数字化车间，智能制造主战场！（一）

eaoogle_WSN · 发表于 2018-11-3 05:42:42

作者认为数字化车间建设要以实际需求为牵引，以经济效益为驱动，以成功落地为导向。在先进设备的基础上，在管理方面深挖潜力，充分发挥人的作用，构建数字化、网络化和适度智能的生产模式，切实做到降本提质增效，提升企业的竞争力。
　　据羿戓信息所了解，经济学家威廉·拉佐尼克在《车间的竞争优势》一书中强调指出：“在价值创造过程中，其核心是通过车间生产将原料转化为产品——这可以称为生产性转化。”
　　在制造型企业，车间处于非常重要的位置。企业价值最终表现在产品与服务上，而车间是企业中将各种图纸转变为产品的主要场所，是决定生产效率与产品质量的重要环节，车间往往也是企业中员工数量最多的组织。因此，在很大程度上，车间强则企业强，车间智则企业智。《中国制造2025》中也明确指出：“推进制造过程智能化，在重点领域试点建设智能工厂/数字化车间。”数字化车间建设是智能制造的重要一环，是制造企业实施智能制造的主战场，是制造企业走向智能制造的起点。
　　1数字化车间的建设主线
　　目前，国内外对数字化车间还没有标准的定义，笔者基于自己的理解，对数字化车间进行如下描述：
　　数字化车间是基于生产设备、生产设施等硬件设施，以降本提质增效、快速响应市场为目的，在对工艺设计、生产组织、过程控制等环节优化管理的基础上，通过数字化、网络化、智能化等手段，在计算机虚拟环境中，对人、机、料、法、环、测等生产资源与生产过程进行设计、管理、仿真、优化与可视化等工作，以信息数字化及数据流动为主要特征，对生产资源、生产设备、生产设施以及生产过程进行精细、精准、敏捷、高效地管理与控制。数字化车间是智能车间的第一步，也是智能制造的重要基础。

需要指出的是，此处的“数字化车间”，是企业已经熟悉和常用的基本术语，其中“数字化”的内涵包括但是并不限于数字化本身，而是将数字化、网络化要素集成为一体并在内涵上有所扩大的“数字化”概念，其基本含义与德国工业4.0中的“Smart（智巧）”相对应，与中国工程院提出“数字化网络化”的智能制造第二范式相对应。本文以下凡是提及“数字化车间”之处，皆采用该术语内涵。

　▲图1 数字化车间架构图

　　很多人认为，大量采购和引入数字化设备是建设好数字化车间的前提。这是一个很大的误解：数字化设备与数字化车间之间既非必要条件，也非充分条件。即便车间中全是数字化设备，如果没有实现设备的互联互通，没有实现生产过程的数字化管理，数据没有实现真正的有序流动，也不能称之为数字化车间。相反，即便车间里的设备不全是数字化设备，但经过“三哑改造”，设备被接入信息化系统，生产过程实现数字化、网络化与智能化（如智能排产、决策支持分析等），对生产计划、生产资源、生产进度与产品质量等数据在信息化系统中进行有效管理，并可以根据生产需要进行有序流动，也可算是数字化车间。比如，在服装加工等劳动密集型企业都可以通过数字化、网络化改造实现车间的数字化管理。
　　对于数字化车间建设，我们可以参考德国工业4.0中对“智能工厂”的定义：重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现。前半句“智能化生产系统及过程”，指除了包括智能化的机床、机器人等生产设施以外，还包括对生产过程的智巧化管控，站在信息化的角度，就是智巧化的MES制造执行系统。而后半句：“以及网络分布式生产设施的实现”，是指将生产所用的生产设备与设施（如机床、热处理设备、机器人、AGV、测量测试设备等各种数字化设备），进行互联互通、智巧化的管理，实现信息化系统与物理系统的深度融合。目前很多企业实施的设备物联网（包括传统的DNC/MDC功能)是其重要的表现形式。
　　从中可以看到，数字化车间建设有三条主线，一条是以机床、热处理设备、机器人、测量测试设备等组成的自动化设备与相关设施，实现生产过程的精确化执行，这是数字化车间的物理基础。
　　第二条线是以MES为中心的智巧化管控系统，实现对计划调度、生产物流、工艺执行、过程质量、设备管理等生产过程各环节及要素的精细化管控，这是典型的赛博系统。
　　第三条主线是在互联互通的设备物联网基础上，并以之作为桥梁，联接起赛博空间的MES等信息化系统与机床等物理空间的自动化设备，构建车间级的CPS系统，实现了赛博与物理两个世界的相互作用、深度融合。
　　三条主线交汇，实现数据在自动化设备、信息化系统之间按照人的意愿进行有序流动，将整个车间打造成软硬一体的系统级CPS，最终实现高效、高质、绿色、低成本的生产模式，提升企业竞争力。