王水耀，方國洪

氟化工

氟化工的工業(yè)4.0之路淺議

王水耀，方國洪

（中化藍(lán)天集團(tuán)有限公司，浙江杭州310051）

介紹了工業(yè)4.0的基本內(nèi)涵和實(shí)質(zhì)，剖析了氟化工企業(yè)的行業(yè)特點(diǎn)和信息化建設(shè)水平，論述了適合氟化工行業(yè)發(fā)展的工業(yè)4.0建設(shè)思路。

工業(yè)4.0；氟化工；信息物理系統(tǒng)；數(shù)據(jù)集成；業(yè)務(wù)集成

0　引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，將各種信息技術(shù)運(yùn)用于傳統(tǒng)制造業(yè)的浪潮正在全球興起。無論是企業(yè)還是國家，為了在未來競爭中取得優(yōu)勢地位，都把這個作為重要戰(zhàn)略加以推進(jìn)。這當(dāng)中尤以德國提出的工業(yè)4.0最為引人注目。2013年，德國聯(lián)邦教研部與聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)技術(shù)部提出了工業(yè)4.0的概念，它描繪了制造業(yè)的未來愿景，即以信息物理系統(tǒng)（CPS，Cyber-physical systems）為基礎(chǔ)，以生產(chǎn)高度數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、機(jī)器自組織為主要標(biāo)志。由于被認(rèn)為這是繼蒸汽機(jī)的應(yīng)用、流水線大規(guī)模生產(chǎn)和電子工程信息技術(shù)等三次工業(yè)革命后的第四次工業(yè)革命，所以稱之謂工業(yè)4.0。

1　工業(yè)4.0提出的歷史必然性

1.1信息技術(shù)的突飛猛進(jìn)為工業(yè)4.0提供了現(xiàn)實(shí)可能性

源于計算機(jī)異地登錄遠(yuǎn)程通信技術(shù)，經(jīng)過20多年的發(fā)展，已經(jīng)不局限于計算機(jī)之間的互通互聯(lián)，任何智能化的機(jī)器設(shè)備都可以借助互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)技術(shù)為傳統(tǒng)工業(yè)向智能制造轉(zhuǎn)型升級提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

1.2人口老齡化倒逼制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級

德國是歐洲人口老齡化程度最高的國家，超過五分之一的人口在65歲以上。在世界范圍內(nèi)，其人口老齡化程度僅次于日本。由于自然余額（出生人數(shù)與死亡人數(shù)的差額）呈負(fù)值，德國經(jīng)濟(jì)面臨來自勞動力市場的巨大挑戰(zhàn)，未來十年增幅可能出現(xiàn)明顯回落。經(jīng)合組織發(fā)布的《2012年德國經(jīng)濟(jì)報告》指出，長期來看，德國經(jīng)濟(jì)平均增長率將保持在1.5%的較低水平，10年后甚至可能降到1%，主要原因是人口迅速老齡化，以及隨之而來的潛在勞動力數(shù)量下降。不僅如此，日益減少的勞動者，已經(jīng)不像他們的父輩那樣愿意整天和機(jī)器打交道，愿意在生產(chǎn)一線勞動的人員越來越少。這不僅僅是在德國，連中國這樣的發(fā)展中國家，也面臨人口老齡化問題。勞動力短缺和人工成本的持續(xù)上升，內(nèi)在的推動制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

1.3需求多樣性要求制造業(yè)提供滿足個性化的產(chǎn)品和服務(wù)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活富裕程度的提升，追求個性化、多元化生活的人越來越多，這種消費(fèi)需求，要求制造業(yè)不是按照自己的想法給用戶提供整齊劃一的產(chǎn)品，那樣會被市場無情淘汰。

2　工業(yè)4.0的基本內(nèi)涵

對于工業(yè)4.0到底應(yīng)該包括哪些內(nèi)涵，如何實(shí)現(xiàn)等等方面，從產(chǎn)業(yè)界到學(xué)界沒有一個統(tǒng)一的被廣泛接受的完整理論。即使是最先提出工業(yè)4.0的德國，也有上百種的工業(yè)4.0詮釋。但不管哪種說法，其基本的內(nèi)容可以簡單概括為一個網(wǎng)絡(luò)、兩大主題、三項集成。一個網(wǎng)絡(luò)：物理信息網(wǎng)絡(luò)，將資源、信息、物體以及人緊密聯(lián)系在一起，創(chuàng)造物聯(lián)網(wǎng)和務(wù)聯(lián)網(wǎng)，將生產(chǎn)工廠轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€智能的環(huán)境。兩大主題：智能工廠和智能生產(chǎn)。三項集成：縱向集成、橫向集成和端到端的集成。［1］

建立信息物理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備、工廠、生產(chǎn)資料和人的高度連接，實(shí)現(xiàn)虛擬世界和現(xiàn)實(shí)世界的高度融合，就是生產(chǎn)工廠的裝置、智能儀表、傳感器、倉儲球罐、產(chǎn)品包裝物、運(yùn)輸車輛、人員（包括生產(chǎn)人員、管理人員、客戶等）等都通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)緊密有機(jī)地連接起來，利用一系列自動化控制手段將虛擬和現(xiàn)實(shí)緊密結(jié)合。

實(shí)現(xiàn)三項集成，分別為縱向集成、橫向集成和端到端的集成?？v向集成是打通企業(yè)內(nèi)部的信息孤島，實(shí)現(xiàn)所有環(huán)節(jié)的無縫連接。這是智能化的基礎(chǔ)工作。橫向集成是要實(shí)現(xiàn)集團(tuán)內(nèi)生產(chǎn)單位之間或和集團(tuán)外企業(yè)之間的無縫合作，提供實(shí)時產(chǎn)品和服務(wù)，通過價值鏈和信息網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)資源整合。端到端集成是圍繞產(chǎn)品全生命周期的價值鏈創(chuàng)造，整合價值鏈上不同企業(yè)資源，實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品設(shè)計、制造、物流配送、使用維護(hù)的產(chǎn)品生命周期的管理和服務(wù)。

3　氟化工如何融入工業(yè)4.0

探討氟化工行業(yè)如何實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0，有必要先弄清楚這個行業(yè)有哪些自己的特點(diǎn)。首先，氟化工產(chǎn)品品種多且單品種數(shù)量小，即使是氟化工中的屬于大宗產(chǎn)品的氟碳制冷劑，也由于家用空調(diào)制冷劑、車用制冷劑、家用冰箱制冷劑應(yīng)用場景不同，要求使用不同的制冷劑。更不用說用于醫(yī)藥、農(nóng)藥中間體的含氟化學(xué)品了。這樣就決定了氟化工生產(chǎn)裝置普遍規(guī)模較小，氟碳化學(xué)品以萬噸級居多，含氟中間體以千噸級百噸級為主；其次，氟化工是近幾十年才發(fā)展起來的新興產(chǎn)業(yè)，國內(nèi)企業(yè)對其反應(yīng)機(jī)理、工藝條件尚沒有完全掌握。尤其使用氫氟酸、液氯等強(qiáng)腐蝕性原料，涉及高溫高壓生產(chǎn)工藝，對設(shè)備材質(zhì)要求和腐蝕機(jī)理的研究比較缺乏，往往難以選擇到與工藝相匹配的可靠設(shè)備，造成設(shè)備腐蝕、跑冒滴漏多，生產(chǎn)穩(wěn)定性比較差，制約高水平自動控制的實(shí)現(xiàn)。控制方案基本以單回路控制為主、輔以少量工藝聯(lián)鎖，部分控制僅實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程遙控，DCS（Distributed Control System，集散控制系統(tǒng)）只實(shí)現(xiàn)了基本的過程工藝參數(shù)監(jiān)控和單參數(shù)控制。第三，氟化工產(chǎn)品現(xiàn)階段基本是工業(yè)品，下游用戶中，除了小部分汽車用制冷劑和家用空調(diào)制冷劑售后服務(wù)市場具備消費(fèi)品的特點(diǎn)外，基本是工業(yè)用戶為主。用戶數(shù)量少而且相對穩(wěn)定。

上述氟化工的特點(diǎn)，與實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0描繪的目標(biāo)相去甚遠(yuǎn)。尤其從制造環(huán)節(jié)看，工業(yè)4.0的實(shí)現(xiàn)有賴于企業(yè)對化學(xué)反應(yīng)機(jī)理、設(shè)備裝置的腐蝕機(jī)理等的研究和認(rèn)識深度，也有賴于控制閥門、儀器儀表靈敏度和可靠性的提高，所有這些，都不是一個企業(yè)一個地區(qū)的單打獨(dú)斗能實(shí)現(xiàn)的，更不是一個一蹴而就的事情。需要相關(guān)產(chǎn)業(yè)的協(xié)同，長時間的探索和努力。筆者認(rèn)為氟化工企業(yè)應(yīng)該從現(xiàn)實(shí)出發(fā)，在加強(qiáng)基礎(chǔ)工藝研究的同時，積極擁抱互聯(lián)網(wǎng)，使工業(yè)化和信息化逐步融合，打造氟化工的工業(yè)4.0。在信息化方面當(dāng)前要做好以下工作。

3.1高起點(diǎn)制定好信息化規(guī)劃

需要從規(guī)劃著手，以瞄準(zhǔn)智能工廠、智能生產(chǎn)為終極目標(biāo)，前瞻性的將云計算服務(wù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)技術(shù)在企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理中的應(yīng)用納入規(guī)劃范疇。包括增強(qiáng)IT基礎(chǔ)架構(gòu)的可擴(kuò)展性和靈活性，實(shí)現(xiàn)企業(yè)資源按需調(diào)度，根據(jù)企業(yè)大數(shù)據(jù)的規(guī)劃與布局，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理和業(yè)務(wù)管理的一體化；語音、視頻和數(shù)據(jù)等多業(yè)務(wù)融合的統(tǒng)一通訊，降低總體擁有成本；現(xiàn)有生產(chǎn)控制設(shè)備、IT基礎(chǔ)設(shè)施與物聯(lián)網(wǎng)的集合；企業(yè)信息化應(yīng)用與移動技術(shù)的結(jié)合，拓展和延伸網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍；提升電子商務(wù)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用效果；裝置、設(shè)備、終端等的安全接入，加強(qiáng)核心信息的安全，對物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和安全建設(shè)，移動網(wǎng)絡(luò)的安全性、可擴(kuò)展性、數(shù)據(jù)加密和風(fēng)險管理等都要規(guī)劃先行。

3.2深化ERP在企業(yè)經(jīng)營管理中的應(yīng)用

建設(shè)工業(yè)4.0不是一下子舍棄現(xiàn)在使用的傳統(tǒng)信息系統(tǒng)建立一個高大上的完美的系統(tǒng)，而是根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況，先查漏補(bǔ)缺，補(bǔ)齊短板，夯實(shí)信息化基礎(chǔ)，然后改造現(xiàn)有的信息系統(tǒng)以滿足工業(yè)4.0的需要。ERP（Enterprise Resource Planning，企業(yè)資源計劃）是當(dāng)前企業(yè)普遍運(yùn)用的企業(yè)管理系統(tǒng)，也是運(yùn)用時間比較久的，由于ERP是從會計電算化基礎(chǔ)上脫胎而來，很多企業(yè)只在財務(wù)核算領(lǐng)域運(yùn)用。其實(shí)ERP是個強(qiáng)大的企業(yè)管理軟件，除財務(wù)核算外，企業(yè)管理需要的成本分析、物資采購、成本分析評價、設(shè)備維修管理等都可以通過ERP相關(guān)模塊完成。在互聯(lián)網(wǎng)時代，企業(yè)的各種報表產(chǎn)出和傳遞、審計和風(fēng)險管理都可以遠(yuǎn)程進(jìn)行。不僅如此，在未來工業(yè)4.0時代，ERP仍然處于非常核心地位。

3.3建設(shè)CRM、SRM積極擁抱互聯(lián)網(wǎng)

CRM（客戶關(guān)系管理系統(tǒng)Customer Relationship Management）指用計算機(jī)自動化分析銷售、市場營銷、客戶服務(wù)以及應(yīng)用等流程的軟件系統(tǒng)。它的目標(biāo)是通過提高客戶的價值、滿意度、贏利性和忠實(shí)度來縮減銷售周期和銷售成本、增加收入、尋找擴(kuò)展業(yè)務(wù)所需的新的市場和渠道［2］。

SRM（供應(yīng)商關(guān)系管理系統(tǒng)Supplier Relationship Management）是用來改善與供應(yīng)鏈上游供應(yīng)商的關(guān)系的，它是一種致力于實(shí)現(xiàn)與供應(yīng)商建立和維持長久、緊密伙伴關(guān)系的管理思想和軟件技術(shù)的解決方案。它旨在改善企業(yè)與供應(yīng)商之間關(guān)系的新型管理機(jī)制，實(shí)施于圍繞企業(yè)采購業(yè)務(wù)相關(guān)的領(lǐng)域，目標(biāo)是通過與供應(yīng)商建立長期、緊密的業(yè)務(wù)關(guān)系，并通過對雙方資源和競爭優(yōu)勢的整合來共同開拓市場，擴(kuò)大市場需求和份額，降低產(chǎn)品前期的高額成本，實(shí)現(xiàn)雙贏的企業(yè)管理模式；同時它又是以多種信息技術(shù)為支持和手段的一套先進(jìn)的管理軟件和技術(shù)，它將先進(jìn)的電子商務(wù)、數(shù)據(jù)挖掘、協(xié)同技術(shù)等信息技術(shù)緊密集成在一起。實(shí)際上，它是為企業(yè)產(chǎn)品的策略性設(shè)計、資源的策略性獲取、合同的有效洽談、產(chǎn)品內(nèi)容的統(tǒng)一管理等過程提供了一個優(yōu)化的解決方案。［3］

3.4把MES作為實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的基礎(chǔ)工作加以推進(jìn)

MES（生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)Manufacturing Execution System），它是連接生產(chǎn)計劃和生產(chǎn)控制的中間紐帶，通過信息傳遞，對從訂單下達(dá)到產(chǎn)品完成的整個生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化管理。作為未來的生產(chǎn)管理模式，各種業(yè)務(wù)需求通過MES全面提升生產(chǎn)過程的管理、控制、運(yùn)行和維護(hù)的水平，成為真正意義上信息共享、指揮靈活、協(xié)調(diào)及時、核算科學(xué)和技術(shù)先進(jìn)的生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的數(shù)字化、智能化、自動化，從而提高生產(chǎn)環(huán)節(jié)的成本控制能力、保證產(chǎn)品質(zhì)量的持續(xù)穩(wěn)定性和生產(chǎn)設(shè)備的安全運(yùn)行水平。

MES能對生產(chǎn)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控管理。當(dāng)工廠里有實(shí)時事件發(fā)生時，MES能對此及時做出反應(yīng)、報告，并利用當(dāng)前的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)對他們進(jìn)行指導(dǎo)和處理。這種對狀態(tài)變化的迅速響應(yīng)使得MES能夠減少內(nèi)部沒有附加值的活動，有效地指導(dǎo)工廠的生產(chǎn)運(yùn)作過程，從而使其既能提高工廠及時交貨能力、改善物料的流通性能，又能提高生產(chǎn)回報率。MES還通過雙向的直接通訊在企業(yè)內(nèi)部和整個產(chǎn)品供應(yīng)鏈中提供有關(guān)產(chǎn)品行為的關(guān)鍵任務(wù)信息。

MES是企業(yè)經(jīng)營管理層與底層控制層（DCS）之間的橋梁，填補(bǔ)了兩者之間的空隙。一方面，MES可以對來自上層企業(yè)管理軟件（如ERP等）的生產(chǎn)管理信息進(jìn)行細(xì)化、分解，將來自計劃層操作指令傳遞給底層控制層；另一方面，MES可以采集來自DCS各種設(shè)備、儀表的信息，以實(shí)時監(jiān)控底層設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，再經(jīng)過分析、計算與處理，從而方便、可靠地將控制系統(tǒng)與信息系統(tǒng)整合在一起，并將生產(chǎn)狀況及時反饋給計劃管理層，便于及時調(diào)節(jié)管理生產(chǎn)和銷售、采購環(huán)節(jié)的關(guān)系。

生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)在工業(yè)4.0中起著支柱的作用，沒有生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)，智能工廠和智能生產(chǎn)都是空中樓閣，所以我們首先要建立起適合各生產(chǎn)基地的生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)，生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)扮演生產(chǎn)信息總線的角色，生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)采集來自生產(chǎn)裝置運(yùn)行、檢化驗(yàn)分析、物料計量、原材料產(chǎn)品出入庫、能耗、傳感器、車輛等全生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，規(guī)范生產(chǎn)操作，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化生產(chǎn)過程管理。同時也為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)先進(jìn)制造打下基礎(chǔ)。

3.5創(chuàng)造條件實(shí)現(xiàn)信息功能模塊的集成

首先是實(shí)現(xiàn)縱向集成。經(jīng)過一系列信息化模塊的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了整個業(yè)務(wù)流程的信息化覆蓋，但由于系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交互的困難，業(yè)務(wù)流程跨系統(tǒng)流轉(zhuǎn)不暢，制約了信息系統(tǒng)發(fā)揮作用?？v向集成就是要打通自下而上、自上而下系統(tǒng)之間的交互，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之間的無縫連接。

縱向集成可以分三個層面來實(shí)現(xiàn)，分為數(shù)據(jù)集成、業(yè)務(wù)集成、門戶集成。例如DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)經(jīng)過MES系統(tǒng)處理后可以快速地準(zhǔn)確地被ERP用戶所使用，采購人員可以實(shí)時掌握原材料庫存；銷售人員可以查詢實(shí)時產(chǎn)品庫存；風(fēng)控人員可以實(shí)時查看各種庫存是否在安全范圍之內(nèi)；生產(chǎn)管理人員可以實(shí)時查看生產(chǎn)裝置的運(yùn)行狀態(tài)。

業(yè)務(wù)集成是通過流程管理，實(shí)現(xiàn)跨系統(tǒng)、跨部門的業(yè)務(wù)協(xié)作，打通全業(yè)務(wù)流程，達(dá)到端到端的流程協(xié)作。比如，銷售人員接到銷售訂單（客戶網(wǎng)上下單）后，在CRM系統(tǒng)中經(jīng)過銷售訂單處理流程形成生產(chǎn)訂單，生產(chǎn)訂單在MES系統(tǒng)形成生產(chǎn)計劃下達(dá)到生產(chǎn)車間，另一方面SRM系統(tǒng)中也會接到采購申請進(jìn)入原材料采購流程。當(dāng)產(chǎn)品下線后，物流系統(tǒng)根據(jù)銷售發(fā)貨單發(fā)貨，ERP系統(tǒng)完成收款流程。所有這些業(yè)務(wù)處理流程都是無縫的，相關(guān)人員都能直觀了解到業(yè)務(wù)流程的狀態(tài)，客戶也能知道什么時候可以收貨。

通過數(shù)據(jù)集成和業(yè)務(wù)集成，數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)流程都沒問題了，業(yè)務(wù)可以流暢運(yùn)轉(zhuǎn)了，但是當(dāng)企業(yè)信息系統(tǒng)越建越多，業(yè)務(wù)人員需要進(jìn)入各種各樣的系統(tǒng)中完成不同的任務(wù)，帶來諸多不便，例如進(jìn)入每個系統(tǒng)的用戶和密碼都不同。門戶集成就是要解決系統(tǒng)統(tǒng)一的認(rèn)證和展現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)單點(diǎn)登錄、信息集中、業(yè)務(wù)集中。具體講就是，通過登錄門戶可以進(jìn)入所有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，而且門戶上也會展現(xiàn)用戶當(dāng)前在各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)中需要處理的業(yè)務(wù)，在門戶中就可以處理所有業(yè)務(wù)，以極大的提高工作效益和對客戶、供應(yīng)商的相應(yīng)速度。

4　結(jié)論

無論是德國提出的工業(yè)4.0，還是剛剛公布的《中國制造2025》及最近熱門的互聯(lián)網(wǎng)+，都離不開一個宗旨，就是利用各種先進(jìn)的信息技術(shù)，在企業(yè)內(nèi)部提高信息溝通的效率以節(jié)省成本，在企業(yè)外部通過互通互聯(lián)打造上下游生態(tài)共生共榮的生態(tài)鏈，為企業(yè)的長期持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展奠定基礎(chǔ)。面對這樣的工業(yè)革命，我們既不要空想一夜就能成功，也不熟視無睹，不聞不問。惟其如此，才能在未來競爭中勝出，基于長青。

［1］德國聯(lián)邦教育研究部.德國工業(yè)4.0實(shí)施建議［R］，2013.

［2］百度百科CRM詞條［EB/OL］，http：//baike.baidu.com/view/ 4799.htm.

［3］百度百科SRM詞條［EB/OL］，http：//baike.baidu.com/view/ 31463.htm.

Discussion on Fluorine Chem ical Industry 4.0 Construction

WANG Shui-yao，F(xiàn)ANG Guo-hong
（Sinochem Lantian Co.，Ltd.，Hangzhou，Zhejiang 310051，China）

The basic meaning and essence of industry 4.0 were introduced.Characteristics of fluorine chemical industry and informationization construction of enterpriseswas analyzed.The industry 4.0 for fluorine chemical industry construction was discussed.

industry 4.0；fluorine chemical industry；cyber-physical systems；data integration；business integration

1006-4184（2015）6-0001-04

2015-05-21

王水耀（1960-），男，研究生，經(jīng)濟(jì)師，中化藍(lán)天集團(tuán)有限公司副總經(jīng)理，主要從事企業(yè)管理和企業(yè)信息管理研究。E-mail：wangshuiyao@sinochem.com.