從傳統工廠到智能工廠，還有哪些路要走？
http://www.moduwu.com 2016-09-12 17:06 來源：中外管理雜志
導讀：這個長約1公里，寬約150米，總共約11.8萬平方米的廠房被譽為中國智能制造示范性廠房。在這個廠房內，不僅實現了柔性生產，而且實現了信息化和自動化。
走入三一重工位于湖南長沙的18號廠房正門，首先面對的就是景觀區——正面是一條水域，兩側整齊排放著高大的綠植，而往里走，展示廳、裝配區、結構件區、立庫區、高精機加區次第展開。
這個長約1公里，寬約150米，總共約11.8萬平方米的廠房被譽為中國智能制造示范性廠房。在這個廠房內，不僅實現了柔性生產，而且實現了信息化和自動化。
不能蓋完房子再做柔性化
柔性生產是智能制造一大重要特色。在智能工廠里，同一臺機器甚至同一條生產線不能只干一件事情，或者只做一個零件，只組裝一個流水線，只組裝一個型號的產品。而在三一重工的18號工廠，一條生產線，不同型號的泵車都可以組裝，而據三一重工智能制造主管唐妞介紹：在18號廠房的裝配區，生產線上的每個工序所花時間為60分鐘。60分鐘之后，工序向前移動。12個小時，就能從起始到結束，裝配一輛工程車。在18號廠房，并排一共有4條生產線，市場環境好，銷量好時，4條生產線每天加班加點生產設備。如今，工程機械行業市場環境下滑，不需要那么多的工程機械，這些生產線就能被改為其他裝配線，例如泵車裝配線可改為消防車生產線。
而之所以能做到這樣的柔性生產，唐妞認為，這是在18號廠房建設之前，三一重工就運用數字化工廠軟件對廠房的生產不斷進行模擬、優化和仿真所致。
工廠建設是一個系統工程，不僅是搭建實體廠房，而且需要規劃產品工藝流程以及生產布局，更需要對各工序的人、機、料、法進行整合及匹配等等。傳統工廠則是先修建實體廠房，再進行工藝流程以及生產布局，而且在設計過程中，更多的是依賴設計者的經驗和積累。
“這種建造模式，由于前面整體框架已經搭建完畢，在后續面臨大量調整時，生產線布局很難做到最優化。”三一智能科技有限公司副總經理王俊認為這是傳統工廠建造時的弊端所在。
正因如此，18號廠房在建造之前，首先利用數字化仿真技術，設計出工廠模型，然后再對模型的生產過程進行推理并進行完整的預測，包括制造設備的能力，以及廠內物流的仿真，在這基礎之上，來規劃整個廠房的設計，從而定型設計方案，最后再建造廠房。
而這么做給三一重工帶來的好處則是，由于提前規劃，不僅可以防止后續的調整，而且可以節省廠房的建造成本。
而據三一重工2015年年報表明，由于推進柔性化生產，通過對涂裝線、裝配線、焊接線等產線整合或產業園整合，改變產業結構，提高產線負荷率，有效降低了制造成本。
完整的信息化管控是基礎
在18號工廠，每個區域，每個工位的前面都有一臺MES智能機，這是一臺安裝著MES（生產制造執行系統）的智能終端，而工人能在里面查詢到標準作業指導，以及在這個工位這個工序，需要安裝什么，如何安裝，如何質檢。
“MES系統起著承上啟下的作用。”王俊表示。
對上而言，MES銜接三一重工的企業資源計劃系統（ERP）以及產品數據管理系統（PDM），將研發數據以及ERP的核心數據根據現場需要，進行整合。而在現場生產過程中，再向這些系統反饋生產進展。
朝下而言，在生產現場，如何知道生產設備是否出現異常？利用率有多高？生產計劃如何安排？王俊認為，這并非拍腦袋決定，而是通過物聯網技術以及分布式數控（DNC系統）將現場所有設備與信息化平臺連接，從而實時監測設備的運轉情況以及利用率。如果現場設備生產利用率下滑，則會現場處理。如果因為計劃的安排或者缺料導致設備停滯，則會逐漸優化，使這些設備更快更好地運轉。而如果發生故障，三一則有用于維修的管理系統去支撐，使工廠盡快恢復生產。
整個生產則統一通過生產控制中心進行調度，比如工位缺少哪些物料，今天需要準備哪些零配件，需要在哪個時間段送到哪個工位。
在裝配區，除了智能終端之外，還有報警裝置。如果有緊急情況，導致缺料，則可以按下報警按鈕，立體倉庫以及車間就能收到報警信息。如果工人發現了質量問題，也可以按下報警按鈕。
而這也改變了相關人員的工作方式。此前在裝配現場，因為信息傳遞不及時，到處都有質檢員以及工人，而現在因為同享一個系統，質檢人員平時則可以在后方活動，有需要再來處理。
在立體倉庫區，則有上千種關鍵小型零配件，每一個零配件都有電子標簽，因而在需要取料的時候，就可以由自動導引運輸車（AGV）自動取送，并將零配件分發至不同的工位上。而自動化的精準物流系統也是實現柔性制造的核心競爭力，因為生產線上組裝不同的型號，就需要系統能把需要的零部件準確地送至相應的工位。
基于ERP以及MES等系統，三一重工在生產過程中實現了信息化和自動化。而在這其中，囊括生產管理、計劃管理、質量管理、設備管理、幾乎涵蓋現場所有生產過程的MES系統又最為核心。
2014年，西門子工業領域首席執行官魯思沃教授曾在演講中指出，工業4.0的三大支柱是：MES、虛擬和現實的結合、CPS物理信息融合系統。由于生產是工廠所有活動的核心，而MES是實時反應各個環節活動和交換數據的節點，在這三大支柱中，它將會起到更為重要的作用。
而為了打造這樣一個系統，三一專門成立了軟件開發團隊以及現場實施團隊。現場實施團隊憑著對現場業務的了解以及對三一制造模式的了解，再根據現場的需求與軟件開發團隊一起定制出適合三一的MES系統。
“這些系統利用率越高，我們的產出就越大。”王俊對《中外管理》說，“傳統工廠大家更多從制造的能力，從設備的布局，從物流的布局去考慮，其實還有一個重要的層面，就是如何整合人、設備、物料的資源，使它們更好地協調配合。而這就需要建立這樣一套信息化系統。”
王俊進而指出，企業要布局智能制造工廠，推動智能工廠的建設，可以從兩方面入手：一是從整體工藝、制造以及物流布局；二是信息化的管理能力。
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