淺述平板玻璃智能工廠的建設(shè)思路

關(guān)建光

（福耀玻璃工業(yè)集團(tuán)股份有限公司 福清 350301）

0 引言

近年來隨著平板玻璃行業(yè)高速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外大資本先后進(jìn)入平板玻璃行業(yè)，使生產(chǎn)工藝裝備水平大大提高。但產(chǎn)能的增加面臨資源限制、運(yùn)輸緊張等因素的制約，同時(shí)綠色發(fā)展、環(huán)境保護(hù)的要求日益提高，企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)壓力越來越大。傳統(tǒng)的管理模式下，企業(yè)管理水平與生產(chǎn)力發(fā)展的不相適應(yīng)日益彰顯。信息化可以有效提升管理水平和技術(shù)水平，促進(jìn)節(jié)能減排，達(dá)到降本增效的目的。

1 平板玻璃智能工廠建設(shè)背景

一般而言，智能化工廠建設(shè)分信息化和人工智能兩方面技術(shù)。隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)的發(fā)展，平板玻璃工廠智能化建設(shè)所需的信息化技術(shù)已經(jīng)日漸成熟。已有相當(dāng)一部分工廠開始信息化建設(shè)。平板玻璃工廠的人工智能建設(shè)，主要集中在“聯(lián)合車間熔錫退冷端”系統(tǒng)工藝操作技術(shù)的開發(fā)與集成。DCS與自動(dòng)化設(shè)備的廣泛應(yīng)用及信息化系統(tǒng)的建設(shè)，已為“智能化”打下了良好的基礎(chǔ)，從某種意義上說已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了操控的自動(dòng)化和智能化，平板玻璃智能工廠是在此基礎(chǔ)上的進(jìn)一步完善升級(jí)。

信息化是智能化的前提，沒有工廠的信息化建設(shè)，智能化就無從談起。但由于對(duì)信息化認(rèn)識(shí)的局限、經(jīng)營(yíng)成本的考慮，推動(dòng)信息化建設(shè)的工作面臨一定的阻力。許多工廠管理者不愿意改變?cè)械淖鳂I(yè)模式，實(shí)時(shí)、真實(shí)的“產(chǎn)供銷”數(shù)據(jù)，會(huì)給相關(guān)工作人員帶來壓力。同時(shí)，配套信息化系統(tǒng)需要資金投入，加大了企業(yè)財(cái)務(wù)負(fù)擔(dān)。多數(shù)老的產(chǎn)線，因建設(shè)時(shí)沒有考慮信息化問題，加之現(xiàn)有系統(tǒng)確有待完善之處，導(dǎo)致多數(shù)工廠不愿意“數(shù)字化”轉(zhuǎn)型，已建好的系統(tǒng)沒有真正全面地發(fā)揮作用。

2 平板玻璃智能工廠建設(shè)主要內(nèi)容

2.1 建設(shè)思路與實(shí)施路徑

智能工廠是在數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)上，利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)加強(qiáng)信息管理和服務(wù)，提高生產(chǎn)過程可控性、減少生產(chǎn)線人工干預(yù)，合理計(jì)劃排程，同時(shí)集智能手段和智能系統(tǒng)等新興技術(shù)于一體，構(gòu)建高效、節(jié)能、綠色、環(huán)保、舒適的人性化工廠。智能工廠建設(shè)的基礎(chǔ)就是現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)（人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)）的采集和傳輸，數(shù)據(jù)信息使操作人員、管理人員、客戶等都能夠清晰地了解到工廠的實(shí)際狀態(tài)，并形成決策依據(jù)。

平板玻璃智能工廠建設(shè)以圍繞生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)調(diào)度、設(shè)備管理、成本管理、能源管理、數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)掃碼、輔助決策等幾個(gè)方面開展智能化應(yīng)用，建設(shè)信息物理融合系統(tǒng)CPS（Cyber-Physical Systems），并與現(xiàn)有的ERP（Enterprise Resource Planning）、安全管理等系統(tǒng)進(jìn)行單點(diǎn)登錄對(duì)接，與自動(dòng)化DCS（Distributed Control System）、PLC（Programmable Logic Controller）、機(jī)械手進(jìn)行無縫融合，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的自動(dòng)化、數(shù)字化、模型化、可視化、集成化，提高企業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率、安全運(yùn)行能力、應(yīng)急響應(yīng)能力、風(fēng)險(xiǎn)防范能力和科學(xué)決策能力。智能工廠架構(gòu)圖見圖1。

2.2 建設(shè)目標(biāo)

職能部門運(yùn)營(yíng)管理方面：實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，企業(yè)“產(chǎn)供銷”各環(huán)節(jié)能效狀態(tài)“分級(jí)透明”。使各級(jí)運(yùn)營(yíng)管理者能夠方便、快捷、全面、真實(shí)地掌握相關(guān)信息，以便決策者優(yōu)化組織架構(gòu)，合理調(diào)配“人財(cái)物”各種資源。

生產(chǎn)部門運(yùn)營(yíng)管理方面：實(shí)現(xiàn)智能化工廠，生產(chǎn)過程可視可控，質(zhì)量體系標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)操作規(guī)程精細(xì)化，設(shè)備運(yùn)、維動(dòng)態(tài)監(jiān)控，生產(chǎn)數(shù)據(jù)由產(chǎn)線終端設(shè)備自動(dòng)采集保存、智能匯總分析，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)智能、穩(wěn)定、高效、低成本、高質(zhì)量，促進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)不斷提高。

2.3 智能生產(chǎn)管理

生產(chǎn)管理分為生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)掃碼、技術(shù)數(shù)據(jù)規(guī)整與分析等生產(chǎn)單元，采用現(xiàn)代化信息技術(shù)，將生產(chǎn)管理所涉及的人、設(shè)備、工藝、質(zhì)量、成本、原材料消耗與供應(yīng)等信息關(guān)聯(lián)起來，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全過程信息化。同時(shí)將物料消耗、各工段生產(chǎn)工藝技術(shù)數(shù)據(jù)、產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量實(shí)時(shí)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)并上傳，為日后技術(shù)升級(jí)、生產(chǎn)管理、人員組織與調(diào)配、生產(chǎn)績(jī)效獎(jiǎng)懲、成本分析與銷售市場(chǎng)策略的制定做好數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。

同時(shí)，智能生產(chǎn)管理系統(tǒng)建設(shè)的最終目標(biāo)是“智能生產(chǎn)”，通過對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行訓(xùn)練，積累生產(chǎn)工藝技術(shù)數(shù)據(jù)、產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量數(shù)據(jù)并研究?jī)?yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。即實(shí)現(xiàn)在產(chǎn)線收到使用原料、生產(chǎn)計(jì)劃相關(guān)必要信息指令后，系統(tǒng)設(shè)備自動(dòng)運(yùn)作完成。

2.4 智能設(shè)備管理

智能工廠管理系統(tǒng)中應(yīng)建立設(shè)備管理體系，形成全過程、全方位、全生命周期的設(shè)備管理手段，融入先進(jìn)規(guī)范的設(shè)備管理理念，它的功能主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行闡述：

（1）基于故障的缺陷管理，建立設(shè)備故障知識(shí)體系。通過對(duì)設(shè)備故障檢修維護(hù)的知識(shí)積累，形成知識(shí)體系，為以后設(shè)備檢修工作提供指導(dǎo)依據(jù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備可靠性分析。

（2）基于計(jì)劃性策略的預(yù)防性維護(hù)，制定周期預(yù)防性維護(hù)策略，進(jìn)行設(shè)備定期維修、維護(hù)，提高對(duì)設(shè)備的維護(hù)預(yù)見性和計(jì)劃性。

（3）基于定期維修策略的項(xiàng)目管理，保障設(shè)備的可靠性，維護(hù)的經(jīng)濟(jì)性。建立科學(xué)的檢修管理體系，組織實(shí)施設(shè)備的維護(hù)、大修、中修、小修、技改等項(xiàng)目。并對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化管理，嚴(yán)格控制項(xiàng)目的質(zhì)量、進(jìn)度和費(fèi)用，確保工作整體質(zhì)量、降低費(fèi)用。

（4）建立標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備故障停機(jī)考核體系，提升設(shè)備綜合效率，降低對(duì)流程性行業(yè)生產(chǎn)影響。通過對(duì)設(shè)備計(jì)劃外故障停機(jī)率考核管理，針對(duì)重要設(shè)備發(fā)生的停機(jī)故障對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量產(chǎn)量產(chǎn)生的影響大小制定相應(yīng)的考核標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而督促設(shè)備管理及生產(chǎn)部門積極分析發(fā)生設(shè)備故障原因；督促維修人員提高維修技能水平，加強(qiáng)設(shè)備的正常維護(hù)管理，降低設(shè)備的故障率，促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)任務(wù)的完成。

2.5 智能質(zhì)量管理

智能質(zhì)量管理包括質(zhì)量基礎(chǔ)、質(zhì)量控制、質(zhì)量檢驗(yàn)等，涵蓋了原材料進(jìn)廠商檢、生產(chǎn)過程、二次質(zhì)量、成品出廠全過程的質(zhì)量管理，并與生產(chǎn)、物流等系統(tǒng)緊密集成。同時(shí)，系統(tǒng)可以根據(jù)每日的動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)按照管理的需要生成各類質(zhì)量管理綜合報(bào)表，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量追溯與質(zhì)量預(yù)測(cè)，為企業(yè)的質(zhì)量管理與質(zhì)量改進(jìn)提供分析的手段和工具。

（1）建立質(zhì)量指標(biāo)控制為核心的質(zhì)量控制體系。

建立質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系，將質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)融入質(zhì)量管理過程。

（2）實(shí)現(xiàn)質(zhì)量事中控制，解決質(zhì)量控制的滯后性。

對(duì)質(zhì)量控制過程指標(biāo)偏差自動(dòng)預(yù)警，提示生產(chǎn)管理人員及時(shí)調(diào)整工藝配比。提高了生產(chǎn)質(zhì)量過程控制的及時(shí)性、準(zhǔn)確性。通過生產(chǎn)過程質(zhì)量偏差、分析相關(guān)影響因素。對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行趨勢(shì)分析、偏差分析及預(yù)測(cè)。

（3）實(shí)現(xiàn)質(zhì)量的全過程追溯、分析、預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝優(yōu)化，創(chuàng)造質(zhì)量效益。

2.6 能源管理

建材行業(yè)屬于高耗能行業(yè)，能源支出在其成本上占很大比重（36%～43%），節(jié)能目標(biāo)的確立，意味著能源管理系統(tǒng)對(duì)企業(yè)節(jié)能管理工作的重要性。

能源管理包括數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)管理、綜合統(tǒng)計(jì)、指標(biāo)分析統(tǒng)計(jì)對(duì)標(biāo)等能源管理功能模塊，幫助用戶實(shí)現(xiàn)能源數(shù)據(jù)的集中管理、能耗周期統(tǒng)計(jì)、能源使用過程監(jiān)視、能源利用效率評(píng)價(jià)及對(duì)標(biāo)考核、能效優(yōu)化指導(dǎo)等，通過平臺(tái)的數(shù)據(jù)挖掘和關(guān)聯(lián)追溯分析特性，確保能源管理從整體到局部、從結(jié)果到過程、從異?，F(xiàn)象警告到原因分析、從偏差到責(zé)任部門崗位的透明可視、準(zhǔn)確、全面、實(shí)時(shí)，為企業(yè)界定節(jié)能職責(zé)、挖掘節(jié)能潛力、制定節(jié)能績(jī)效考核提供輔助決策的數(shù)據(jù)支撐。

3 平板玻璃智能工廠的建設(shè)難點(diǎn)

玻璃智能工廠建設(shè)初期，可能會(huì)遇到由于系統(tǒng)沒有得到充分的應(yīng)用，各類報(bào)表數(shù)據(jù)還是依靠人工記錄，疏漏難以避免，導(dǎo)致生產(chǎn)進(jìn)度、設(shè)備狀態(tài)、物料狀態(tài)等難以科學(xué)跟蹤；在數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)集成時(shí)，因?yàn)檠b備選型以及自動(dòng)化程度高低不平衡，制造裝備來自不同的設(shè)備供應(yīng)商，導(dǎo)致通訊協(xié)議和接口難以統(tǒng)一，造成數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)集成存在一定的困難。

在生產(chǎn)工藝優(yōu)化方面，由于玻璃產(chǎn)品規(guī)格多樣化，窯爐溫度、環(huán)境等多種不可控的因素，生產(chǎn)工藝經(jīng)常會(huì)發(fā)生動(dòng)態(tài)的調(diào)整，導(dǎo)致生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)計(jì)劃千變?nèi)f化，難以協(xié)調(diào)。在生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率過于依賴操作工人的技術(shù)水平，成品率得不到大幅提升。同時(shí)，雖然設(shè)備的自動(dòng)化程度相對(duì)較高，但人工智能化相對(duì)比較欠缺，生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)不知道如何應(yīng)用，使數(shù)據(jù)產(chǎn)生價(jià)值。

我國(guó)玻璃行業(yè)發(fā)展不平衡、不充分特點(diǎn)十分明顯，玻璃行業(yè)制造尚處在起步階段，必須運(yùn)用現(xiàn)代信息化技術(shù)，打造實(shí)用優(yōu)秀的玻璃智能工廠平臺(tái)。針對(duì)上述的建設(shè)難點(diǎn)，首先，在玻璃智能工廠的建設(shè)初期，綜合管理人員、現(xiàn)場(chǎng)工藝制造人員利用系統(tǒng)集中數(shù)據(jù)，必須基于玻璃生產(chǎn)日常管理需求，運(yùn)用監(jiān)控、計(jì)劃、分析、評(píng)估、預(yù)警等產(chǎn)品功能，通過采集工段實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，使生產(chǎn)透明化。以設(shè)備資產(chǎn)和工藝數(shù)據(jù)為抓手，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)操作、能源管控的自動(dòng)優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的數(shù)字化、智能化。其次，針對(duì)設(shè)備自動(dòng)化程度高，但智能化程度低的問題，應(yīng)先打造數(shù)據(jù)接口協(xié)議平臺(tái)，打通市面上常見的30多種數(shù)據(jù)協(xié)議，讓設(shè)備即接即用，數(shù)據(jù)高效運(yùn)轉(zhuǎn)。在數(shù)據(jù)采集的同時(shí)，建立自己的方法數(shù)據(jù)模型庫，分析生產(chǎn)熔爐溫度、退火、濕度等生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)，同時(shí)監(jiān)控碳排放，節(jié)能降碳、提質(zhì)增效，讓平臺(tái)對(duì)生產(chǎn)工藝產(chǎn)生實(shí)質(zhì)的作用。

4 結(jié)語

通過玻璃智能工廠的建設(shè)，在管理模式、業(yè)務(wù)流程、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、制度規(guī)定等方面實(shí)現(xiàn)規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，使工廠的管理成本最低，管理效率最高。在規(guī)范統(tǒng)一的基礎(chǔ)上，融入預(yù)算管理、資產(chǎn)管理等思想對(duì)設(shè)備管理、運(yùn)行管理、質(zhì)量管理、能耗管理等業(yè)務(wù)活動(dòng)進(jìn)行高效協(xié)同和精細(xì)管理，能夠有效提升玻璃的工廠運(yùn)營(yíng)管理水平和技術(shù)水平。