文／韓木林·中國(guó)鍛壓協(xié)會(huì)

鍛造企業(yè)的智能化建設(shè)

文／韓木林·中國(guó)鍛壓協(xié)會(huì)

2015年政府工作報(bào)告提出，我國(guó)要實(shí)施“中國(guó)制造2025”，加快從“制造大國(guó)”向“制造強(qiáng)國(guó)”發(fā)展。以創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展為核心，以工業(yè)化和信息化兩化深度融合為主線，主攻智能制造（數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化）。此次從國(guó)家層面提出智能制造項(xiàng)目，外部環(huán)境迫使企業(yè)進(jìn)行智能化建設(shè)，對(duì)于鍛造企業(yè)來(lái)說(shuō)，既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。對(duì)于決心打造長(zhǎng)青企業(yè)的決策者來(lái)說(shuō)，更需要適時(shí)的轉(zhuǎn)變思想、更新觀念、務(wù)實(shí)行動(dòng)。

智能制造對(duì)制造業(yè)的影響

智能制造及大數(shù)據(jù)影響著制造業(yè)的方方面面，研發(fā)、生產(chǎn)、流通、營(yíng)銷以及服務(wù)……。并且這種影響的趨勢(shì)還在擴(kuò)大，終將滲透、融入制造業(yè)的每一個(gè)環(huán)節(jié)。在產(chǎn)品研發(fā)階段，企業(yè)可借助人工智能及大數(shù)據(jù)進(jìn)行行業(yè)分析、深度挖掘用戶需求，為用戶量身定制特色產(chǎn)品；在生產(chǎn)方面，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化制造、信息管理系統(tǒng)、大批量定制以及智能工廠等；在流通環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)智能物流配送、智能倉(cāng)儲(chǔ)等；在營(yíng)銷方面，輔助營(yíng)銷決策，分析客戶，進(jìn)行精準(zhǔn)化營(yíng)銷，增加用戶黏性，提升營(yíng)銷效率；在服務(wù)方面，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行持續(xù)的追蹤、定位，及時(shí)反饋產(chǎn)品使用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，以此來(lái)改善生產(chǎn)工藝。

可以預(yù)見(jiàn)，將來(lái)數(shù)據(jù)會(huì)成為企業(yè)經(jīng)營(yíng)決策的重要依據(jù)。這里所說(shuō)的數(shù)據(jù)包括產(chǎn)品數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、消費(fèi)者數(shù)據(jù)、運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)、研發(fā)數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)、銷售數(shù)據(jù)等等，幾年后，數(shù)據(jù)將成為工業(yè)鏈上最重要的一點(diǎn)，也是與工業(yè)4.0對(duì)接必不可少的一環(huán)。

鍛造企業(yè)當(dāng)前存在的主要問(wèn)題

開展智能制造項(xiàng)目，能有效地解決當(dāng)前鍛造企業(yè)普遍存在的一些問(wèn)題：⑴人工排產(chǎn)效率不高、各工序產(chǎn)能不均衡；⑵所有設(shè)備不能時(shí)時(shí)以數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出利用率，不能真實(shí)考察各部門工作負(fù)荷；⑶新增設(shè)備種類及數(shù)量只能靠估算或推測(cè)，沒(méi)有發(fā)揮現(xiàn)有裝備的潛能；⑷原料及各種外購(gòu)件數(shù)量、價(jià)格無(wú)法精準(zhǔn)，占用資金較大；⑸研發(fā)、設(shè)計(jì)工作重復(fù)量較大，不能借鑒以往產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，不利于技術(shù)進(jìn)步；⑹設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)只能靠制度或經(jīng)驗(yàn)，造成浪費(fèi)或缺失；⑺模具狀態(tài)、壽命管理粗放，導(dǎo)致影響生產(chǎn)占用資金；⑻沒(méi)有用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)建議用戶易損件的合理數(shù)量；⑼生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的信息化程度有待提高；⑽沒(méi)有唯一的產(chǎn)品編碼動(dòng)態(tài)跟蹤管理，無(wú)法進(jìn)行客戶要求的品質(zhì)追溯，也無(wú)法快速反映各個(gè)半成品的在制情況；⑾各部門的信息處于孤島狀態(tài)，并且數(shù)據(jù)采集不完整、不全面，沒(méi)有建立包括各工序的大數(shù)據(jù)庫(kù)，因而無(wú)法使用相應(yīng)數(shù)據(jù)分析來(lái)提升各部門的人員效率和工作質(zhì)量，并為工廠提供全面的動(dòng)態(tài)分析解決方案；⑿企業(yè)使用的大部分設(shè)備均無(wú)自身相關(guān)數(shù)據(jù)輸出接口，因而無(wú)法與工藝數(shù)據(jù)匯總形成動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流，為大數(shù)據(jù)庫(kù)提供重要的信息來(lái)源；⒀目前上線的ERP系統(tǒng)，僅僅用于財(cái)務(wù)、采購(gòu)、倉(cāng)庫(kù)和部分生產(chǎn)管理。

鍛造企業(yè)開展智能制造項(xiàng)目的方式

智能制造與產(chǎn)品批量大小、品種多少?zèng)]有直接關(guān)系，它使得整個(gè)生產(chǎn)的過(guò)程更加柔性化、個(gè)性化、定制化，這也是工業(yè)4.0一個(gè)非常重要的特征?，F(xiàn)有工廠進(jìn)行智能制造升級(jí)改造是一項(xiàng)艱巨、復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它涉及方方面面的利益及習(xí)慣，尤其開始實(shí)施階段通常會(huì)遭遇非常大的阻力。因此，鍛造企業(yè)開展智能制造及大數(shù)據(jù)方面的研究，首先要由企業(yè)法人親自掛帥，牽頭成立項(xiàng)目組。項(xiàng)目組通常要包括生產(chǎn)部、技術(shù)部、質(zhì)量部、財(cái)務(wù)部、綜合管理部以及IT部門。在項(xiàng)目前期，項(xiàng)目組需要建立相應(yīng)的學(xué)習(xí)制度，更新觀念，深度學(xué)習(xí)《國(guó)家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》，了解MES、ERP、PLM等系統(tǒng)和思考如何進(jìn)行二次開發(fā)。

《國(guó)家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》結(jié)合智能制造的技術(shù)架構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，從系統(tǒng)架構(gòu)、價(jià)值鏈和產(chǎn)品生命周期等三個(gè)維度構(gòu)建了智能制造標(biāo)準(zhǔn)化參考模型，展示了智能制造的全貌。其中包括：⑴總體要求、建設(shè)思路、建設(shè)內(nèi)容和組織實(shí)施方式；⑵從生命周期、系統(tǒng)層級(jí)、智能功能等3個(gè)維度建立了智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系參考模型；⑶五類基礎(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)：“基礎(chǔ)”、“安全”、“管理”、“檢測(cè)評(píng)價(jià)”、“可靠性”等；⑷五類關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：“智能裝備”、“智能工廠”、“智能服務(wù)”、“工業(yè)軟件和大數(shù)據(jù)”、“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”等以及在不同行業(yè)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)；⑸對(duì)現(xiàn)有智能制造相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)按“基礎(chǔ)共性”、“關(guān)鍵技術(shù)”和“重點(diǎn)行業(yè)”進(jìn)行了分類整理。圖1所示為智能制造標(biāo)準(zhǔn)化參考模型。

圖1 智能制造標(biāo)準(zhǔn)化參考模型

智能制造項(xiàng)目開展建議

智能制造項(xiàng)目可分以下幾個(gè)步驟進(jìn)行：

⑴數(shù)據(jù)整理。

項(xiàng)目組成員代表各部門依據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容提出本部門對(duì)軟件功能的要求及收集數(shù)據(jù)范圍、數(shù)量等，通過(guò)收集、整理和匯編，將零散數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為整體。

⑵確定項(xiàng)目實(shí)施方案。

選擇兩家智能化建設(shè)相關(guān)的公司，向他們?cè)敿?xì)介紹公司生產(chǎn)、管理流程及各部門的要求，讓其用一周時(shí)間了解公司概況，然后根據(jù)公司的總體要求，結(jié)合《智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系指南》制定技術(shù)方案（40個(gè)工作日），通過(guò)評(píng)審選取其中一家公司開展智能化建設(shè)工作并制定項(xiàng)目實(shí)施方案。

智能制造項(xiàng)目方案制定時(shí)應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則：①車間/工廠總體設(shè)計(jì)、工藝流程及布局均已建立數(shù)字化模型，并進(jìn)行模擬仿真，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃、生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)全流程數(shù)字化管理，相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)入企業(yè)核心數(shù)據(jù)庫(kù)；②采用三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃（CAPP）、設(shè)計(jì)和工藝路線仿真、可靠性評(píng)價(jià)等先進(jìn)技術(shù)。產(chǎn)品信息能夠貫穿于設(shè)計(jì)、制造、質(zhì)量、物流等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的全生命周期管理（PLM）；③建立生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)，能充分采集制造進(jìn)度、現(xiàn)場(chǎng)操作、質(zhì)量檢驗(yàn)、設(shè)備狀態(tài)等生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)信息，并與車間制造執(zhí)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成和分析；④建立車間制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES），實(shí)現(xiàn)計(jì)劃、排產(chǎn)、生產(chǎn)檢驗(yàn)的全過(guò)程閉環(huán)管理，并與企業(yè)資源計(jì)劃管理系統(tǒng)（ERP）集成；⑤建立車間級(jí)的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)、裝備、零部件以及人員之間實(shí)現(xiàn)信息互聯(lián)互通和有效集成；⑥建立企業(yè)資源計(jì)劃管理系統(tǒng)（ERP），并投入實(shí)際運(yùn)行，其中供應(yīng)鏈管理模塊能實(shí)現(xiàn)采購(gòu)、外協(xié)、物流的管理與優(yōu)化。利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)，在保障信息安全的前提下，實(shí)現(xiàn)經(jīng)營(yíng)、管理和決策的智能優(yōu)化。

⑶確定最終方案。

項(xiàng)目組與選取公司共同制定項(xiàng)目詳細(xì)實(shí)施總體方案。項(xiàng)目實(shí)施總體原則為先急后緩，穩(wěn)步實(shí)施，方案要細(xì)化到每個(gè)月所需完成的工作內(nèi)容。

在企業(yè)實(shí)施智能化建設(shè)的過(guò)程中，要特別關(guān)注：①關(guān)鍵數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集（用于建立專家?guī)欤?，?duì)典型產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)、物流數(shù)據(jù)等進(jìn)行集成；②數(shù)據(jù)安全與分級(jí)授權(quán)；③設(shè)備間通信協(xié)作（數(shù)據(jù)接口）；④軟件系統(tǒng)的二次開發(fā)（ERP、PLM、MES）。

總體來(lái)講，智能制造項(xiàng)目主要分三個(gè)實(shí)施階段：第一階段是精益管理改善、全員創(chuàng)新機(jī)制建設(shè)；第二階段是制造工藝改善、設(shè)備自動(dòng)化精益改造；第三階段是ERP系統(tǒng)升級(jí)、MES實(shí)施、PLM數(shù)據(jù)管理實(shí)施以及OA辦公自動(dòng)化實(shí)施。圖2所示為某企業(yè)智能制造項(xiàng)目實(shí)施的三個(gè)階段。

圖2 智能制造項(xiàng)目實(shí)施的三個(gè)階段

智能制造項(xiàng)目預(yù)期

智能制造項(xiàng)目改造完成后，將給鍛造企業(yè)帶來(lái)脫胎換骨般的改變。鍛造企業(yè)生產(chǎn)效率低、成本居高不下、投資回報(bào)率低、庫(kù)存高等難題會(huì)得到有效解決。信息傳遞順暢，職責(zé)劃分明確，員工工作狀態(tài)透明化，每個(gè)人的業(yè)績(jī)都能以數(shù)據(jù)形式得到直觀的展示，也將促使企業(yè)員工積極、高效地工作，帶來(lái)更健康的企業(yè)文化。

在裝有生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的車間（圖3），每臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行情況都實(shí)時(shí)監(jiān)控，每一件產(chǎn)品從原材料到成品的“全生命周期”都能查找定位并追溯。管理者對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)情況盡在掌握，從全局出發(fā)，進(jìn)行統(tǒng)籌管理；各崗位職責(zé)范圍劃分明確，工作中溝通及交接有跡可循，部門與部門之間的壁壘消失，企業(yè)運(yùn)行成本降低；通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，市場(chǎng)人員更快速、精準(zhǔn)地把握市場(chǎng)需求，及時(shí)反饋市場(chǎng)信息給研發(fā)人員，研發(fā)人員結(jié)合產(chǎn)品“全生命周期”進(jìn)行產(chǎn)品及工藝設(shè)計(jì)，極大地縮短了產(chǎn)品研制周期。

在機(jī)器與機(jī)器之間沒(méi)有數(shù)據(jù)連接時(shí)，產(chǎn)品從一道工序到下一道工序，全部數(shù)據(jù)需要手工輸入，效率很低。數(shù)據(jù)替人“跑”了起來(lái)后，不再需要工作人員在現(xiàn)場(chǎng)逐一點(diǎn)檢、記錄。通過(guò)數(shù)據(jù)分析，還能測(cè)定每臺(tái)機(jī)器的工作效率，若某臺(tái)機(jī)器的工作效率低于設(shè)定值，軟件就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，提醒工作人員及時(shí)調(diào)整機(jī)器。機(jī)器代替人工后，很多工序的生產(chǎn)效率、精度和穩(wěn)定性都將有顯著提升。

圖3 生產(chǎn)車間的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

智能制造項(xiàng)目改造完成后，不光產(chǎn)品在各個(gè)工序之間實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)傳輸，產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)、參數(shù)也流動(dòng)起來(lái)，下一道工序可以根據(jù)上一道工序傳來(lái)的數(shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)整設(shè)備參數(shù)。生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)器僅需例行的維護(hù)及保養(yǎng)，避免了人工操作的誤差。通過(guò)系統(tǒng)的自我糾正功能，還可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題，減少不必要的損失和浪費(fèi)，提高產(chǎn)品合格率；智能化生產(chǎn)過(guò)程生產(chǎn)節(jié)拍更快、周期更短，班與班之間、前后工序之間可實(shí)現(xiàn)無(wú)縫銜接，使設(shè)備有效利用率顯著提升，既充分發(fā)揮設(shè)備的潛能，又使能源利用率得到提高。

綜上，智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品運(yùn)營(yíng)成本降低20%、研制周期縮短30%、生產(chǎn)效率提高20% 、產(chǎn)品不良率降低20% 、能源利用率提高10%的效果。

結(jié)束語(yǔ)

目前，鍛造行業(yè)龍頭企業(yè)已經(jīng)開始逐步布局、實(shí)施、應(yīng)用大數(shù)據(jù)庫(kù)，推進(jìn)智能制造項(xiàng)目，這一輪技術(shù)革命會(huì)將企業(yè)乃至行業(yè)的生態(tài)鏈推向一個(gè)全新的階段，很多企業(yè)至今仍未意識(shí)到這一點(diǎn)。這是“彎道超車”趕上國(guó)際同行的難得機(jī)遇，將行業(yè)大數(shù)據(jù)庫(kù)的建立納入到當(dāng)前企業(yè)發(fā)展的重大戰(zhàn)略中來(lái)，迫在眉睫。

未來(lái)3～5年行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)一定會(huì)共享相關(guān)數(shù)據(jù)、看到上下游終端信息；無(wú)法共享信息的企業(yè)缺乏對(duì)全球相關(guān)資源情況、市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)、企業(yè)運(yùn)行狀況等諸多方面的掌握，結(jié)果無(wú)法成為核心供應(yīng)商、也就無(wú)法進(jìn)入產(chǎn)業(yè)鏈，最終被逐漸淘汰。智能制造是一個(gè)全新時(shí)代，不僅是技術(shù)的變革，而是思維方式、工作模式、生產(chǎn)模式、商務(wù)模式、經(jīng)濟(jì)體系、生活方式的變化，智能制造對(duì)“中國(guó)鍛造業(yè)”的顛覆、再造和融合才剛剛開始！