數(shù)字化工廠的本質(zhì)！
2021-7-2新聞
近幾年，數(shù)字化工廠如雨后春筍般，人人都在說，都在做。那么，數(shù)字化工廠究竟是什么呢？
本文作者具備行業(yè)多年經(jīng)驗，已成功落地多個案例，他將深入淺出地為大家講解，他所理解的數(shù)字化工廠。
什么是數(shù)字化工廠？ 1、數(shù)字化工廠的定義
要想理解數(shù)字化工廠的概念，我們首先得理解什么是數(shù)字化。
“數(shù)字化，即是將許多復(fù)雜多變的信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢远攘康臄?shù)字、數(shù)據(jù)，再以這些數(shù)字、數(shù)據(jù)建立起適當(dāng)?shù)臄?shù)字化模型，把它們轉(zhuǎn)變?yōu)橐幌盗卸M制代碼，引入計算機內(nèi)部，進行統(tǒng)一處理，這就是數(shù)字化的基本過程?！边@一段化來自百度百科，簡單概括一下就是將數(shù)據(jù)、信息、符號、圖標(biāo)等轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號存入計算機。
對于我們工廠，常見的信息存儲介質(zhì)有二維碼、一維碼，產(chǎn)品的所有信息：來料、異常、時間周期、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)人員等，都可以轉(zhuǎn)換成條碼的形式。我們將數(shù)據(jù)通過軟件錄入電腦，電腦生成條碼，條碼粘貼在產(chǎn)品上；讀取時通過掃碼槍、手持終端等。
圖1 數(shù)字化的基本過
2、如何采集數(shù)據(jù)？
① 傳統(tǒng)人工采集
傳統(tǒng)的工廠在沒有導(dǎo)入自動化設(shè)備之前，通常都是通過手持掃碼的方式錄入和采集的。比如我們常見的快遞分揀、商超，也是這種形式。
供應(yīng)商或倉庫把商品送到超市時，收貨員點檢數(shù)量，核對單貨信息后，將該批次的信息通過掃碼槍或人工通過鍵盤的方式錄入電腦。此時電腦軟件內(nèi)擁有了該批次的商品信息，待客戶購買該批次某一件商品時，收銀員掃碼，此時系統(tǒng)會顯示該商品的價格。同時，系統(tǒng)會將商品銷賬。
軟件除了上述功能，還有很多智能化的功能。比如說，當(dāng)該商品庫存到達一個設(shè)定值時，系統(tǒng)會自動提示管理員進行補貨。這就是一套WMS（Warehouse Management System，倉儲管理系統(tǒng)）。
圖2 商超的WMS系統(tǒng)的流程
上圖即為商超的WMS系統(tǒng)的流程，粗線體表示物料實際流轉(zhuǎn)的物理狀態(tài)流，細的線體表示信息流。
圖3 商品從供應(yīng)商到最終客戶手里的流程
如上圖所示，我們可以看到，商品從供應(yīng)商到最終客戶手里，需要經(jīng)過“掃碼入庫、從庫里出貨碼貨到貨架、然后待客戶揀選、最終收銀員掃碼、客戶完成購買”等一長串的流程。其中可能還會包括商品丟失、理貨員報失補貨、商品過期退庫等諸多流程。
這是一個開環(huán)的流程。
圖4 從供應(yīng)商送貨到收銀員掃碼銷賬
形成了一個信息流的閉環(huán)
從該圖我們可以看出，從供應(yīng)商送貨到收銀員掃碼銷賬形成了一個信息流的閉環(huán)。
而商超系統(tǒng)里面，信息的傳遞是通過人工掃碼來實現(xiàn)的，這就是比較傳統(tǒng)的一種信息采集方法。
② 自動化設(shè)備采集
自動化設(shè)備的采集原理和人工采集的原理是一樣的，只不過我們產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的存儲介質(zhì)多了一些而已。比如說，我們的傳感器數(shù)據(jù)，也是可以被采集上傳給系統(tǒng)的。而這些數(shù)據(jù)也是可以存儲在RFID里面。
圖5 自動化設(shè)備的采集原理
最終，采集的數(shù)據(jù)我們通常會通過網(wǎng)絡(luò)的形式傳入系統(tǒng)。而系統(tǒng)也會通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送命令給設(shè)備，告知設(shè)備要生產(chǎn)什么產(chǎn)品。
圖6 工廠云平臺
我們可以通過MES/SCADA/PLM/WMS/SAP/SRM等系統(tǒng)構(gòu)成一個完整的“工廠云平臺”。
這就是我們的數(shù)字化工廠，以數(shù)字指令的形式來執(zhí)行訂單，出貨和異常信息也都會變成數(shù)字信息存入我們的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。
我們?yōu)槭裁匆鰯?shù)字化工廠？
那么，我們記錄這些信息有啥用呢？僅僅只是為了終端客戶掃碼時能查詢到產(chǎn)品信息？能夠進行質(zhì)量追溯嗎？
1、數(shù)字化工廠的目的
如上文，超市的WMS流程圖，我們可以看到，人工掃碼入庫和碼貨至哪一個貨架都是由WMS來告知理貨員的。WMS的系統(tǒng)可以知道哪一排貨架缺了什么商品；倉庫內(nèi)哪一種商品還有多少庫存；它甚至還知道某一種商品比較暢銷，可以提醒管理員提前備貨。
理貨員不用跑來跑去頻繁查驗貨架的貨物存儲量，只需等待系統(tǒng)下達的指令即可。這可大大降低人員的工作量！當(dāng)然，也會存在一些問題是系統(tǒng)監(jiān)測不到的，比如說，商品被偷了，或者說有個顧客拿了商品，過會轉(zhuǎn)念一想又不想買了，把商品放置在了其他貨架上。這時候，就需要我們的理貨員定期做盤點了，雖然這些是小概率事件，但是通過累積之后，也是不容忽視的。盤點的目的就是為了消除這些系統(tǒng)監(jiān)測不到的現(xiàn)象。
這就形成了一套“可視化管理系統(tǒng)”。
2、可視化管理系統(tǒng)簡介
可視化管理系統(tǒng)最早是豐田提出的，是精益生產(chǎn)的一種概念。最成熟的應(yīng)用案例就是，我們會把產(chǎn)品的狀態(tài)標(biāo)識成“紅、黃、綠”等顏色，紅色代表報廢或者不良、黃色代表在流轉(zhuǎn)或者異常、綠色代表產(chǎn)品正常。
我們也會在WMS建立虛擬貨架，標(biāo)識貨架內(nèi)貨物的狀態(tài)，最終以圖表的形式展示給管理者。
這就是數(shù)字化的一個應(yīng)用，通過可視化的數(shù)據(jù)引導(dǎo)管理者做出更正確的決策。
3、生產(chǎn)企業(yè)數(shù)字化的應(yīng)用
在生產(chǎn)企業(yè)中，我們可以通過數(shù)字化實現(xiàn)產(chǎn)品追溯、質(zhì)量管理、生產(chǎn)管理、人員管理等。
比如說，如果有一個產(chǎn)品出現(xiàn)了質(zhì)量問題，我們可以通過掃碼查詢到這是哪一個設(shè)備生產(chǎn)的，生產(chǎn)時間和生產(chǎn)人員都可以追蹤到。這是數(shù)字化最基礎(chǔ)的一個應(yīng)用。
更深層次的，我們可以把質(zhì)量信息統(tǒng)計起來，把所有的生產(chǎn)設(shè)備形成一個圖表監(jiān)控起來。進而來做數(shù)據(jù)分析。比如說，我們的系統(tǒng)可以知道，某臺設(shè)備最近在某個時間段頻繁出現(xiàn)不良，那么系統(tǒng)就會告知管理者排查故障。通過數(shù)據(jù)分析，我們進行判斷是人員問題，還是設(shè)備問題。最終解決問題，達到提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。
4、數(shù)字化的最終目標(biāo)
工廠實現(xiàn)數(shù)字化只是一個階段性的過程，我們最終是要實現(xiàn)智慧工廠。而在實現(xiàn)智慧工廠的進程中，我們還需要深入貫徹落實精益生產(chǎn)的理念。如上文所述，我們監(jiān)控設(shè)備信息最終是為了提高產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。同樣的，我們監(jiān)控庫存信息，目的是為了降低庫存，提高周轉(zhuǎn)率；監(jiān)控生產(chǎn)節(jié)拍是為了查看瓶頸工藝，進而消滅瓶頸，達到提高產(chǎn)能的目的。
綜上，我們監(jiān)測任何一種數(shù)據(jù)最終都是為了分析數(shù)據(jù)，進而提升產(chǎn)能、降低成本、提高良率。數(shù)字化和精益生產(chǎn)是相輔相成的，脫離了精益生產(chǎn)而去談數(shù)字化，就都是空談了。
