智造講堂：智能工廠
2021-5-27新聞
「 1. 智能工廠概述 」
智能工廠（smart factory）是智能制造重要的實(shí)踐領(lǐng)域，已引起了制造企業(yè)的廣泛關(guān)注和各級(jí)政府的高度重視。近年來，全球各主要經(jīng)濟(jì)體都在大力推進(jìn)制造業(yè)的復(fù)興。在工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等熱潮下，全球眾多優(yōu)秀制造企業(yè)都開展了智能工廠建設(shè)實(shí)踐。總體而言，智能工廠具有以下6個(gè)顯著特征：
（1）設(shè)備互聯(lián)；
（2）廣泛應(yīng)用工業(yè)軟件；
（3）充分結(jié)合精益生產(chǎn)理念；
（4）實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化；
（5）注重環(huán)境友好，實(shí)現(xiàn)綠色制造；
（6）可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)洞察。
「 2. 智能工廠建設(shè)的重點(diǎn) 」
制造企業(yè)在進(jìn)行智能工廠規(guī)劃時(shí)，不能盲目追求無人工廠、黑燈工廠、機(jī)器換人，一定要結(jié)合自身的產(chǎn)品特點(diǎn)和生產(chǎn)模式，合理規(guī)劃智能裝備和產(chǎn)線的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)人機(jī)融合。
1）制造工藝的分析與優(yōu)化
在新工廠建設(shè)時(shí)，首先需要根據(jù)企業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈的定位，擬生產(chǎn)的主要產(chǎn)品、生產(chǎn)類型（單件、小批量多品種、大批量少品種等）、生產(chǎn)模式（離散、流程及混合制造）、核心工藝（例如機(jī)械制造行業(yè)的熱加工、冷加工、熱處理等），以及生產(chǎn)綱領(lǐng)，對加工、裝配、包裝、檢測等工藝進(jìn)行分析與優(yōu)化。企業(yè)需要充分考慮智能裝備、智能產(chǎn)線、新材料和新工藝的應(yīng)用對制造工藝帶來的優(yōu)化。同時(shí)，企業(yè)也應(yīng)當(dāng)基于綠色制造和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念，通過工藝改進(jìn)節(jié)能降耗、減少污染排放；還可以應(yīng)用工藝仿真軟件，來對制造工藝進(jìn)行分析與優(yōu)化。
2）數(shù)據(jù)采集
生產(chǎn)過程中需要及時(shí)采集產(chǎn)量、質(zhì)量、能耗、加工精度和設(shè)備狀態(tài)等數(shù)據(jù)，并與訂單、工序、人員進(jìn)行關(guān)聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的全程追溯。出現(xiàn)問題可以及時(shí)報(bào)警，并追溯到生產(chǎn)的批次、零部件和原材料的供應(yīng)商。此外，還可以計(jì)算出產(chǎn)品生產(chǎn)過程產(chǎn)生的實(shí)際成本。有些行業(yè)還需要采集環(huán)境數(shù)據(jù)，如溫度、濕度、空氣潔凈度等數(shù)據(jù)。企業(yè)需要根據(jù)采集的頻率要求來確定采集方式，對于需要高頻率采集的數(shù)據(jù)，應(yīng)當(dāng)從設(shè)備控制系統(tǒng)中自動(dòng)采集。企業(yè)在進(jìn)行智能工廠規(guī)劃時(shí)，要預(yù)先考慮好數(shù)據(jù)采集的接口規(guī)范，以及SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用。不少廠商開發(fā)了數(shù)據(jù)采集終端，可以外接在機(jī)床上，解決老設(shè)備數(shù)據(jù)采集的問題，企業(yè)可以進(jìn)行選型應(yīng)用。
3）設(shè)備聯(lián)網(wǎng)
實(shí)現(xiàn)智能工廠乃至工業(yè)4.0，推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）應(yīng)用，最重要的基礎(chǔ)就是要實(shí)現(xiàn)M2M，也就是設(shè)備與設(shè)備之間的互聯(lián)，建立工廠網(wǎng)絡(luò)并建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上，企業(yè)可以實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控。設(shè)備聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)采集是企業(yè)建設(shè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。
4）工廠智能物流
推進(jìn)智能工廠建設(shè)，生產(chǎn)現(xiàn)場的智能物流十分重要，尤其是對于離散制造企業(yè)。智能工廠規(guī)劃時(shí)，要盡量減少無效的物料搬運(yùn)。很多優(yōu)秀的制造企業(yè)在裝配車間建立了集中揀貨區(qū)，根據(jù)每個(gè)客戶訂單集中配貨，并通過DPS（digital picking system）方式進(jìn)行快速揀貨，配送到裝配線，消除了線邊倉。離散制造企業(yè)在兩道機(jī)械工序之間可以采用帶有導(dǎo)軌的工業(yè)機(jī)器人、桁架式機(jī)械手等方式來傳遞物料，還可以采用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(xiàn)場還需要根據(jù)前后道工序之間產(chǎn)能的差異，設(shè)立生產(chǎn)緩沖區(qū)。立體倉庫和輥道系統(tǒng)的應(yīng)用，也是企業(yè)在規(guī)劃智能工廠時(shí)，需要進(jìn)行系統(tǒng)分析的問題。
圖1 標(biāo)致雪鐵龍工廠裝配車間的集中揀貨和RGV應(yīng)用
5）生產(chǎn)質(zhì)量管理
在智能工廠規(guī)劃時(shí)，生產(chǎn)質(zhì)量管理是核心的業(yè)務(wù)流程。質(zhì)量保證體系和質(zhì)量控制活動(dòng)必須在生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)建設(shè)時(shí)統(tǒng)一規(guī)劃、同步實(shí)施，貫徹質(zhì)量是設(shè)計(jì)、生產(chǎn)出來，而非檢驗(yàn)出來的理念。質(zhì)量控制在信息系統(tǒng)中需嵌入生產(chǎn)主流程，如檢驗(yàn)、試驗(yàn)在生產(chǎn)訂單中作為工序或工步來處理；質(zhì)量審理以檢驗(yàn)表單為依據(jù)啟動(dòng)流程開展活動(dòng)；質(zhì)量控制的流程、表單、數(shù)據(jù)與生產(chǎn)訂單相互關(guān)聯(lián)、穿透；按結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)質(zhì)量記錄，為產(chǎn)品單機(jī)檔案提供基本的質(zhì)量數(shù)據(jù)，為質(zhì)量追溯提供依據(jù)；構(gòu)建質(zhì)量管理的基本工作路線：質(zhì)量控制設(shè)置-檢測-記錄-評判-分析-持續(xù)改進(jìn)；質(zhì)量控制點(diǎn)需根據(jù)生產(chǎn)工藝特點(diǎn)科學(xué)設(shè)置，質(zhì)量控制點(diǎn)太多影響效率，太少使質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)放大；檢驗(yàn)作為質(zhì)量控制的活動(dòng)之一，可分為自檢、互檢、專檢，也可分為過程檢驗(yàn)和終檢；質(zhì)量管理還應(yīng)關(guān)注質(zhì)量損失，以便從成本的角度促進(jìn)質(zhì)量的持續(xù)改進(jìn)。對于采集的質(zhì)量數(shù)據(jù)，可以利用SPC系統(tǒng)進(jìn)行分析。制造企業(yè)應(yīng)當(dāng)提升對QIS（質(zhì)量管理信息系統(tǒng)）的重視程度。
6）設(shè)備管理
設(shè)備是生產(chǎn)要素，發(fā)揮設(shè)備綜合效率（OEE）是智能工廠生產(chǎn)管理的基本要求，OEE的提升標(biāo)志產(chǎn)能的提高和成本的降低。生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)需設(shè)置設(shè)備管理模塊，使設(shè)備釋放出最高的產(chǎn)能，通過生產(chǎn)的合理安排，使設(shè)備尤其是關(guān)鍵、瓶頸設(shè)備減少等待時(shí)間；在設(shè)備管理模塊中，要建立各類設(shè)備數(shù)據(jù)庫，設(shè)置編碼，及時(shí)對設(shè)備進(jìn)行維保；通過實(shí)時(shí)采集設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，為生產(chǎn)排產(chǎn)提供設(shè)備的能力數(shù)據(jù)；企業(yè)應(yīng)建立設(shè)備的健康管理檔案，根據(jù)積累的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)建立故障預(yù)測模型，進(jìn)行預(yù)測性維護(hù)，最大限度地減少設(shè)備的非計(jì)劃性停機(jī)；要進(jìn)行設(shè)備的備品備件管理。
7）智能廠房設(shè)計(jì)
智能工廠的廠房設(shè)計(jì)需要引入建筑信息模型（BIM），通過三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)，尤其是水、電、氣、網(wǎng)絡(luò)、通信等管線的設(shè)計(jì)。同時(shí)，智能廠房要規(guī)劃智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)、智能采光與照明系統(tǒng)、通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)、智能安防報(bào)警系統(tǒng)、智能門禁一卡通系統(tǒng)、智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)等。采用智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過人臉識(shí)別技術(shù)以及其他圖像處理技術(shù)，可以過濾掉視頻畫面中無用的或干擾信息、自動(dòng)識(shí)別不同物體和人員，分析抽取視頻源中關(guān)鍵有用信息，判斷監(jiān)控畫面中的異常情況，并以最快和最佳的方式發(fā)出警報(bào)或觸發(fā)其它動(dòng)作。整個(gè)廠房的的工作分區(qū)（加工、裝配、檢驗(yàn)、進(jìn)貨、出貨、倉儲(chǔ)等）應(yīng)根據(jù)工業(yè)工程的原理進(jìn)行分析，可以使用數(shù)字化制造仿真軟件對設(shè)備布局、產(chǎn)線布置、車間物流進(jìn)行仿真。在廠房設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)當(dāng)思考如何降低噪音，如何能夠便于設(shè)備靈活調(diào)整布局，多層廠房如何進(jìn)行物流輸送等問題。
8）智能裝備的應(yīng)用
制造企業(yè)在規(guī)劃智能工廠時(shí)，必須高度關(guān)注智能裝備的最新發(fā)展。機(jī)床設(shè)備正在從數(shù)控化走向智能化，實(shí)現(xiàn)邊測量、邊加工，對熱變形、刀具磨損產(chǎn)生的誤差進(jìn)行補(bǔ)償，企業(yè)也開始應(yīng)用車銑復(fù)合加工中心，很多企業(yè)在設(shè)備上下料時(shí)采用了工業(yè)機(jī)器人。未來的工廠中，金屬增材制造設(shè)備將與切削加工（減材）、成形加工（等材）等設(shè)備組合起來，極大地提高材料利用率。除了六軸的工業(yè)機(jī)器人之外，還應(yīng)該考慮SCARA機(jī)器人和并聯(lián)機(jī)器人的應(yīng)用，而協(xié)作機(jī)器人則將會(huì)出現(xiàn)在生產(chǎn)線上，配合工人提高作業(yè)效率。
圖2 增材制造設(shè)備與切削加工設(shè)備組合應(yīng)用的智能制造單元
9）智能產(chǎn)線規(guī)劃
智能產(chǎn)線是智能工廠規(guī)劃的核心環(huán)節(jié)，企業(yè)需要根據(jù)生產(chǎn)線要生產(chǎn)的產(chǎn)品族、產(chǎn)能和生產(chǎn)節(jié)拍，采用價(jià)值流圖等方法來合理規(guī)劃智能產(chǎn)線。智能產(chǎn)線的特點(diǎn)是：在生產(chǎn)和裝配的過程中，能夠通過傳感器、數(shù)控系統(tǒng)或無線射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）自動(dòng)進(jìn)行生產(chǎn)、質(zhì)量、能耗、設(shè)備綜合效率等數(shù)據(jù)采集，并通過電子看板顯示實(shí)時(shí)的生產(chǎn)狀態(tài)，能夠防呆防錯(cuò)；通過安燈系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工序之間的協(xié)作；生產(chǎn)線能夠?qū)崿F(xiàn)快速換模，實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化；能夠支持多種相似產(chǎn)品的混線生產(chǎn)和裝配，靈活調(diào)整工藝，適應(yīng)小批量、多品種的生產(chǎn)模式；具有一定冗余，如果生產(chǎn)線上有設(shè)備出現(xiàn)故障，能夠調(diào)整到其他設(shè)備生產(chǎn)；針對人工操作的工位，能夠給予智能的提示，并充分利用人機(jī)協(xié)作。設(shè)計(jì)智能產(chǎn)線需要考慮如何節(jié)約空間，如何減少人員的移動(dòng)，如何進(jìn)行自動(dòng)檢測，從而提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。企業(yè)建立新工廠非常強(qiáng)調(diào)少人化，因此要分析哪些工位應(yīng)用自動(dòng)化設(shè)備及機(jī)器人，哪些工位采用人工。對于重復(fù)性強(qiáng)、變化少的工位盡可能采用自動(dòng)化設(shè)備，反之則采用人工工位。
10）制造執(zhí)行系統(tǒng)
MES是智能工廠規(guī)劃落地的著力點(diǎn)，MES是面向車間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)，上接ERP系統(tǒng)，下接現(xiàn)場的PLC程控器、數(shù)據(jù)采集器、條形碼、檢測儀器等設(shè)備。MES旨在加強(qiáng)MRP計(jì)劃的執(zhí)行功能，貫徹落實(shí)生產(chǎn)策劃，執(zhí)行生產(chǎn)調(diào)度，實(shí)時(shí)反饋生產(chǎn)進(jìn)展；面向生產(chǎn)一線工人：指令做什么、怎么做、滿足什么標(biāo)準(zhǔn)，什么時(shí)候開工，什么時(shí)候完工，使用什么工具等；記錄“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測”等生產(chǎn)數(shù)據(jù)，建立可用于產(chǎn)品追溯的數(shù)據(jù)鏈；反饋進(jìn)展、反饋問題、申請支援、拉動(dòng)配合等；面向班組：發(fā)揮基層班組長的管理效能，班組任務(wù)管理和派工；面向一線生產(chǎn)保障人員：確保生產(chǎn)現(xiàn)場的各項(xiàng)需求，如料、工裝刀量具的配送，工件的周轉(zhuǎn)等等。為提高產(chǎn)品準(zhǔn)時(shí)交付率、提升設(shè)備效能、減少等待時(shí)間，MES系統(tǒng)需導(dǎo)入生產(chǎn)作業(yè)排程功能，為生產(chǎn)計(jì)劃安排和生產(chǎn)調(diào)度提供輔助工具，提升計(jì)劃的準(zhǔn)確性。在獲取產(chǎn)品制造的實(shí)際工時(shí)、制造BOM信息的基礎(chǔ)上，企業(yè)可以應(yīng)用APS軟件進(jìn)行排產(chǎn)，提高設(shè)備資源的利用率和生產(chǎn)排程的效率。
11）能源管理
為了降低智能工廠的綜合能耗，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，特別是對于高能耗的工廠，進(jìn)行能源管理是非常有必要的。采集能耗監(jiān)測點(diǎn)（變配電、照明、空調(diào)、電梯、給排水、熱水機(jī)組和重點(diǎn)設(shè)備）的能耗和運(yùn)行信息，形成能耗的分類、分項(xiàng)、分區(qū)域統(tǒng)計(jì)分析，可以對能源進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度、優(yōu)化能源介質(zhì)平衡，達(dá)到優(yōu)化使用能源的目的。同時(shí)，通過采集重點(diǎn)設(shè)備的實(shí)時(shí)能耗，還可以準(zhǔn)確知道設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)（關(guān)機(jī)、開機(jī)還是在加工），從而自動(dòng)計(jì)算OEE。通過感知設(shè)備能耗的突發(fā)波動(dòng)，還可以預(yù)測刀具和設(shè)備故障。此外，企業(yè)也可以考慮在工廠的屋頂部署光伏系統(tǒng)，提供部分能源。
圖3 三菱電機(jī)福山制作所的節(jié)能案例
12）生產(chǎn)無紙化
生產(chǎn)過程中工件配有圖紙、工藝卡、生產(chǎn)過程記錄卡、更改單等紙質(zhì)文件作為生產(chǎn)依據(jù)。隨著信息化技術(shù)的提高和智能終端成本的降低，在智能工廠規(guī)劃可以普及信息化終端到每個(gè)工位，結(jié)合輕量化三維模型和MES系統(tǒng)，操作工人將可在終端接受工作指令，接受圖紙、工藝、更單等生產(chǎn)數(shù)據(jù)，可以靈活第適應(yīng)生產(chǎn)計(jì)劃變更、圖紙變更和工藝變更。有很多廠商提供工業(yè)平板顯示器，甚至可以利用智能手機(jī)作為終端，完成生產(chǎn)信息查詢和報(bào)工等工作。
13）工業(yè)安全
企業(yè)在進(jìn)行新工廠規(guī)劃時(shí)，需要充分考慮各種安全隱患，包括機(jī)電設(shè)備的安全，員工的安全防護(hù)，設(shè)立安全報(bào)警裝置等安防設(shè)施和消防設(shè)備。同時(shí)，隨著企業(yè)應(yīng)用越來越多的智能裝備和控制系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，建立整個(gè)工廠的智能工廠系統(tǒng)，隨之而來的安全隱患和風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)迅速提高，現(xiàn)在已出現(xiàn)了專門攻擊工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的病毒。因此，企業(yè)在做智能工廠規(guī)劃時(shí)，也必須將工業(yè)安全作為一個(gè)專門的領(lǐng)域進(jìn)行規(guī)劃。
14）精益生產(chǎn)
精益生產(chǎn)的核心思想是消除一切浪費(fèi)，確保工人以最高效的方式進(jìn)行協(xié)作。很多制造企業(yè)采取按訂單生產(chǎn)或按訂單設(shè)計(jì)，滿足小批量、多品種的生產(chǎn)模式。智能工廠需要實(shí)現(xiàn)零部件和原材料的準(zhǔn)時(shí)配送，成品和半成品按照訂單的交貨期進(jìn)行及時(shí)生產(chǎn)，建立生產(chǎn)現(xiàn)場的電子看板，通過拉動(dòng)方式組織生產(chǎn)，采用安東系統(tǒng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的異常問題；同時(shí)，推進(jìn)目視化、快速換模。很多企業(yè)采用了U型的生產(chǎn)線和組裝線，建立了智能制造單元。推進(jìn)精益生產(chǎn)是一個(gè)持續(xù)改善的長期過程，要與信息化和自動(dòng)化的推進(jìn)緊密結(jié)合。
15）人工智能技術(shù)應(yīng)用
人工智能技術(shù)正在被不斷地被應(yīng)用到圖像識(shí)別、語音識(shí)別、智能機(jī)器人、故障診斷與預(yù)測性維護(hù)、質(zhì)量監(jiān)控等各個(gè)領(lǐng)域，覆蓋從研發(fā)創(chuàng)新、生產(chǎn)管理、質(zhì)量控制、故障診斷等多個(gè)方面。在智能工廠建設(shè)過程中，應(yīng)當(dāng)充分應(yīng)用人工智能技術(shù)。例如，可以利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，挖掘產(chǎn)品缺陷與歷史數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，形成控制規(guī)則，并通過增強(qiáng)學(xué)習(xí)技術(shù)和實(shí)時(shí)反饋，控制生產(chǎn)過程減少產(chǎn)品缺陷。同時(shí)集成專家經(jīng)驗(yàn)，不斷改進(jìn)學(xué)習(xí)結(jié)果。利用機(jī)器視覺代替人眼，提高生產(chǎn)柔性和自動(dòng)化程度，提升產(chǎn)品質(zhì)檢效率和可靠性。
16）生產(chǎn)監(jiān)控與指揮系統(tǒng)
流程行業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)線配置了DCS系統(tǒng)或PLC控制系統(tǒng)，通過組態(tài)軟件可以查看生產(chǎn)線上各個(gè)設(shè)備和儀表的狀態(tài)，但絕大多數(shù)離散制造企業(yè)還沒有建立生產(chǎn)監(jiān)控與指揮系統(tǒng)。實(shí)際上，離散制造企業(yè)也非常需要建設(shè)集中的生產(chǎn)監(jiān)控與指揮系統(tǒng)，在系統(tǒng)中呈現(xiàn)關(guān)鍵的設(shè)備狀態(tài)、生產(chǎn)狀態(tài)、質(zhì)量數(shù)據(jù)，以及各種實(shí)時(shí)的分析圖表。在一些國際廠商的MES軟件系統(tǒng)中，設(shè)置了MII（manufacturing integration and intelligence）模塊，其核心功能就是呈現(xiàn)出工廠的關(guān)鍵KPI數(shù)據(jù)和圖表，輔助決策。
17）數(shù)據(jù)管理
數(shù)據(jù)是智能工廠建設(shè)的血液，在各應(yīng)用系統(tǒng)之間流動(dòng)。在智能工廠運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，會(huì)產(chǎn)生設(shè)計(jì)、工藝、制造、倉儲(chǔ)、物流、質(zhì)量、人員等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可能分別來自ERP、MES、APS、WMS、QIS等應(yīng)用系統(tǒng)。因此，在智能工廠的建設(shè)過程中，需要一套統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系來規(guī)范數(shù)據(jù)管理的全過程，建立數(shù)據(jù)命名、數(shù)據(jù)編碼和數(shù)據(jù)安全等一系列數(shù)據(jù)管理規(guī)范，保證數(shù)據(jù)的一致性和準(zhǔn)確性。另外，必要時(shí)，還應(yīng)當(dāng)建立專門的數(shù)據(jù)管理部門，明確數(shù)據(jù)管理的原則和構(gòu)建方法，確立數(shù)據(jù)管理流程與制度，協(xié)調(diào)執(zhí)行中存在的問題，并定期檢查落實(shí)優(yōu)化數(shù)據(jù)管理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、流程和執(zhí)行情況。企業(yè)需要規(guī)劃邊緣計(jì)算、霧計(jì)算、云計(jì)算的平臺(tái)，確定哪些數(shù)據(jù)在設(shè)備端進(jìn)行處理，哪些數(shù)據(jù)需要在工廠范圍內(nèi)處理，哪些數(shù)據(jù)要上傳到企業(yè)的云平臺(tái)進(jìn)行處理。
18）勞動(dòng)力管理
在智能工廠規(guī)劃中，還應(yīng)當(dāng)重視整體人員績效的提升。設(shè)備管理有OEE，人員管理同樣有OLE（overall labor effectiveness,整體勞動(dòng)力效能）。通過對整體勞動(dòng)效能指標(biāo)的分析，可以清楚了解勞動(dòng)力績效，找出人員績效改進(jìn)的方向和辦法，而分析勞動(dòng)力績效的基礎(chǔ)是及時(shí)、完整、真實(shí)的數(shù)據(jù)。通過考勤機(jī)、排班管理軟件、MES系統(tǒng)等實(shí)時(shí)收集的考勤、工時(shí)和車間生產(chǎn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，用數(shù)據(jù)分析的手段，可以衡量人工與資源（如庫存或機(jī)器）在可用性、績效和質(zhì)量方面的相互關(guān)系。讓決策層對工廠的勞動(dòng)生產(chǎn)率和人工安排具備實(shí)時(shí)的可視性，通過及時(shí)準(zhǔn)確地考勤數(shù)據(jù)分析評估出勞動(dòng)力成本和服務(wù)水平，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)工廠真正的人力資本最優(yōu)化和整體勞動(dòng)效能的提高。
圖 4 推進(jìn)對勞動(dòng)力的精益管理（來源：Kronos）
總之，要做好智能工廠的規(guī)劃，需要從各個(gè)視角綜合考慮，從投資預(yù)算、技術(shù)先進(jìn)性、投資回收期、系統(tǒng)復(fù)雜性、生產(chǎn)的柔性等多個(gè)方面進(jìn)行綜合權(quán)衡、統(tǒng)一規(guī)劃，從一開始就避免產(chǎn)生新的信息孤島和自動(dòng)化孤島，才能確保做出真正可落地，既具有前瞻性，又具有實(shí)效性的智能工廠規(guī)劃方案。同時(shí)，還可以基于這些維度來建立智能工廠的評估體系。智能工廠的規(guī)劃是一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要企業(yè)的生產(chǎn)、工藝、IT、自動(dòng)化、設(shè)備和精益等部門通力協(xié)作；也需要引入專業(yè)的工廠設(shè)計(jì)和智能制造咨詢服務(wù)機(jī)構(gòu)深入合作。
「 3. 智能工廠的成功之道 」
在智能制造的熱潮下，企業(yè)不宜盲目跟風(fēng)。建設(shè)智能工廠，應(yīng)圍繞企業(yè)的中長期發(fā)展戰(zhàn)略，根據(jù)自身產(chǎn)品、工藝、設(shè)備和訂單的特點(diǎn)，合理規(guī)劃智能工廠的建設(shè)藍(lán)圖。在推進(jìn)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，從最緊迫需要解決的問題入手，務(wù)實(shí)推進(jìn)智能工廠的建設(shè)。
1）進(jìn)行智能工廠整體規(guī)劃
智能工廠的建設(shè)需要實(shí)現(xiàn)IT系統(tǒng)與自動(dòng)化系統(tǒng)的信息集成；處理來源多樣的異構(gòu)數(shù)據(jù)，包括設(shè)備、生產(chǎn)、物料、質(zhì)量、能耗等海量數(shù)據(jù)；應(yīng)當(dāng)進(jìn)行科學(xué)的廠房布局規(guī)劃，在滿足生產(chǎn)工藝要求，優(yōu)化業(yè)務(wù)流程的基礎(chǔ)上，提升物流效率，提高工人工作的舒適程度。
智能工廠的推進(jìn)需要企業(yè)的IT部門、自動(dòng)化部門、精益推進(jìn)部門和業(yè)務(wù)部門的通力合作。制造企業(yè)應(yīng)當(dāng)做好智能工廠相關(guān)技術(shù)的培訓(xùn)，選擇有實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)的智能制造咨詢服務(wù)機(jī)構(gòu)，共同規(guī)劃推進(jìn)智能工廠建設(shè)的藍(lán)圖。在規(guī)劃時(shí)應(yīng)注意行業(yè)差異性，因?yàn)椴煌袠I(yè)的產(chǎn)品制造工藝差別很大，智能工廠建設(shè)的目標(biāo)和重點(diǎn)也有顯著差異。
2）建立明確的智能工廠標(biāo)準(zhǔn)
在智能工廠的建設(shè)中，企業(yè)往往會(huì)忽視管理與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的建立，容易造成缺少數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，一物多碼；作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行不到位；缺失設(shè)備管理標(biāo)準(zhǔn)，不同的設(shè)備采用不同的通訊協(xié)議，造成設(shè)備集成難度大；管理流程復(fù)雜，職權(quán)利不匹配；質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行不到位，導(dǎo)致批次質(zhì)量問題多等問題。因此，需要建立明確的智能工廠標(biāo)準(zhǔn)，例如，業(yè)務(wù)流程管理規(guī)范、設(shè)備點(diǎn)檢維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)、智能工廠評估標(biāo)準(zhǔn)等管理規(guī)范，以及智能裝備標(biāo)準(zhǔn)、智能工廠系統(tǒng)集成標(biāo)準(zhǔn)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)以及主數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
3）重視智能加工單元建設(shè)
智能加工單元在我國制造企業(yè)的應(yīng)用還處于起步階段，但必然是發(fā)展的方向。智能加工單元可以利用智能技術(shù)將CNC、工業(yè)機(jī)器人、加工中心以及自動(dòng)化程度較低的設(shè)備集成起來，使其具有更高的柔性，提高生產(chǎn)效率。
4）強(qiáng)調(diào)人機(jī)協(xié)作而不是機(jī)器換人
智能工廠的終極目標(biāo)并不是要建設(shè)成無人工廠，而應(yīng)追求在合理成本的前提下，滿足市場個(gè)性化定制的需求。因此，人機(jī)協(xié)作將成為智能工廠未來發(fā)展的主要趨勢。人機(jī)協(xié)作的最大特點(diǎn)是可以充分利用人的靈活性完成復(fù)雜多變的工作任務(wù)，在關(guān)鍵崗位上，更需要人的判斷能力和決策能力顯得更為重要，而機(jī)器人則擅長重復(fù)勞動(dòng)。
5）積極應(yīng)用新興技術(shù)
未來，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將被大量應(yīng)用到工廠的設(shè)備維護(hù)和人員培訓(xùn)中。工人帶上AR眼鏡，就可以“看到”需要操作的工作位置。例如，需要擰緊螺栓的地方，當(dāng)擰到位時(shí)，會(huì)有相應(yīng)提示，從而提高作業(yè)人員的工作效率；維修人員可以通過實(shí)物掃碼，使虛擬模型與實(shí)物模型重合疊加，同時(shí)在虛擬模型中顯示出設(shè)備型號(hào)、工作參數(shù)等信息，并根據(jù)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中的提示進(jìn)行維修操作；增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)還可以幫助設(shè)備維修人員將實(shí)物運(yùn)行參數(shù)與數(shù)字模型進(jìn)行對比，盡快定位問題，并給予可能的故障原因分析。此外，數(shù)字工廠仿真技術(shù)可以基于離散事件建模、3D幾何建模、可視化仿真與優(yōu)化等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對工廠靜態(tài)布局、動(dòng)態(tài)物流過程等綜合仿真和分析，從而能夠先建立數(shù)字化的生產(chǎn)系統(tǒng)甚至全部工廠，依據(jù)既定工藝進(jìn)行運(yùn)行仿真。
