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        現(xiàn)代企業(yè)數(shù)字化工廠建設(shè)研究

        2024-08-22 00:00:00戴建友
        中國科技投資 2024年16期
        關(guān)鍵詞:智能工廠降低成本現(xiàn)代企業(yè)

        摘要:現(xiàn)代企業(yè)發(fā)展已經(jīng)進入數(shù)字化時代,制造業(yè)生產(chǎn)企業(yè)從銷售、生產(chǎn)、質(zhì)量管理、成本管理已經(jīng)離不開數(shù)字化管理,而有效利用工廠的數(shù)字化信息流,利用、控制、管理工廠的工作流、物流和資金流,可實現(xiàn)工廠內(nèi)部以及各組織內(nèi)所有成員之間的高度協(xié)同和資源共享,達到降低成本的目的?;诖?,本文主要介紹現(xiàn)代企業(yè)數(shù)字化工廠建設(shè)相關(guān)情況,以供參考。

        關(guān)鍵詞:現(xiàn)代企業(yè);數(shù)字化工廠;智能工廠;降低成本

        DOI:10.12433/zgkjtz.20241627

        在了解數(shù)字化工廠之前,首先需要知道什么是工業(yè)4.0。工業(yè)4.0(Industry4.0)是德國政府提出的一個高科技戰(zhàn)略計劃,被稱為第四次工業(yè)革命的先行者。它是一個將生產(chǎn)原料、智能工廠、物流配送、消費者全部編織在一起的大網(wǎng),消費者只需用手機下單,網(wǎng)絡(luò)就會自動將訂單和個性化要求發(fā)送給智能工廠,由其采購原料、設(shè)計并生產(chǎn),再通過網(wǎng)絡(luò)配送直接交付給消費者。它由生產(chǎn)原料、智能工廠、物流配送、消費者四大要素和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)連接而成。其中最關(guān)鍵環(huán)節(jié)是智能工廠,智能工廠分兩步走,首先將傳統(tǒng)制造工廠升級為數(shù)字化工廠,然后將數(shù)字化工廠融合人工智能等技術(shù),實現(xiàn)智能制造,即智能工廠。

        數(shù)字化工廠對傳統(tǒng)工廠的優(yōu)勢很明顯,有了特定的消費市場細分群體和平臺推送技術(shù),產(chǎn)品通過免費、低價、個性等策略快速搶占市場,對于傳統(tǒng)工廠而言,要實現(xiàn)數(shù)字化工廠,缺少大數(shù)據(jù)平臺接入、數(shù)據(jù)處理能力,還面臨數(shù)字安全、隱私等法律法規(guī)約束。對此,需要保護好自己的數(shù)字資產(chǎn),做好私域營銷,數(shù)據(jù)資產(chǎn)如果輕易給出,就有可能出現(xiàn)破壞自身數(shù)據(jù)的風險。

        數(shù)字化工廠建設(shè)模塊一般由數(shù)據(jù)采集、MES系統(tǒng)設(shè)計、AGV原料搬運產(chǎn)品入庫設(shè)計、ERP對接、看板設(shè)計等。

        一、數(shù)據(jù)采集

        (一)5G網(wǎng)關(guān)+PLC類數(shù)采方式

        通過現(xiàn)場調(diào)研可利用PLC網(wǎng)關(guān)直連方式進行數(shù)據(jù)采集,采集方式和設(shè)備示例如下圖所示。一臺設(shè)備配備一臺網(wǎng)關(guān)和一個開關(guān)電源,對現(xiàn)場部分設(shè)備PLC網(wǎng)口占用有,需要備用1交換機給網(wǎng)關(guān)和PLC提供接入。網(wǎng)關(guān)通過連接設(shè)備PLC將數(shù)據(jù)采集到網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)庫中,然后通過5G基站網(wǎng)絡(luò)上傳到服務器,最終將數(shù)據(jù)傳到展示應用層進行展示應用。

        (二)5G網(wǎng)關(guān)+改造類數(shù)采方式

        通過現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn),現(xiàn)場設(shè)備需要改造增加IO模塊才能進行采集,改造和采集方式以及設(shè)備示例如下圖所示;一臺設(shè)備需要配備一臺網(wǎng)關(guān)、一臺開關(guān)電源和一個IO模塊;網(wǎng)關(guān)通過連接加裝的IO模塊將數(shù)據(jù)采集到網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)庫中,然后通過5G基站網(wǎng)絡(luò)上傳到服務器,最終將數(shù)據(jù)傳到展示應用層進行展示應用。

        二、MES系統(tǒng)設(shè)計

        MES系統(tǒng)設(shè)計的目的是解決制造業(yè)中的訂單何時交付,產(chǎn)能如何分配;生產(chǎn)流程中上下游如何協(xié)同;如何控制成本與效率;如何確保產(chǎn)品質(zhì)量;如何確保質(zhì)量可追溯;如何減少浪費等問題。

        (一)數(shù)字化工廠提供基礎(chǔ)支撐

        利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、監(jiān)控技術(shù)及智能系統(tǒng)等新興技術(shù),提高生產(chǎn)過程可控性、減少生產(chǎn)線人工干預,實現(xiàn)柔性化、智能化和高度集成化,系統(tǒng)具有自主能力,可獨立承擔分析、判斷、決策等任務,突出人在制造系統(tǒng)中的核心地位,因此,數(shù)字工廠體現(xiàn)在人與機器的相互協(xié)調(diào)合作,其本質(zhì)是人機一體化。

        (二)搭建銷售、生產(chǎn)和物流一體化的解決方案

        1.MES功能總體概括

        在銷售管理方面,實現(xiàn)銷售訂單的全流程透明化管理;在計劃管理方面,車間的生產(chǎn)計劃管理,并實現(xiàn)訂單的全流程跟蹤;在工藝管理方面,實現(xiàn)工藝路線、工藝配方管理;在生產(chǎn)跟蹤方面,建立產(chǎn)品的生產(chǎn)全過程跟蹤體系;在質(zhì)量管理方面,實現(xiàn)過程質(zhì)量管理,異常收集和處置、自動生成自檢報告;在物料管理方面,實現(xiàn)線邊掃碼收料、線邊庫統(tǒng)計;在人員管理方面,實現(xiàn)對人員工時核算和問題追溯。

        2.WMS功能

        實現(xiàn)原材料和產(chǎn)成品倉庫的系統(tǒng)化和看板管理。在入庫管理方面,實現(xiàn)原材料和產(chǎn)成品入庫過程管理;在庫內(nèi)管理方面,實現(xiàn)庫內(nèi)業(yè)務管理(調(diào)撥、盤點、移庫、庫存預警);在出庫管理方面,實現(xiàn)原材料、半成品領(lǐng)料出庫,產(chǎn)成品發(fā)運出庫;在廢品庫管理方面,實現(xiàn)對廢品的過程管理和庫內(nèi)管理。

        3.AGV調(diào)度集成

        實現(xiàn)與AGV系統(tǒng)的調(diào)度集成。

        三、AGV原料、產(chǎn)品入庫搬運設(shè)計

        (一)原料、產(chǎn)品入庫搬運流程

        運行路線設(shè)計,根據(jù)原材料庫位和實際使用位置進行路線設(shè)計;流程說明,對流程中的每一步進行詳細說明并繪制流程圖。

        (二)AGV需要與電梯、輸送線和機械手進行對接交互

        通信方式一:要求外設(shè)系統(tǒng)支持Modbus TCP通信,AGV系統(tǒng)為客戶端(主站master),電梯控制系統(tǒng)為服務端(從站slave)。通信方式二:要求中控系統(tǒng)支持modbus tcp通信,AGV系統(tǒng)為客戶端(主站master),中控系統(tǒng)為服務端(從站slave)。要求中控系統(tǒng)具備對采集信號的濾波功能,AGV不對光電等外部設(shè)備信號做任何分辨,只以中控系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)的點位信號為準。中控系統(tǒng)需提供的信號要求:請求取貨信號、查詢允許取貨、通知取貨完成、請求卸貨信號、查詢允許卸貨、通知卸貨完成。

        四、車間生產(chǎn)看板設(shè)計

        (一)車間看板實現(xiàn)的功能

        1.傳遞信息

        現(xiàn)場作業(yè)人員眾多,將信息逐一傳遞到每一個人是不現(xiàn)實的。企業(yè)可以通過看板來引導大家統(tǒng)一認識,既準確又迅速,還能避免遺漏,促使現(xiàn)場作業(yè)人員朝著共同目標前進。

        2.幫助管理

        看板上的數(shù)據(jù)、計劃有利于工作人員保持工作進度,新人更快地熟悉業(yè)務,增強管理人員的責任心。

        3.強勢宜導

        展示改善過程,讓工作人員都能學到好的方法與技巧,展示改善成績,讓參與者有成就感、自豪感。

        4.褒優(yōu)貶劣

        營造競爭的氛圍、明確管理狀況,營造有形及無形的壓力,有利于工作推進。工作成績通過看板來揭示,好、中、差,一目了然,起到激勵先進、鞭策后進的作用。以業(yè)績?yōu)槌叨?,使績效考核更公正、公開、透明化,促進公平競爭,防止績效考核中人為的偏差。讓工作人員了解企業(yè)績效考核的公正性,積極參與公平競爭,使現(xiàn)場充滿活力。

        5.加深客戶印象

        看板能讓客戶迅速而全面地了解企業(yè),并留下深刻的良好印象,從而讓客戶或其他人員由衷地贊嘆企業(yè)的管理水平。

        (二)看板樣式

        現(xiàn)代企業(yè)的數(shù)字化工廠將實現(xiàn)全自動化管理,為企業(yè)帶來以下優(yōu)勢:

        1.生產(chǎn)協(xié)同好

        在進度可見方面,可使各設(shè)備預計完成時間精準;在工單管理方面,設(shè)備工單透明清晰;在生產(chǎn)協(xié)同方面,各崗位清楚知道工作計劃;在電子看板方面,車間全貌一切在握;在安燈系統(tǒng)方面,上情下達,下情上傳,管理規(guī)范,一目了然。

        2.效率管理高

        在機器效率方面,時間稼動率、OEE、停機時長;在人員效率方面,生產(chǎn)節(jié)拍,效率正態(tài)分布;在流程瓶頸方面,可對堵塞、積壓、異常監(jiān)控,從而提高機器和人員使用效率。

        3.工藝監(jiān)管到位

        在工藝存儲方面,不因人員流失而丟失工藝;在工藝報警方面,非法修改參數(shù)報警,而且工藝參數(shù)不因人員流動而丟失,具有防竊功能,保密性好。

        4.質(zhì)量分析全面

        在參數(shù)異常方面,用設(shè)備參數(shù)判斷質(zhì)量;在關(guān)鍵數(shù)據(jù)方面,保存單品關(guān)鍵參數(shù),且具有產(chǎn)品質(zhì)量溯源,產(chǎn)品質(zhì)量有保障。

        5.設(shè)備運維方便

        當出現(xiàn)故障時實時報警;在維護定時方面,根據(jù)運行時長報警;運維日志不可篡改,真實有效;設(shè)備運行穩(wěn)定,可以降低維護成本,故障位置可記憶。

        6.能耗管理清晰

        在分項計量方面,按類、按時長統(tǒng)計;在單品能耗方面,以產(chǎn)量定能耗;在水氣電冷熱管理方面,綜合管理,節(jié)能降耗,降低企業(yè)生產(chǎn)成本。

        參考文獻:

        [1]毛光烈.工業(yè)中小企業(yè)向數(shù)智工廠運營模式轉(zhuǎn)型的實施方法與路徑[J].智能制造,2022(04):13-17.

        [2]陳柏竹.數(shù)字化轉(zhuǎn)型下??低曍攧湛冃гu價研究[D].哈爾濱:哈爾濱商業(yè)大學,2023.

        [3]馬俊寶.數(shù)字化工廠及其關(guān)鍵技術(shù)研究[J].名城繪,2020(11):566.

        作者簡介:戴建友(1976),男,浙江杭州人,本科,高級技師,主要研究方向為現(xiàn)代企業(yè)管理、電氣控制。

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