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新加坡金鷹國際CIO王益民：智能工廠賦能流程制造降本增效
流程行業(yè)大多屬于基礎(chǔ)行業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)中具有舉足輕重的作用，但因其特殊的生產(chǎn)工藝流程，又使得流程制造行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型相對(duì)離散制造較為緩慢。如何通過數(shù)智化提升企業(yè)經(jīng)營韌性及競爭力，化解經(jīng)濟(jì)下行面臨的挑戰(zhàn);如何解密流程制造數(shù)字化轉(zhuǎn)型的數(shù)據(jù)“黑匣子”，實(shí)現(xiàn)真正的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng);如何通過合理的數(shù)智化規(guī)劃及實(shí)踐，加速企業(yè)自身智能轉(zhuǎn)型的進(jìn)程等等，都是當(dāng)下流程制造企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型思考和急需解決的問題。
身處供應(yīng)鏈、工藝管理，標(biāo)準(zhǔn)化等工作較為復(fù)雜的造紙行業(yè)，新加坡金鷹國際CIO王益民在多年的實(shí)踐中對(duì)于流程企業(yè)智能工廠的理念、方法論，數(shù)智化實(shí)踐過程中面臨的挑戰(zhàn)和解法都有豐富的積累。并在ENI經(jīng)濟(jì)和信息化網(wǎng)“流程制造數(shù)智化建設(shè)規(guī)劃要素及路徑”CIO直播中，分享了流程制造行業(yè)智能工廠的建設(shè)階段以及流程制造行業(yè)運(yùn)營管理需求。
智能工廠賦能流程制造降本增效
“常規(guī)的化工行業(yè)、冶金行業(yè)、信息化工等都稱之為流程制造。流程制造有個(gè)比較大的特點(diǎn)，即整個(gè)投入量到產(chǎn)出是通過一系列流程來支撐的，工藝過程是連續(xù)進(jìn)行的，不能中斷。而且工藝過程的加工順序是固定不變的，生產(chǎn)制造設(shè)備按照工藝流程來布置，大多數(shù)都安裝有自動(dòng)工控。。流程制造行業(yè)的特點(diǎn)使得行業(yè)的信息化起步比較早，加之流程行業(yè)的工藝設(shè)計(jì)比較特別，流水線上的工藝決定了產(chǎn)品的成本、質(zhì)量等。因此，過程控制是流程制造行業(yè)面臨的重要的挑戰(zhàn)和緊迫的需求，而落實(shí)過程控制的路徑，正當(dāng)下行業(yè)大多數(shù)企業(yè)正在踐行的：智能工廠。
對(duì)此，王益民首先引用了工信部對(duì)于智能工廠的定義，其中共有7個(gè)重要步驟：
實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程可視化和生產(chǎn)工藝優(yōu)化;
實(shí)現(xiàn)物流、能量、數(shù)據(jù)流，價(jià)值流、資產(chǎn)的全過程監(jiān)控，建立數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng);
采用先進(jìn)控制系統(tǒng)，工廠自控投用率達(dá)到90%以上，關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)基于模型的先進(jìn)控制和在線優(yōu)化;
建立生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)，生產(chǎn)計(jì)劃、調(diào)度均建立模型;對(duì)于存在較高安全與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)有毒有害物質(zhì)排放和危險(xiǎn)源的自動(dòng)檢測(cè)與監(jiān)控、安全生產(chǎn)的全方位監(jiān)控，建立在線應(yīng)急指揮聯(lián)動(dòng)系統(tǒng);
建立工廠通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)工藝、生產(chǎn)、檢驗(yàn)、物流等制造過程各環(huán)節(jié)之間，以及制造過程與數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)、MES、ERP、SCADA、DCS之間的信息互聯(lián)互通;
在使用智能化、網(wǎng)絡(luò)化的前提下，一定要引起對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全的高度重視，建有功能安全保護(hù)系統(tǒng)。
在產(chǎn)品同質(zhì)化比較嚴(yán)重的情況下，智能工廠可以顯著提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低人員使用成本。一方面需要依靠企業(yè)現(xiàn)有的數(shù)字化技術(shù)，打造前中后的支撐平臺(tái)。另一方面需要通過云計(jì)算、人工智能等先進(jìn)的技術(shù)服務(wù)，集成CPS、BI、AI、AR等數(shù)字技術(shù)，進(jìn)一步提升企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的能力和成果，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)企業(yè)的智能工廠落地。
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王益民：流程制造行業(yè)運(yùn)營管理需求： 生存、可持續(xù)發(fā)展、風(fēng)險(xiǎn)管控
在運(yùn)營管理方面，王益民如是說到“流程制造行業(yè)智能工廠的運(yùn)營管理需求，無非是生存、可持續(xù)發(fā)展、風(fēng)險(xiǎn)管控這三點(diǎn)，其中生存是目前來講最重要的”。在產(chǎn)品同質(zhì)化比較嚴(yán)重的情況下，智能工廠可以顯著提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。
此外，可持續(xù)發(fā)展也是工廠運(yùn)營管理的重點(diǎn)。在研發(fā)新產(chǎn)品方面，PLM的應(yīng)用使得通過大數(shù)據(jù)分析來研發(fā)新品成為可能，通過大數(shù)據(jù)分析、數(shù)字智能制造和使用場(chǎng)景的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期的管理。風(fēng)險(xiǎn)管控方面也離不開大數(shù)據(jù)的支持，不同的是，在風(fēng)險(xiǎn)管控方面，企業(yè)不僅需要工廠內(nèi)部的數(shù)據(jù)，還需要市場(chǎng)外部數(shù)據(jù)以及第三方數(shù)據(jù)的支持，基于各種數(shù)據(jù)來決定企業(yè)的經(jīng)營策略。
數(shù)據(jù)管理方面，產(chǎn)線實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的管理是至關(guān)重要。此外，設(shè)備運(yùn)維日志也可以通過大數(shù)據(jù)分析建立模型來預(yù)判設(shè)備在未來出現(xiàn)故障的概率，幫助企業(yè)合理安排停機(jī)檢修時(shí)間。而質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集和維護(hù)，可以幫助企業(yè)在流程制造過程中調(diào)整設(shè)備的溫度、壓力、車速等工藝參數(shù)，進(jìn)而保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定和成本的降低。
運(yùn)營管理過程中，創(chuàng)新技術(shù)在整個(gè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用，例如AI、自動(dòng)優(yōu)化供應(yīng)鏈，在線設(shè)備傳感器等可以有效的減少浪費(fèi)，降低產(chǎn)品成本。
王益民介紹道，“從經(jīng)營管理的角度來講，完全可以做到零投資、大回報(bào)，如果我們?cè)跀?shù)字化進(jìn)程中的某一個(gè)階段缺乏資金，沒有辦法及時(shí)做到數(shù)字化的軟件硬件設(shè)備投資，那重點(diǎn)就應(yīng)該放在經(jīng)營管理和精益方面”。
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金鷹國際CIO王益民：流程行業(yè)智能工廠建設(shè)三階段
流程行業(yè)智能工廠生產(chǎn)管理的重點(diǎn)是生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)透明、作業(yè)規(guī)范管理、全程可追溯。王益民提到，在了解智能工廠的狀態(tài)時(shí)，可以通過智能工廠的評(píng)估模型來得到相關(guān)的評(píng)估結(jié)果。在工藝設(shè)計(jì)方面，特別是對(duì)于已經(jīng)投產(chǎn)的工廠或者是中小型企業(yè)而言，工藝設(shè)計(jì)比較難改變。這就需要做一些數(shù)字化工程，比如可以通過激光掃描3D，把智能工廠做一個(gè)數(shù)字化的資產(chǎn)模型，關(guān)鍵工業(yè)裝置做三維可視化模型，通過管理技術(shù)實(shí)現(xiàn)工廠的制造信息、設(shè)備信息、工廠信息等運(yùn)維信息的集成。
對(duì)于信息化技術(shù)的關(guān)鍵內(nèi)容，王益民從五個(gè)方面做了介紹。首先是生產(chǎn)作業(yè)的規(guī)范化，包括生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、作業(yè)流程規(guī)范化、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)有了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的流程協(xié)同優(yōu)化。第二是計(jì)劃管理的高級(jí)排程：承接ERP生產(chǎn)計(jì)劃，這塊的重點(diǎn)在于如何通過EMS的經(jīng)營、排產(chǎn)，使得廢品率減少和產(chǎn)成品的得率得到提高。第三是部分作業(yè)執(zhí)行的精細(xì)協(xié)同，基于計(jì)劃管理的高級(jí)排程，可以使企業(yè)的數(shù)據(jù)采集應(yīng)用更加及時(shí)高效。第四是底層協(xié)同實(shí)時(shí)化。最后是生產(chǎn)制造的可視化，通過工業(yè)大腦，實(shí)現(xiàn)整個(gè)管理運(yùn)營的數(shù)字化、智能化。
智能工廠的建設(shè)可以分為三個(gè)發(fā)展階段：第一階段是數(shù)字化和自動(dòng)控制，包括工業(yè)傳感器安裝、數(shù)據(jù)采集等。第二階段是網(wǎng)絡(luò)化，例如，如何對(duì)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，通過軟硬一體化建設(shè)，使得我們整個(gè)設(shè)備數(shù)據(jù)對(duì)內(nèi)對(duì)外都能夠聯(lián)系打通。第三階段是智能化，包括數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用、云計(jì)算大數(shù)據(jù)和AI建設(shè)等。
CPS是智能制造的本質(zhì)
建設(shè)智能工廠最重要的一點(diǎn)是“CPS“，CPS是智能制造的本質(zhì)”。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用是智能工廠底層必須完成的工作，沒有CPS就無法做到智能制造。其次，業(yè)務(wù)人員的自我需求是推動(dòng)智能工廠的核心動(dòng)力。第三是以價(jià)值流為導(dǎo)向優(yōu)化流程。企業(yè)在做智能工廠建設(shè)時(shí)，不能單純?yōu)榱藵M足上級(jí)的任務(wù)要求，而要以價(jià)值為導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)投入產(chǎn)出的有效平衡。
另外，要將AI技術(shù)服務(wù)于業(yè)務(wù)場(chǎng)景，以減少人工的使用。此外，要注重復(fù)合型人才團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)，這不僅需要我們要有對(duì)產(chǎn)線生產(chǎn)設(shè)備的控制能力、操作能力，還需要員工有數(shù)據(jù)分析能力、數(shù)據(jù)建模能力。同時(shí)，在整個(gè)實(shí)施過程中，高層管理的支持無疑是必需的。
最后是“以點(diǎn)連線、以線帶面、小步快跑”。當(dāng)我們沒有特別大的投資來保證數(shù)字化工藝實(shí)施的情況下，可以在自己的崗位做一些事情。當(dāng)我們有一些大的數(shù)字化投資時(shí)，應(yīng)該考慮是否可以改善數(shù)字化供應(yīng)鏈，加大CPS投入，做智能排產(chǎn)優(yōu)化。
王益民總結(jié)道：“智能工廠的投資不是立竿見影、馬上就能看到效果的，而是需要一定的時(shí)間與積累，凡是量變到質(zhì)變都是需要時(shí)間的。先從小的地方做起來，通過飛輪效應(yīng)來持續(xù)改善。”
