數(shù)字化工廠的本質(zhì)！
2021-12-20新聞
導(dǎo) 讀 ( 文/ 查潤(rùn)春，本文經(jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)載 )
近幾年，數(shù)字化工廠如雨后春筍般，人人都在說(shuō)，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(yàn)，已成功落地多個(gè)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(jìn)制代碼，引入計(jì)算機(jī)內(nèi)部，進(jìn)行統(tǒng)一處理，這就是數(shù)字化的基本過(guò)程。”這一段化來(lái)自百度百科，簡(jiǎn)單概括一下就是將數(shù)據(jù)、信息、符號(hào)、圖標(biāo)等轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)存入計(jì)算機(jī)。
對(duì)于我們工廠，常見(jiàn)的信息存儲(chǔ)介質(zhì)有二維碼、一維碼，產(chǎn)品的所有信息：來(lái)料、異常、時(shí)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(guò)軟件錄入電腦，電腦生成條碼，條碼粘貼在產(chǎn)品上；讀取時(shí)通過(guò)掃碼槍、手持終端等。
圖1 數(shù)字化的基本過(guò)
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(méi)有導(dǎo)入自動(dòng)化設(shè)備之前，通常都是通過(guò)手持掃碼的方式錄入和采集的。比如我們常見(jiàn)的快遞分揀、商超，也是這種形式。
供應(yīng)商或倉(cāng)庫(kù)把商品送到超市時(shí)，收貨員點(diǎn)檢數(shù)量，核對(duì)單貨信息后，將該批次的信息通過(guò)掃碼槍或人工通過(guò)鍵盤(pán)的方式錄入電腦。此時(shí)電腦軟件內(nèi)擁有了該批次的商品信息，待客戶(hù)購(gòu)買(mǎi)該批次某一件商品時(shí)，收銀員掃碼，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)顯示該商品的價(jià)格。同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)將商品銷(xiāo)賬。
軟件除了上述功能，還有很多智能化的功能。比如說(shuō)，當(dāng)該商品庫(kù)存到達(dá)一個(gè)設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提示管理員進(jìn)行補(bǔ)貨。這就是一套WMS（Warehouse Management System，倉(cāng)儲(chǔ)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(shí)際流轉(zhuǎn)的物理狀態(tài)流，細(xì)的線體表示信息流。
圖3 商品從供應(yīng)商到最終客戶(hù)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(hù)手里，需要經(jīng)過(guò)“掃碼入庫(kù)、從庫(kù)里出貨碼貨到貨架、然后待客戶(hù)揀選、最終收銀員掃碼、客戶(hù)完成購(gòu)買(mǎi)”等一長(zhǎng)串的流程。其中可能還會(huì)包括商品丟失、理貨員報(bào)失補(bǔ)貨、商品過(guò)期退庫(kù)等諸多流程。
這是一個(gè)開(kāi)環(huán)的流程。
圖4 從供應(yīng)商送貨到收銀員掃碼銷(xiāo)賬
形成了一個(gè)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(xiāo)賬形成了一個(gè)信息流的閉環(huán)。
而商超系統(tǒng)里面，信息的傳遞是通過(guò)人工掃碼來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這就是比較傳統(tǒng)的一種信息采集方法。
② 自動(dòng)化設(shè)備采集
自動(dòng)化設(shè)備的采集原理和人工采集的原理是一樣的，只不過(guò)我們產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)介質(zhì)多了一些而已。比如說(shuō)，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(chǔ)在RFID里面。
圖5 自動(dòng)化設(shè)備的采集原理
最終，采集的數(shù)據(jù)我們通常會(huì)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的形式傳入系統(tǒng)。而系統(tǒng)也會(huì)通過(guò)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(tái)
我們可以通過(guò)MES/SCADA/PLM/WMS/SAP/SRM等系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)完整的“工廠云平臺(tái)”。
這就是我們的數(shù)字化工廠，以數(shù)字指令的形式來(lái)執(zhí)行訂單，出貨和異常信息也都會(huì)變成數(shù)字信息存入我們的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。
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(hù)掃碼時(shí)能查詢(xún)到產(chǎn)品信息？能夠進(jìn)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(kù)和碼貨至哪一個(gè)貨架都是由WMS來(lái)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(cāng)庫(kù)內(nèi)哪一種商品還有多少庫(kù)存；它甚至還知道某一種商品比較暢銷(xiāo)，可以提醒管理員提前備貨。
理貨員不用跑來(lái)跑去頻繁查驗(yàn)貨架的貨物存儲(chǔ)量，只需等待系統(tǒng)下達(dá)的指令即可。這可大大降低人員的工作量！當(dāng)然，也會(huì)存在一些問(wèn)題是系統(tǒng)監(jiān)測(cè)不到的，比如說(shuō)，商品被偷了，或者說(shuō)有個(gè)顧客拿了商品，過(guò)會(huì)轉(zhuǎn)念一想又不想買(mǎi)了，把商品放置在了其他貨架上。這時(shí)候，就需要我們的理貨員定期做盤(pán)點(diǎn)了，雖然這些是小概率事件，但是通過(guò)累積之后，也是不容忽視的。盤(pán)點(diǎn)的目的就是為了消除這些系統(tǒng)監(jiān)測(cè)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(jiǎn)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(huì)把產(chǎn)品的狀態(tài)標(biāo)識(shí)成“紅、黃、綠”等顏色，紅色代表報(bào)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(huì)在WMS建立虛擬貨架，標(biāo)識(shí)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(gè)應(yīng)用，通過(guò)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(guò)數(shù)字化實(shí)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(shuō)，如果有一個(gè)產(chǎn)品出現(xiàn)了質(zhì)量問(wèn)題，我們可以通過(guò)掃碼查詢(xún)到這是哪一個(gè)設(shè)備生產(chǎn)的，生產(chǎn)時(shí)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(gè)應(yīng)用。
更深層次的，我們可以把質(zhì)量信息統(tǒng)計(jì)起來(lái)，把所有的生產(chǎn)設(shè)備形成一個(gè)圖表監(jiān)控起來(lái)。進(jìn)而來(lái)做數(shù)據(jù)分析。比如說(shuō)，我們的系統(tǒng)可以知道，某臺(tái)設(shè)備最近在某個(gè)時(shí)間段頻繁出現(xiàn)不良，那么系統(tǒng)就會(huì)告知管理者排查故障。通過(guò)數(shù)據(jù)分析，我們進(jìn)行判斷是人員問(wèn)題，還是設(shè)備問(wèn)題。最終解決問(wèn)題，達(dá)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(shí)現(xiàn)數(shù)字化只是一個(gè)階段性的過(guò)程，我們最終是要實(shí)現(xiàn)智慧工廠。而在實(shí)現(xiàn)智慧工廠的進(jìn)程中，我們還需要深入貫徹落實(shí)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(kù)存信息，目的是為了降低庫(kù)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(jìn)而消滅瓶頸，達(dá)到提高產(chǎn)能的目的。
綜上，我們監(jiān)測(cè)任何一種數(shù)據(jù)最終都是為了分析數(shù)據(jù)，進(jìn)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。
