数字化工厂规划之七剑下天山

    通过企业架构的分析，可以帮助企业回答很多以前没有想清楚的问题

    ☆ 公司有多少业务流程？

    ☆ 流程之间是怎么衔接的？

    ☆ 这些业务的目标是什么？

    ☆ 哪些业务是有规范，没有流程？哪些业务是有规范，有流程？哪些业务又没有规范，又没有流程，急需要建立的？

    ☆ 有流程的业务又是通过什么样的IT平台来支撑运行的？是用erp实现呢，还是用mes实现，亦或是用plm实现？如何去界定？

    ☆ 业务部门提出某一业务需求，改需求是通过软件包呢还是在现有系统上进行改进呢？”“如果是在现有系统上实现，在哪个系统上实现好呢？”“如果使用现有产品构件，用哪个构件呢？”

    ☆ “我的系统要取员工信息，但员工信息来自哪个系统呢？”

    ☆ 等等......

    制造业企业在数字化转型升级的过程中，随着业务规模的扩展，会涉及到越来越多的信息化平台，不同的平台，不同的厂商，不同的平台之间需要做数据的集成和打通。ERP和MES之间需要传递什么数据？ERP和PLM之间需要传递什么数据？PLM和MES之间的数据交互又是如何？MES会给SCADA传递什么指令，得到何种类型的数据反馈？如果这些数据交互没有梳理清楚，那么上了信息化就又是建成了一个个的信息孤岛，不能最大化发挥信息系统的价值。尤其现在随着智能制造的大热，上MES系统成了很多制造业企业在做数字化转型的核心手段。在ERP时期，ERP实施成功率很低，其实放到现在上MES也是一样的，涉及到企业生产管理的方方面面，如果没有规划好匆忙上线，不仅不会提高效率，还会因为生产流程的打乱影响产品交付和客户满意度。MES的导入需要正确的规划，严谨的供应商选型，科学的实施，这三个重要的环节缺一不可。

    舍神剑 VS 自动化规划

    自动化是指机器设备、系统或过程（生产、管理过程）在没有人或较少人的直接参与下，按照人的要求，经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制，实现预期的目标的过程。在数字化工厂规划领域，核心的三大规划内容分别是生产自动化规划、物流自动化规划和现场总线规划。

    图7 自动化规划整体方法

    来源：蔚蓝工业

    生产自动化规划主要体现在自动化生产线的设计，通过自动化输送及其他的辅助装置，按照特点的生产流程，将各种自动化专机连接成一体，并通过气动、液压、电机、传感器和电气控制系统使各部分的动作联系起来，使整个系统按照规定的程序自动的工作，连续、稳定的生产出符合质量要求的产品。由于行业的差异性和产品的特殊性，不同企业的自动化产线设计没有完全一样的，但大体上都可以分解为加工单元、搬运单元、分拣单元、提取安装单元、操作手单元、供料单元和检测单元。

    物流自动化规划指的是不同工序之间物料的转运模式，上下料实现的方式，物流自动调度实现的策略等等。

    只有将不同工序间串联起来，才能实现智能化工厂设计目标。比较好的操作方式是通过布局规划以后，清楚认识不同工序间物流的难度，认识到可实现的形式，然后将物流自动化方案揉入布局，观察分块与整体的效果，评估风险点，优化方案。

    现场总线规划要保证系统运行的可靠性、实时性、多任务和多回路分布特性。需要考虑网络节点数、节点的位置分布、总线速率和传输能力。由于各种历史原因，企业的现场设备往往都是老、中、青并存，为了保证系统设备的互联、互操作和互换性，还需要考虑总线设备之间遵从的协议以及网络的升级和设备的替换。现场总线是联接信息层和设备层的关键技术，是智能生产、智能物流、智能服务等业务，得以实现的关键所在，也是互联网技术和制造技术相互融合的关键所在。

    游龙剑 VS 仿真建模规划

    数字化工厂的规划包括整个工厂、车间、生产单元（生产线）和设备、工位等层次。与传统制造技术相比，数字化制造技术的关键是建模与仿真技术。建模和仿真技术不仅仅是一种计算机辅助分析的支撑技术，也是企业从传统制造向可预测制造转变的一种新方法、新模式。这样企业可以构建虚拟的数字化工厂环境，以期在实际工厂建设投产之，就能对其性能进行系统和综合评价优化，数字化工厂仿真建模规划也存在一个不断的规划、调试、优化的过程。

    图8 生产线3D布局规划

    来源：蔚蓝工业

    数字化双胞胎模型指的是以数字化方式在虚拟空间呈现物理对象，以数字化方式为物理对象创建虚拟模型，模拟其在现实环境中的行为特征，通过仿真建模可以快速的帮助制造业企业回答如下问题：

    ☆ 工厂的布局、生产及吞吐能力能否满足生产需求吗？

    ☆ 设计的生产线能适应订单数量的变化和品种的变化吗？

    ☆ 要多大面积，要多少设备、多少工人，怎么去布局？

    ☆ 生产线是否较好地平衡？期批量是否优化过？

    ☆ 生产线的各部分是否能正确控制和同步运行？

    所能够带来的收益，基于仿真建模技术的制造过程规划、验证和管理。企业可以通过修改或者仿真摸一个工艺段，完成工艺验证，然后在整个生产流程中进行试生产，并且反馈真实工厂的运行情况，从而积累工厂运行数据，直观展示，辅助决策，达到制造规划与物理制造的完美融合。

    小记

    七剑游走完毕，企业可以按照这个思路建立一个整体的认识。需要反复思考的是，在未来一定时期内，适宜可行的数字化发展目标是什么？为了实现数字化战略目标，企业所需要的核心能力和资源是什么？在减少产品上市时间，减少设计修改，降低生产费用以及库存，实现精细化管理提升产品质量，企业应该做什么，如何做？

    这些问题，看似很简单，却是一个问题一个深坑。回答好这些问题，数字化工厂的规划方可收放自如，七剑方可齐下天山。