文丨姚克荣 黄培 孙亚婷
导读:
在当前智能制造的热潮之下,很多企业都在规划建设智能工厂。那么,智能工厂的规划要考虑哪些核心要素?关注哪些维度?
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工业安全
企业在进行新工厂规划时,需要充分考虑各种安全隐患,包括机电设备的安全,员工的安全防护,设立安全报警装置等安防设施和消防设备。同时,随着企业应用越来越多的智能装备和控制系统,并实现设备联网,建立整个工厂的智能工厂系统,随之而来的安全隐患和风险也会迅速提高,现在已出现了专门攻击工业自动化系统的病毒。因此,企业在做智能工厂规划时,也必须将工业安全作为一个专门的领域进行规划。
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精益生产
精益生产的核心思想是消除一切浪费,确保工人以最高效的方式进行协作。很多制造企业采取按订单生产或按订单设计,满足小批量、多品种的生产模式。智能工厂需要实现零部件和原材料的准时配送,成品和半成品按照订单的交货期进行及时生产,建立生产现场的电子看板,通过拉动方式组织生产,采用安东系统及时发现和解决生产过程中出现的异常问题;同时,推进目视化、快速换模。很多企业采用了U型的生产线和组装线,建立了智能制造单元。推进精益生产是一个持续改善的长期过程,要与信息化和自动化的推进紧密结合。
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人工智能技术应用
人工智能技术正在被不断地被应用到图像识别、语音识别、智能机器人、故障诊断与预测性维护、质量监控等各个领域,覆盖从研发创新、生产管理、质量控制、故障诊断等多个方面。在智能工厂建设过程中,应当充分应用人工智能技术。
例如,可以利用机器学习技术,挖掘产品缺陷与历史数据之间的关系,形成控制规则,并通过增强学习技术和实时反馈,控制生产过程减少产品缺陷。同时集成专家经验,不断改进学习结果。利用机器视觉代替人眼,提高生产柔性和自动化程度,提升产品质检效率和可靠性。
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生产监控与指挥系统
流程行业企业的生产线配置了DCS系统或PLC控制系统,通过组态软件可以查看生产线上各个设备和仪表的状态,但绝大多数离散制造企业还没有建立生产监控与指挥系统。
实际上,离散制造企业也非常需要建设集中的生产监控与指挥系统,在系统中呈现关键的设备状态、生产状态、质量数据,以及各种实时的分析图表。在一些国际厂商的MES软件系统中,设置了MII(Manufacturing Ingetration and Intelligence)模块,其核心功能就是呈现出工厂的关键KPI数据和图表,辅助决策。
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数据管理
数据是智能工厂建设的血液,在各应用系统之间流动。在智能工厂运转的过程中,会产生设计、工艺、制造、仓储、物流、质量、人员等业务数据,这些数据可能分别来自ERP、MES、APS、WMS、QIS等应用系统。因此,在智能工厂的建设过程中,需要一套统一的标准体系来规范数据管理的全过程,建立数据命名、数据编码和数据安全等一系列数据管理规范,保证数据的一致性和准确性。
另外,必要时,还应当建立专门的数据管理部门,明确数据管理的原则和构建方法,确立数据管理流程与制度,协调执行中存在的问题,并定期检查落实优化数据管理的技术标准、流程和执行情况。企业需要规划边缘计算、雾计算、云计算的平台,确定哪些数据在设备端进行处理,哪些数据需要在工厂范围内处理,哪些数据要上传到企业的云平台进行处理。
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劳动力管理
在智能工厂规划中,还应当重视整体人员绩效的提升。设备管理有OEE,人员管理同样有整体绩效-OLE(整体劳动效能)。通过对整体劳动效能指标的分析,可以清楚了解劳动力绩效,找出人员绩效改进的方向和办法,而分析劳动力绩效的基础是及时、完整、真实的数据。通过考勤机、排班管理软件、MES系统等实时收集的考勤、工时和车间生产的基础数据,用数据分析的手段,可以衡量人工与资源(如库存或机器)在可用性、绩效和质量方面的相互关系。让决策层对工厂的劳动生产率和人工安排具备实时的可视性,通过及时准确地考勤数据分析评估出劳动力成本和服务水平,从而实现整个工厂真正的人力资本最优化和整体劳动效能提高。
总之,要做好智能工厂的规划,需要综合运用这“十八般武艺”,从各个视角综合考虑,从投资预算、技术先进性、投资回收期、系统复杂性、生产的柔性等多个方面进行综合权衡、统一规划,从一开始就避免产生新的信息孤岛和自动化孤岛,才能确保做出真正可落地,既具有前瞻性,又有实效性的智能工厂规划方案。同时,还可以基于这些维度来建立智能工厂的评估体系。
智能工厂的规划是一个十分复杂的系统工程,需要企业的生产、工艺、IT、自动化、设备和精益等部门通力协作;同时,也需要引入专业的工厂设计和智能制造咨询服务机构深入合作。