楊毓隆 李繼庚 嚴斌 華浩

課題項目：1.廣東省工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析體系建設(shè)引導資金重點培養(yǎng)項目《綠色紙包裝工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析二級節(jié)點建設(shè)》（2020）；2.廣東省重點領(lǐng)域研發(fā)計劃項目《面向陶瓷工業(yè)智能制造的工藝設(shè)計與生產(chǎn)工業(yè)軟件研發(fā)》（2021）

摘 要：當前陶瓷行業(yè)，從研發(fā)、銷售、生產(chǎn)、供應鏈、服務等環(huán)節(jié)，在經(jīng)營過程中通過紙制化的形式收集了大量的數(shù)據(jù)，但就整個企業(yè)運營來說，數(shù)據(jù)的價值遠遠沒發(fā)揮出來，如何建立具備建陶行業(yè)特性的數(shù)據(jù)化運營平臺，幫助企業(yè)用數(shù)據(jù)指導運營決策，實現(xiàn)管理、思維模式、技術(shù)能力的變革，是現(xiàn)代陶瓷企業(yè)的戰(zhàn)略發(fā)展的重要組成部分。

關(guān)鍵詞：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng);數(shù)據(jù)化運營平臺;陶瓷;精益管理

1 前言

隨著“中國制造2025/2035”與“建材行業(yè)三年行動計劃”的強勢發(fā)布，雙碳的大力推進，數(shù)字化、智能化已成為企業(yè)發(fā)展的必然方向，數(shù)據(jù)也越來越成為企業(yè)的核心資產(chǎn)。在這個陶瓷行業(yè)下行的周期內(nèi)，面對高資源消耗、高能耗、車間自動化水平偏低等制約行業(yè)的發(fā)展瓶頸，國內(nèi)一線品牌的陶瓷企業(yè)都在嘗試通過數(shù)據(jù)化來進行轉(zhuǎn)型升級以尋求突破。

以智能制造為契機、建立企業(yè)的數(shù)據(jù)化運營平臺，沉淀數(shù)據(jù)，為企業(yè)未來3-5年的戰(zhàn)略決策、優(yōu)化供應鏈、提質(zhì)增效奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，已成為陶瓷的戰(zhàn)略方向。數(shù)字化轉(zhuǎn)型對于陶瓷企業(yè)來說已經(jīng)不是“選擇題”，而是關(guān)乎企業(yè)生存和長遠發(fā)展的“必修課”，而在這場必修課中完成生產(chǎn)過程的數(shù)字化轉(zhuǎn)型是建陶行業(yè)轉(zhuǎn)型的核心與基礎(chǔ)。

2 建陶企業(yè)生產(chǎn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型現(xiàn)狀

2.1國內(nèi)建陶行業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀

在生產(chǎn)環(huán)節(jié)我們面臨著高能耗、高資源消耗、生產(chǎn)技術(shù)相對落后、自動化水平偏低（原料）等問題，并與國際先進水平存在一定差距。

（1）高資源消耗：原料消耗27-40 kg/㎡，2021年生產(chǎn)瓷磚81.7億平方米，原料消耗約2.2-3.2億噸；

（2）高能耗：國內(nèi)產(chǎn)品綜合能耗約7.0kgce/㎡，國標先進值要求低于4.0kgce/㎡；

（3）自動化水平：國內(nèi)一條傳統(tǒng)產(chǎn)線平均約100人，歐洲一條生產(chǎn)線平均約50人；

（4）人均產(chǎn)值：中國業(yè)內(nèi)人均產(chǎn)值約65-75萬元，意大利人均產(chǎn)值可達200萬元/人。

2.2建陶行業(yè)生產(chǎn)數(shù)字化現(xiàn)狀

（1）數(shù)據(jù)采集不完善，大部分企業(yè)僅部分關(guān)鍵設(shè)備（窯爐、壓機、噴墨機等）具備數(shù)采條件，其他設(shè)備如球磨、噴霧塔、粉料配送、拋光機等普遍存在無法采集或關(guān)鍵數(shù)據(jù)不齊全，需額外增加改造投入等問題；

（2）自動化水平偏低，配送物料、調(diào)控設(shè)備需大量人工參與；

（3）上下工序信息未打通、信息傳遞依靠紙質(zhì)抄錄、微信群發(fā)、未達到生產(chǎn)可視化、透明化；

（4）生產(chǎn)調(diào)試依靠老師傅經(jīng)驗傳承，缺乏數(shù)據(jù)工具支撐其分析、提升；

（5）上線各類管理系統(tǒng)間存在信息孤島，未能互聯(lián)互通，難以起到支撐管理層進行決策的作用；

（6）數(shù)字化人才配置不足，缺乏對數(shù)字化轉(zhuǎn)型的認知。

2.3建陶行業(yè)生產(chǎn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型圍繞痛點與業(yè)務場景

生產(chǎn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型是要為企業(yè)帶來價值，所有數(shù)字化的建設(shè)需要圍繞著生產(chǎn)痛點的解決、業(yè)務場景的優(yōu)化進行，需以此為核心進行轉(zhuǎn)型規(guī)劃，實現(xiàn)用數(shù)據(jù)指導運營決策，驅(qū)動業(yè)務增長的目標。為此我們需要對生產(chǎn)運營過程中的場景進行梳理與總結(jié)，以下為梳理部分常見痛點與需優(yōu)化場景。

2.3.1生產(chǎn)企業(yè)普遍存在共性痛點

1）生產(chǎn)運營執(zhí)行不到位：（1）設(shè)備點檢保養(yǎng)執(zhí)行未閉環(huán)，突發(fā)故障搶修多發(fā)，設(shè)備數(shù)量多，點巡檢有難度；（2）檢修、維修經(jīng)驗得不到沉淀；（3）缺少運維實時統(tǒng)計分析（成本、效率、質(zhì)量）與優(yōu)化。

2）生產(chǎn)管理不透明且協(xié)同效率較低：（1）信息獲取方式傳統(tǒng)，時效性較差，管理精細度低（訂單生產(chǎn)進度、班組產(chǎn)能、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品單耗、損耗率、質(zhì)量指標等）；（2）生產(chǎn)協(xié)同配合效率較低：工序間信息不互通、無法互相監(jiān)督、管控。

3）節(jié)能挖掘缺乏措施：（1）能源統(tǒng)計實時性、顆粒度不強；（2）缺乏可視化激勵的節(jié)能方式；（3）工藝節(jié)能挖掘方法偏弱。

4）操作調(diào)優(yōu)依賴人工經(jīng)驗：（1）原料配方搭配；（2）球磨、噴霧塔工藝參數(shù)調(diào)優(yōu)；（3）窯爐工藝調(diào)優(yōu)；（4）球磨錯峰排產(chǎn)、訂單排產(chǎn)。

2.3.2原料車間痛點與業(yè)務場景

1）質(zhì)量相關(guān)-如何提升質(zhì)量。

（1）原材料標準化未完善，存在均化不足、穩(wěn)定性差等問題；

（2）保障配方投料穩(wěn)定（上對料、上準料）；

（3）提高一次合格率、提高漿料質(zhì)量與效率（減少復磨、過磨、績效到人）；

（4）噴霧塔如何提高質(zhì)量控制水平：水分、顆粒度在線監(jiān)測、通過管控優(yōu)化（管控方法、考核模式的變革）提高粉料質(zhì)量；

（5）實現(xiàn)噴霧塔根據(jù)質(zhì)量數(shù)據(jù)自動調(diào)控；

（6）噴霧塔粉料的自動進倉庫、塔底稱重（少人化、可追溯的基礎(chǔ)）。

2）能效相關(guān)-如何降低能源成本。

（1）如何統(tǒng)計每一個球的電單耗（不同配方、不同球），用于對標分析；

（2）如何通過工藝調(diào)優(yōu)，提升球磨效率、降低低單耗；

（3）如何判斷是否有錯峰潛力，通過球磨排產(chǎn)，來降低球磨工序的用電成本；

（4）準確統(tǒng)計噴霧塔制粉料單耗（小時、班次單耗），進行考核管理、能效改善。

3）盤點、損耗相關(guān)-如何統(tǒng)計盤點庫存、減少損耗。

（1）漿料庫存自動盤點，統(tǒng)計漿料到噴霧塔工序漿料的損耗；

（2）如何快速定位損耗位置、及時處理；

（3）粉料庫存盤點，統(tǒng)計粉料到壓機工序粉料的損耗。

4）統(tǒng)計、追溯、防錯、透明化。

（1）自動生產(chǎn)報表：減少球磨工序、粉料工序紙制報表、實現(xiàn)生產(chǎn)報表自動生成；

（2）防呆防錯：①避免球磨機漿料入錯漿池，導致物料作廢；②陳腐時長不足、頭尾料不合理搭配、粉料質(zhì)量異常處理；

（3）生產(chǎn)追溯：可追溯各噴霧塔生產(chǎn)的粉料來自哪個漿池、入到哪一個粉料倉、送到哪臺壓機。

2.3.3成型車間痛點與業(yè)務場景

1）質(zhì)量相關(guān)-快速發(fā)現(xiàn)、反饋質(zhì)量異常、管控模式變革。

（1）磚面缺陷檢測：噴墨后、拋光后缺陷檢測、快速反饋；

（2）感知缺陷發(fā)生并預防：工藝參數(shù)異常告警、反饋；穩(wěn)定性考核（坯溫、窯壓、壓制參數(shù)等）；

（3）釉料配送防錯、上下工序相互監(jiān)督/管控；

（4）生產(chǎn)追溯：可追溯缺陷發(fā)生位置、物料批次、工藝參數(shù)、質(zhì)量參數(shù)，并進行事故處理經(jīng)驗累計、沉淀。

2）能效相關(guān)-單耗降低。

（1）統(tǒng)計各工序、設(shè)備小時數(shù)、班次單耗（采集、績效模式變革）；

（2）能源效率提升（供需平衡、無效生產(chǎn)減少、設(shè)備對標）；

（3）最佳工藝參數(shù)沉淀：各產(chǎn)品最佳生產(chǎn)參數(shù)-窯爐能耗優(yōu)化。

3）磚損、釉料損耗相關(guān)。

（1）準確對釉料損耗進行統(tǒng)計、及時發(fā)現(xiàn)異常并處理；

（2）磚坯損耗統(tǒng)計（按班次）快速發(fā)現(xiàn)異常并處理。

3 生產(chǎn)數(shù)字化運營平臺建設(shè)基礎(chǔ)

為解決當前生產(chǎn)運營所遇到的痛點、完成新業(yè)務場景的重構(gòu)，陶瓷企業(yè)需建立一套適合陶瓷行業(yè)的生產(chǎn)數(shù)字化運營管理平臺，輔助管理者實現(xiàn)生產(chǎn)的全面數(shù)字化轉(zhuǎn)型，逐步迭代提升達到提質(zhì)、增效、降本的目標。

3.1生產(chǎn)數(shù)字化運營平臺整體功能架構(gòu)

搭建的數(shù)字化運營平臺需具備穩(wěn)定、靈活兩個特點，全面支撐我們做生產(chǎn)數(shù)字化建設(shè)，一個1+N的平臺：1是一個生產(chǎn)數(shù)據(jù)化運營平臺，N包括N個業(yè)務模塊的數(shù)字化應用，以目前企業(yè)數(shù)字化水平，我們會優(yōu)先做能源、設(shè)備、生產(chǎn)、協(xié)同、告警這幾個模塊，后續(xù)可以逐步地把AI搭建起來，像搭房子一樣，平臺就是地基，這些應用就是一塊一塊的磚，根據(jù)企業(yè)現(xiàn)狀實現(xiàn)整體規(guī)劃、小步迭代的目的，并在單個基地完成數(shù)字化轉(zhuǎn)型后可實現(xiàn)快速復制推廣至整個集團。

在整體功能架構(gòu)中，我們分為執(zhí)行層與決策層兩個大層級，5個小層級，執(zhí)行層中現(xiàn)場層為現(xiàn)場儀表、自動化設(shè)備；邊緣層為通過網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)閘采集現(xiàn)場儀表和自動化設(shè)備數(shù)據(jù)，并可進行本地數(shù)據(jù)的儲存、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)物理隔離；平臺基礎(chǔ)服務層采用阿里云的基礎(chǔ)設(shè)施，包括存儲、時序數(shù)據(jù)庫、中間件產(chǎn)品等，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)清洗、接口管理等功能，為平臺的核心；工廠應用層為企業(yè)執(zhí)行層使用的具體功能模塊，包含計劃排產(chǎn)、生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理、設(shè)備管理、能源管理、數(shù)據(jù)分析和數(shù)字工廠等；管理應用層為企業(yè)高層運營決策使用功能，包括工作臺、生產(chǎn)績效與對標等模塊。

3.2全量、全要素的采集

我們?yōu)槠髽I(yè)規(guī)劃的數(shù)字化轉(zhuǎn)型路徑會分為6個階段，采集、展示、管理、分析、優(yōu)化、預測，逐步迭代提升，其中全量、全要素的采集是完成數(shù)字化的基座。為此我們需要規(guī)劃好2點：

（1）思考清晰要解決的痛點與需優(yōu)化的場景有哪些數(shù)據(jù)要采集；

舉例：要完成噴霧塔質(zhì)量控制優(yōu)化需采集哪些參數(shù)、哪些數(shù)據(jù)目前數(shù)采不支持需人工錄入，如現(xiàn)有條件不支持，要完成階段性目標僅提供管控數(shù)據(jù)、輔助分析，需優(yōu)先采集哪些數(shù)據(jù)（如圖1）。

（2）做好底層數(shù)采的架構(gòu)搭建：實現(xiàn)現(xiàn)場層數(shù)據(jù)的自動采集、業(yè)務數(shù)據(jù)的人工錄入、企業(yè)其他信息化辦公系統(tǒng)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通（如圖2）。

（3）數(shù)據(jù)從邊緣到云端過程：①數(shù)據(jù)從網(wǎng)閘/網(wǎng)關(guān)通過私有協(xié)議往云端傳輸；②云邊網(wǎng)關(guān)負責數(shù)據(jù)的傳輸；③數(shù)據(jù)到達云端后，通過DataX/FlinkX進行初步清洗與分發(fā)，分別分發(fā)給Hbase（時序）與Hive（離線計算用）；④Spark抽取Hive數(shù)據(jù)，進行復雜的大數(shù)據(jù)計算，計算中使用Redis高速緩存數(shù)據(jù)庫，計算結(jié)果存入Hive/HBase；⑤數(shù)據(jù)一方面提供給基于Spring boot開發(fā)的后端與前端服務，另一方面提供給工業(yè)AI算法訓練平臺。

3.3數(shù)據(jù)基礎(chǔ)---數(shù)據(jù)斷點續(xù)傳、清洗、治理

由于現(xiàn)場采集網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、光纖、現(xiàn)場總線、采集對象等不可避免的會出現(xiàn)故障、斷電、通訊中斷以及電磁干擾的情況，從而造成數(shù)據(jù)中斷、數(shù)據(jù)清零、數(shù)據(jù)跳變等數(shù)據(jù)質(zhì)量問題，市面上很多系統(tǒng)是直接將采集上來的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)管理的，當數(shù)據(jù)出現(xiàn)中斷、清零、跳變等異常情況就需要人工干預，導致數(shù)據(jù)處理工作過多，且準確性無法保障，為解決此問題我們平臺對于這種情況通過大數(shù)據(jù)分析處理，對數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)斷點續(xù)傳、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)治理，得到準確的數(shù)據(jù)，來保障我們支撐我們的分析決策體系。

4 數(shù)字化運營對生產(chǎn)的變革

4.1人員意識與方法的變革：挖潛、管控、工藝優(yōu)化能力的提升

（1）統(tǒng)計人員：減少重復統(tǒng)計、抄錄、傳遞工作，減少重復工作，提高效率；

（2）統(tǒng)計、管理層：學會使用系統(tǒng)進行多維度的統(tǒng)計分析、挖掘生產(chǎn)潛力；

（3）設(shè)備人員：通過知識庫沉淀、傳承、提升，形成技能提升體系；

（4）技術(shù)、過控人員：學會利用數(shù)據(jù)優(yōu)化工藝、控制質(zhì)量（數(shù)據(jù)工具支持、人員能力提升）；

（5）生產(chǎn)技術(shù)崗：掌握關(guān)聯(lián)工序數(shù)據(jù)、質(zhì)量信息，通過系統(tǒng)追溯、把控上工序產(chǎn)出、質(zhì)量異常的能力。

4.2管理模式的變革

（1）通過故障頻次、無效生產(chǎn)時長（窯爐、拋光）的統(tǒng)計分析，進行考核、管理；

（2）質(zhì)量管控方式變革：通過質(zhì)量分析工具進行穩(wěn)定性、質(zhì)量的考核、管理；

（3）可視化激勵：生產(chǎn)車間PK客觀化，內(nèi)部競爭良性化（班組指標實時獲知、現(xiàn)場展示、員工可根據(jù)系統(tǒng)尋找差距、提升方向）；

（4）系統(tǒng)驅(qū)動管控、防錯、減少異常問題發(fā)生（如釉料配送防錯）；

（5）數(shù)字化巡廠：管理層通過系統(tǒng)快速巡查基地運營狀況、定位異常，通過系統(tǒng)隨時掌控生產(chǎn)。

4.3協(xié)作方式的變革

（1）生產(chǎn)人員通過系統(tǒng)拉通實時信息，提高時效性，管控力（訂單生產(chǎn)進度、班組產(chǎn)能、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品單耗、班組損耗）；

（2）現(xiàn)場管控由人工定期巡檢轉(zhuǎn)變?yōu)榧斜O(jiān)測、告警驅(qū)動（app-隨時可接受信息）；

（3）設(shè)備管理：實現(xiàn)任務透明管控、備件壽命管理、預防性維護、部分設(shè)備預測性維護；

（4）上下工序數(shù)據(jù)拉通，實現(xiàn)工序間互相監(jiān)督、追溯（減少不合格品流入下道工序）；

（5）質(zhì)量問題系統(tǒng)自動按設(shè)定反饋，提升反饋、處理的及時性、有效性。

4.4產(chǎn)品追溯的變革（標識解析體系應用）

利用《綠色紙包裝工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析二級節(jié)點建設(shè)》項目的建設(shè)成果，將生產(chǎn)流程和產(chǎn)品接入國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析系統(tǒng)，標識解析體系可以將生產(chǎn)流程轉(zhuǎn)化為數(shù)字標簽，實現(xiàn)工業(yè)全要素，各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的信息互通，從而帶動行業(yè)發(fā)展，促進轉(zhuǎn)型升級。

（1）生產(chǎn)制造管理：將物料與生產(chǎn)資源實現(xiàn)賦碼管理，融合標識進行合理生產(chǎn)計劃與生產(chǎn)協(xié)調(diào)，結(jié)合設(shè)備的標識賦碼實現(xiàn)設(shè)備全生命周期管理與設(shè)備異常實時監(jiān)測。在生產(chǎn)過程管理中實現(xiàn)標識貫穿的全流程管控。

（2）品質(zhì)控制：利用生產(chǎn)物料賦碼結(jié)合標識進行上下游物料/原料供應追蹤管理，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的全流程品質(zhì)控制及上下游品質(zhì)控制擴展。

（3）產(chǎn)品在線追溯：將標識應用至上產(chǎn)企業(yè)相關(guān)的上下游企業(yè)及流通過程，實現(xiàn)在由生產(chǎn)前期至生產(chǎn)流通的全過程追溯管理與精準定位。

（4）營銷戰(zhàn)略分析：滿足生產(chǎn)企業(yè)為不同客戶提供不同的靈活定制營銷，滿足包裝應用企業(yè)定制產(chǎn)品的營銷界面或宣傳界面以及進行售后服務跟蹤。

4.5持續(xù)的數(shù)據(jù)運營服務+數(shù)據(jù)運營小組建立

企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型不是一蹴而就的，是一個自上而下推動變革、學習的過程，高層領(lǐng)導在數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的處于關(guān)鍵推動性角色，在這個過程中需要外部數(shù)字化轉(zhuǎn)型供應商與企業(yè)管理團隊合力，由乙方（數(shù)字化平臺供應商）的客戶運營團隊，提供從系統(tǒng)上線、系統(tǒng)功能操作使用、系統(tǒng)功能用途介紹、系統(tǒng)運維、系統(tǒng)價值挖掘的培訓，賦能企業(yè)，輔助企業(yè)數(shù)據(jù)運營團隊建立、數(shù)據(jù)創(chuàng)造價值的賦能。

5 結(jié)論

陶瓷行業(yè)正處在劇烈的變革時期。受房地產(chǎn)行業(yè)下行影響，行業(yè)目前整體庫存率較高、利潤空間被大幅度壓縮；再加上“企二代”所帶來的“代際革命”，對傳統(tǒng)制造企業(yè)管理方式也提出新訴求。因此，企業(yè)對于數(shù)字化、智能化的內(nèi)生驅(qū)動需求越來越迫切。

陶瓷行業(yè)作為傳統(tǒng)流程行業(yè)由一代代陶瓷從業(yè)人員不斷推進工藝與流程的創(chuàng)新，在生產(chǎn)企業(yè)智能制造升級的浪潮下，更好的運用“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)”的技術(shù)，建設(shè)具備陶瓷行業(yè)屬性、為生產(chǎn)賦能的生產(chǎn)數(shù)字化運營平臺是一個持續(xù)迭代與創(chuàng)新的過程，在轉(zhuǎn)型的后期，也將進行工業(yè)AI方面的實踐，在球磨工藝參數(shù)推薦、錯峰排產(chǎn)、噴霧塔粉料質(zhì)量預測、最佳參數(shù)推薦、APS智能排產(chǎn)等場景中逐步展開，朝著系統(tǒng)指導生產(chǎn)，提質(zhì)、增效、降本的方向不斷前進。

參考文獻

[1]陳淼淼，王怡涵 .大數(shù)據(jù)技術(shù)對企業(yè)生產(chǎn)運營的影響分析.[J].現(xiàn)代商業(yè)，2021（14）135-137.

[2]趙麗錦，胡曉明.企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基本邏輯、驅(qū)動因素與實現(xiàn)路徑.[J]企業(yè)經(jīng)濟（10）16-26.