文丨姚克榮 黃培 孫亞婷

導讀：

在當前智能製造的熱潮之下，很多企業都在規劃建設智能工廠。那麼，智能工廠的規劃要考慮哪些核心要素？關注哪些維度？

1.製造工藝的分析與優化

在新工廠建設時，首先需要根據企業在產業鏈的定位，擬生產的主要產品、生產類型（單件、小批量多品種、大批量少品種等）、生產模式（離散、流程及混合製造）、核心工藝（例如機械製造行業的熱加工、冷加工、熱處理等），以及生產綱領，對加工、裝配、包裝、檢測等工藝進行分析與優化。企業需要充分考慮智能裝備、智能產線、新材料和新工藝的應用對製造工藝帶來的優化。同時，企業也應當基於綠色製造和循環經濟的理念，通過工藝改進節能降耗、減少污染排放；還可以應用工藝模擬軟體，來對製造工藝進行分析與優化。

2.數據採集

生產過程中需要及時採集產量、質量、能耗、加工精度和設備狀態等數據，並與訂單、工序、人員進行關聯，以實現生產過程的全程追溯。出現問題可以及時報警，並追溯到生產的批次、零部件和原材料的供應商。此外，還可以計算出產品生產過程產生的實際成本。有些行業還需要採集環境數據，如溫度、濕度、空氣潔凈度等數據。

企業需要根據採集的頻率要求來確定採集方式，對於需要高頻率採集的數據，應當從設備控制系統中自動採集。企業在進行智能工廠規劃時，要預先考慮好數據採集的介面規範，以及SCADA（監控和數據採集）系統的應用。不少廠商開發了數據採集終端，可以外接在機床上，解決老設備數據採集的問題，企業可以進行選型應用。

3.設備聯網

實現智能工廠乃至工業4.0，推進工業互聯網建設，實現MES應用，最重要的基礎就是要實現M2M，也就是設備與設備之間的互聯，建立工廠網路。那麼，設備與設備之間如何互聯？採用怎樣的通信方式（有線、無線）、通信協議和介面方式？採集的數據如何處理？這些問題企業應當建立統一的標準。

在此基礎上，企業可以實現對設備的遠程監控，機床聯網之後，可以實現DNC（分散式數控）應用。設備聯網和數據採集是企業建設工業互聯網的基礎。

4.工廠智能物流

推進智能工廠建設，生產現場的智能物流十分重要，尤其是對於離散製造企業。智能工廠規劃時，要盡量減少無效的物料搬運。很多優秀的製造企業在裝配車間建立了集中揀貨區(Kitting Area)，根據每個客戶訂單集中配貨，並通過DPS(Digital Picking System)方式進行快速揀貨，配送到裝配線，消除了線邊倉。

離散製造企業在兩道機械工序之間可以採用帶有導軌的工業機器人、桁架式機械手等方式來傳遞物料，還可以採用AGV、RGV（有軌穿梭車）或者懸掛式輸送鏈等方式傳遞物料。在車間現場還需要根據前後道工序之間產能的差異，設立生產緩衝區。立體倉庫和輥道系統的應用，也是企業在規劃智能工廠時，需要進行系統分析的問題。

5.生產質量管理

提高質量是工廠管理永恆的主題，在智能工廠規劃時，生產質量管理更是核心的業務流程。質量保證體系和質量控制活動必須在生產管理信息系統建設時統一規劃、同步實施，貫徹質量是設計、生產出來，而非檢驗出來的理念。

質量控制在信息系統中需嵌入生產主流程，如檢驗、試驗在生產訂單中作為工序或工步來處理；質量審理以檢驗表單為依據啟動流程開展活動；質量控制的流程、表單、數據與生產訂單相互關聯、穿透；按結構化數據存儲質量記錄，為產品單機檔案提供基本的質量數據，為質量追溯提供依據；構建質量管理的基本工作路線：質量控制設置-檢測-記錄-評判-分析-持續改進；質量控制點需根據生產工藝特點科學設置，質量控制點太多影響效率，太少使質量風險放大；檢驗作為質量控制的活動之一，可分為自檢、互檢、專檢，也可分為過程檢驗和終檢；質量管理還應關注質量損失，以便從成本的角度促進質量的持續改進。對於採集的質量數據，可以利用SPC系統進行分析。製造企業應當提升對QIS（質量管理信息系統）的重視程度。

6.設備管理

設備是生產要素，發揮設備的效能（OEE—設備綜合效率）是智能工廠生產管理的基本要求，OEE的提升標誌產能的提高和成本的降低。生產管理信息系統需設置設備管理模塊，使設備釋放出最高的產能，通過生產的合理安排，使設備尤其是關鍵、瓶頸設備減少等待時間；在設備管理模塊中，要建立各類設備資料庫，設置編碼，及時對設備進行維保；通過實時採集設備狀態數據，為生產排產提供設備的能力數據；企業應建立設備的健康管理檔案，根據積累的設備運行數據建立故障預測模型，進行預測性維護，最大限度地減少設備的非計劃性停機；要進行設備的備品備件管理。

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