数字化智能工厂落地规划建设

数字化智能工厂落地规划建设

张晓璐,李艳飞

内蒙古昆明卷烟有限责任公司  内蒙古   010010 

摘要：市场经济在快速发展，社会在不断进步，自从工业4.0、工业互联网尤其是《中国制造2025》纲要发布后,国内掀起了工厂数字化转型或智能工厂建设的浪潮,各种数字化、智慧化的新技术、新理念、新架构、新思路层出不穷, 对促进制造业创新发展、核心装备技术突破具有重大意义。卷烟企业推进智能制造是一项庞大的系统工程，是一项长期坚持的战略任务，在推进智能制造应用的过程中，总结智能制造在烟草行业的发展优势，同时对智能工厂的建设提供一些启发。

关键词：数字化；智能工厂；规划建设 

引言

当前，全球制造业面临着转型升级的需求，各国均提出了利用信息技术来实现制造业转型升级的战略规划。无论是德国提出的“工业4.0”、美国的“制造业创新网络”还是中国的“两化融合”等重大工程，在当下本质就是发展“智能制造”，实现覆盖产品全生命周期的数据融合和智能管控。我国烟草行业整体宏观环境较好，技术创新环境不断优化，自从《中国制造2025》纲要发布后,国内掀起了工厂数字化转型或智能工厂建设的浪潮,各种数字化、智慧化的新技术、新理念、新架构、新思路层出不穷。本文将对智能制造在卷烟企业的应用现状及智能工厂的建设思路进行阐述。

1智能工厂主要特征

智能工厂以工厂运营整体水平提高为核心，关注于产品及行业生产周期研究，从上下游的产品供应链到客户的经营管理都通过自动化和信息化来实现，同时实现满足客户需求到深度挖掘客户的内在需求的转型。智能工厂有六大特征。一是设备互联。实现设备与设备互联以及设备控制系统集成，实时采集设备的状态信息、生产完工的信息及质量信息，实现生产过程的可追溯。二是软件控制。广泛应用各种工业软件，实现生产现场的可视化和透明化，实现实时自动管理、流程控制、能源监控和质量管理等。三是柔性化自动化。结合企业的产品和生产特点，持续提升生产设备、检测手段和工厂物流的智能化程度，合理使用助力设备，减轻工人劳动强度。四是精益生产。通过大数据的分析整合，使产业链可视化，达到生产最优化、流程最简化、效率最大化、成本最低化和质量最优化的精益生产理念。五是实时监控。建立生产指挥系统，实时监控工厂的生产质量、能耗和设备状态信息，管理生产现场的状态，实现从排产到完工信息的闭环反馈。六是绿色制造。及时采集设备和生产线的能源损耗，实现能源高效利用。

2数字化智能工厂落地规划建设 

2.1工厂设备的数字化基础

数字化智能工厂的第三个基础就是工厂的设备,工厂的设备是工厂最重要的资产,也是工厂能正常生产的重要前提。当前设备的数字化智能化主要目标是“主动运维”：过去工厂的设备维护方式主要是反应式运维,即只有设备故障或损坏影响了生产,才会响应去维护,这就必然带来生产损失,降低生产效率；而主动运维是设备故障还没有影响正常的生产之前就需提前发现并解决,从而让设备的运维动作不影响生产。要实现主动运维,最重要的是需把工厂设备本身的健康状态大数据信息获取进入系统平台,然后根据设备工艺特点结合大数据进行预测性分析,指导维护人员故障排除。

2.2在线应用

即主要的业务和管理活动是在线的,企业各方面的信息化系统相对完备,多数头部企业具备这一条件。其次是数据融合和组织变革配合,信息化部门成为核心职能管理之一;确定数据责任部门,沉淀能力和资源,构建以数据为核心的内部运营。第三是数智化组织雏形,利用新技术、构建算法模型,通过不断搭建业务中台,发挥数据资产的内部运营价值。第四是理想的数智化组织管理,内部数据驱动决策,自动化处理常规性管理事务,外部构建生态联合体,整体上形成生态战略发展形态。

2.3制造企业面临着巨大的转型压力

竞争环境方面。劳动力成本迅速攀升、产能过剩、竞争激烈及客户个性化需求日益增长等因素，迫使制造企业从低成本竞争策略转向建立差异化竞争优势。工厂人力方面。制造业面临着招工难、缺乏专业技师的巨大压力，迫切需要推进智能化工厂建设。技术保障方面。物联网、机器人、增材制造及机器视觉等新兴技术信息迅速升级，为制造业推进智能工厂建设提供了良好的技术支撑。政策扶持方面。国家和地方政府都在大力支持智能化、两化融合等项目，使各个行业间越来越多的大中型企业开启了智能工厂建设的新征程。

2.4打造工业互联网平台，促进产业链高效协同

工业互联网是智能工厂实现数字化、网络化、智能化的重要基础。工业互联网可为智能制造提供信息感知、传输、分析、反馈和控制等技术支撑，它是全球工业系统与高级计算、分析、传感技术及互联网的高度融合，它通过构建连接机器、物料、人、信息系统的基础网络，实现工业数据的全面管制、动态输入、实施分析和数据挖掘，形成优化决策与智能控制，从而优化制造资源配置、指导生产过程执行和优化控制设备运行，提高制造资源配置效率和生产过程综合能效。工业互联网平台基本架构包括3层：基础设施层（IaaS），平台层（PaaS）、应用层（SaaS）。卷烟制造工业互联网平台汇聚卷烟生产的数据、知识、模型、工具、标准、模式、经验，面向卷烟制造全过程，实现产品全生命周期管理、设备全生命周期管理，打通零配件采购、仓储及设备运行、维修、培训等全链条，实现由定期、应急维修转向基于设备状态的预防性维修，提高设备使用效率。

2.5运用大数据技术，实现精益管理

在卷烟生产环节，通过打造以数据仓库技术为支撑的生产绩效测量分析平台， 对生产物耗指数、质量指数、设备综合效率、库存周转次数等几大指标进行全方位、立体化的深入分析，与此同时，搜集并处理卷烟生产环节中的实时数据，找到潜在的生产问题，并快速制定出有效的解决方案，充分提高卷烟生产效率与质量。大数据技术的运用，使卷烟企业积累的海量数据资源得到充分利用， 其在卷烟企业业务流程中各个环节的深入应用，将极大地提高业务效率与稳定性，确保参与价值链的个体与组织能够互联互通。

2.6建立OT大数据平台

大数据是数字化智能化的最核心特征,如何获取工厂的大数据,建立大数据平台,然后利用这些大数据来为生产服务即由传统的统计分析,辅助决策经验驱动转向真正数据驱动实现生产运营优化模式的转变,是工厂数字化转型成败的关键。工厂大数据的类型主要有生产大数据、设备大数据两大类型,下文根据大数据类型分别介绍目前在工厂应用的大数据平台。生产大数据平台。在工业领域,尤其在过程行业里,生产大数据平台是目前比较成熟的工厂信息管理系统（PIMS）,在控制系统智能基础打好后,采用接口把工业生产数据集成进一个统一实时数据库中进行存储,通过数据调和、结构标准化、实现生产调度、生产全流程监视、工艺管理、物料管理、质量管理等MES场景应用。目前在市场上应用广泛的PIMS的实时数据库有OSI PI和ASPEN InfoPlus.21等,应用基本成熟。设备大数据平台。设备数据相对生产数据会更复杂,它既有结构化数据类型,也有非结构化数据类型,还有一些是半结构化数据类型,其集成难度会更大。针对不同的设备类型,工厂根据不同的设备数字化管理的需要,会实现不同级别的设备大数据平台。

3智能制造在卷烟企业的应用展望

在21世纪之初,整体烟草行业在发展中面对两化融合进行积极的探索。大部分卷烟企业在发展过程中能够对大量的资源与予以投入,并且对智能制造工作进行有效的研发,在2015年玉溪卷烟厂的发展过程中,通过了工信部的两化融合管理体系现场评估审核,并由此成为我国在发展过程中首家能够满足两化融合体系构件的标准化检验企业,而其自身的发展中的智能制造实践案例,充分的为我国各类卷烟企业在发展过程中提供了有效的现实参考依据,同时使我国卷烟企业的发展过程中,能够进一步的像智能制造行业进行转型烟草行业就其自身而言拥有的较为特殊的发展特性,由此使其在智能制造的发展过程中出现更加复杂化的挑战。

未来，烟草智能工厂将实现生产过程的透明化、自动化及精益化，利用在线监测系统，管理人员可以随时随地获取先关数据，并对生产参数进行优化调整，生产物流将会融入生产流程之中，通过打造出一个稳定、灵活、精准、高效的智能制造系统，来对生产环节进行严格控制。

智能工厂的车间之间将保持数据实时共享，通过信息的实时刘同确保实现高效协同。烟草智能工厂将会与消费者实现无缝对接，海量的实时用户数据信息将被及时反馈到工厂中，针对用户的个性化需求生产产品并提供服务。

智能工厂对信息系统具有极高的依赖性，CRM、ERP、PLM、MES、SCM则是智能工厂几大最核心的信息系统。与此同时，智能工厂具有需求定制化、生产智能化、产品可追溯化、设计大数据化、物流智慧化等特征。在智能工厂中，产品、设备数据、员工、消费者将被密切连接起来，并利用互联网打造出信息物理系统CPS，从而对生产流程进行实时监测及动态控制。

4智能制造的发展优势

卷烟制造产业作为传统制造业的典型代表,一直致力于增强企业的竞争力、创新力、控制力、影响力、提升产业基础能力和产业链运营的现代化水平。智能制造应用在卷烟企业中具有独特的优势，体现在以下几个方面：一是使企业管理更加便捷，智能化管理具备自组织能力。相较于以往的卷烟企业的制造模式，智能制造是集成了企业所有的生产线，只需要通过中央处理器就可以对整个生产线进行管控，在很大程度上缩减了逐级上报的麻烦，极大程度上提高了工作效率，使得管理更加便捷。自组织能力这个问题在以往的卷烟企业生产线上几乎是不可能达成的，因为人为的精神和心理是不容易控制的，但是智能化就可以轻易地解决这个问题，只需要安排员工进行相应的工作即可，不需要员工在生产线上发现问题、上报问题与解决问题，从而使得整个卷烟企业自组织的进行生产。二是能够柔性地结合社会需求。智能制造基于“互联网”，“互联网”的特性就是可以快速地获取相关的信息，并应用在卷烟企业中。相较于以往的社会需求，卷烟企业需要全方位、大数据统计客户的心理需求，这不仅仅增加了卷烟企业的工作量，在数据上也极为容易出现错误，从而严重影响卷烟企业的实际生产，但是智能制造就省去了众多的麻烦，只需要通过“互联网”就可以了解到社会的实际需求，从而按量生产。三是操作上更为简便智能制造在操作上更加简便，以往卷烟企业在生产线上出现的问题，往往要经过诸多的排查方可确保生产线的安全，但是智能制造不仅仅在时间上让卷烟企业受益，还在投入上给卷烟企业带来了实际价值。

结语

智能工厂的建设是一个非常复杂和长期的过程,一定要遵循“整体规划、分步实施”的策略,着眼工厂全局和未来发展方向,从工厂或企业上层整体规划,获得企业管理层的坚定支持；实施需要脚踏实地,从基础做起,一步步往上走,分阶段、分步骤、分目标地实施,才能最终确保成功。

参考文献

[1]张帆,等.卷烟制造企业的数字化转型探析[J].现代商贸工业,2021(16):31-32.

[2]田芳，赵光辉.中国智能制造实证研究：以烟草产业为例[J].中国市场，2018（7）：7-11.