)時(shí)監(jiān)控、異常預(yù)警、可視化看板等制造應(yīng)用，磁性材料廠MES制造執(zhí)行系統(tǒng)。第三，公司產(chǎn)品3D展示在線銷售平臺(tái)，線上交易，實(shí)現(xiàn)從訂單到售后的閉環(huán)管理。第四，LIMS質(zhì)檢中心實(shí)驗(yàn)室涵蓋各種數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，例如業(yè)務(wù)流程、信息管理系統(tǒng)、人員、財(cái)務(wù)、設(shè)備、樣品、客戶、電子記錄、采集設(shè)備管理，與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)建立財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)之間的強(qiáng)關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)檢驗(yàn)業(yè)務(wù)流程的在線管理。第五，公司園區(qū)安全環(huán)保信息系統(tǒng)。作為算機(jī)化開發(fā)建設(shè)試點(diǎn)單位之一，以實(shí)施智能制造工程為重要抓手，磁性材料廠以構(gòu)建新型制造體系為目標(biāo)，著力提高關(guān)鍵技術(shù)裝備自動(dòng)化水平，持續(xù)優(yōu)化制造工藝。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，典型的個(gè)性化制造特征在磁性材料的研發(fā)和制造中具備，企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)，提高生產(chǎn)效率，提高磁性材料批量生產(chǎn)的可靠性和穩(wěn)定性，不斷降低制造成本，縮短研發(fā)周期。更重要的是，增強(qiáng)了磁性材料研發(fā)企業(yè)自主、主動(dòng)的研發(fā)能力，智能制造系統(tǒng)的把控和數(shù)據(jù)的積累，加快了新材料的研發(fā)和重復(fù)升級(jí)。在磁性材料生產(chǎn)中相信未來(lái)智能制造的應(yīng)用，無(wú)疑將為行業(yè)的發(fā)展提供巨大的推動(dòng)力。

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