傳統(tǒng)制造工廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型路徑

謝軍 中新蘇伊士環(huán)保技術(shù)（蘇州）有限公司

傳統(tǒng)制造工廠在當下面臨著巨大的發(fā)展困境，其技術(shù)和管理的滯后性都給工廠、行業(yè)本身造成了巨大的阻礙。伴隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和云計算等一系列新技術(shù)的出現(xiàn)，傳統(tǒng)制造工廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型是大勢所趨，只有全面推進了數(shù)字化轉(zhuǎn)型，才能夠轉(zhuǎn)變制造傳統(tǒng)制造工廠的生產(chǎn)運營模式，用新的技術(shù)來給制造工廠創(chuàng)造更高的效益和發(fā)展可能。但數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的技術(shù)要求非常高，為加快轉(zhuǎn)型步伐，傳統(tǒng)制造工廠要緊跟行業(yè)發(fā)展的新趨勢，保持正確的轉(zhuǎn)型發(fā)展，積極將新技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)經(jīng)營中。

一、數(shù)字化工廠的概念

傳統(tǒng)制造工廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型的最終目標是要建設(shè)數(shù)字化工廠，在這一數(shù)字化工廠形成后，產(chǎn)品制造中的相關(guān)數(shù)據(jù)和信息是十分重要的資源，經(jīng)由虛擬技術(shù)、計算機仿真技術(shù)等在制造工廠中的應(yīng)用，來對設(shè)計、制造、裝配、質(zhì)量控制等一系列環(huán)節(jié)都加以評估和優(yōu)化，屬于全生命周期的制造模式，是制造工廠現(xiàn)代化發(fā)展的必然結(jié)果。根據(jù)數(shù)字化工廠的特點，有效加強了產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)制造之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，避免了在制造全生命周期內(nèi)的各種不確定性因素影響，不僅簡化了生產(chǎn)流程，提升了制造可靠性，更是具有極高的技術(shù)先進性和高效性[1]。

國內(nèi)的制造行業(yè)在近年來迎來了新的發(fā)展，一些制造工廠內(nèi)已經(jīng)開始大范圍推行計算機輔助設(shè)計CAD，在生產(chǎn)制造流程環(huán)節(jié)，采用了CAM 計算機輔助加工技術(shù)，部分制造工廠內(nèi)甚至引入了CAE 計算機輔助分析技術(shù)，可在制造流程環(huán)節(jié)，對產(chǎn)品開展有限元分析，這一系列的數(shù)字化生產(chǎn)下，產(chǎn)品設(shè)計、制造過程中的各類風險顯著降低。雖然傳統(tǒng)制造工廠數(shù)字化建設(shè)取得了一定的成效，但集成管控和聯(lián)機組成方面尚存在很大的發(fā)展空間。傳統(tǒng)制造工廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型和建設(shè)中，數(shù)字化工廠的形成，在工廠內(nèi)形成了智能化生產(chǎn)模式，并結(jié)合制造中的生產(chǎn)流程，搭建了工藝制造快速響應(yīng)平臺，兼具設(shè)計籌劃、動態(tài)仿真、綜合管控的功能，使得制造工廠內(nèi)的不同部門和崗位人員之間可實現(xiàn)信息共享，加強不同部門之間的工作配合度。

二、數(shù)字化工廠的應(yīng)用特點

以固廢處理廠的數(shù)字化工廠建設(shè)為例，在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過程中，實現(xiàn)原有模型數(shù)據(jù)庫的集成，解決了在傳統(tǒng)固廢處理過程中信息溝通不暢、現(xiàn)場管理混亂的問題，不僅提升了固廢處理的整體效率和水平，還可在可視化仿真和圖文管理模式下，實現(xiàn)對固廢處理全過程的動態(tài)化監(jiān)控，使得固廢處理更為高效，提升固體廢棄物的綜合利用率。固廢處理廠數(shù)字化表現(xiàn)出了以下幾個方面的突出特點：（1）在固廢處理廠內(nèi)構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，在以管理系統(tǒng)下，可根據(jù)固廢處理廠內(nèi)不同部門的工作需求，來提升不同部門、部門與處理設(shè)備之間的信息采集、傳輸和利用水平，也就克服了傳統(tǒng)生產(chǎn)下單機通訊聯(lián)絡(luò)模式的限制，具備了集中控制的功能[2]。（2）可根據(jù)生產(chǎn)流程來對NC 程序加以優(yōu)化，經(jīng)由在信息化管理模式下的程序傳輸、用戶權(quán)限管理，也就使得固廢處理具有流程的可追溯性，給固廢處理管理人員提供全生命周期的跟蹤服務(wù)。（3）固廢處理流程中所產(chǎn)生的全部數(shù)據(jù)都被存放在終端服務(wù)器內(nèi)，在后續(xù)的固廢處理中，專業(yè)人員可直接從該終端服務(wù)器內(nèi)調(diào)取自身所需要的數(shù)據(jù)。因為終端服務(wù)器中的數(shù)據(jù)是伴隨著固廢處理流程的進行而不斷更新的，數(shù)據(jù)同步性突出。（4）系統(tǒng)可根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)、作業(yè)計劃，也就可對固廢處理中的很多設(shè)備來開展能力平衡計算，提升了設(shè)備的綜合利用率，有助于均衡生產(chǎn)的完成。（5）為集中聯(lián)控方式，避免固廢處理數(shù)字化生產(chǎn)模式下的程序出錯、動作錯誤的情況，提升了固廢處理的整體水平。（6）協(xié)同控制和遠程控制功能突出，可快速發(fā)現(xiàn)和處理固廢處理中出現(xiàn)的各種問題。

三、傳統(tǒng)制造工廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型的實施路徑

（一）總體思路

傳統(tǒng)制造工廠的數(shù)字化轉(zhuǎn)型中，需根據(jù)數(shù)據(jù)之間的互聯(lián)互通來實現(xiàn)設(shè)備與設(shè)備之間的互鎖互控，進而來達到對設(shè)計、生產(chǎn)全流程的數(shù)字化管理和控制。因此，對于制造工廠而言，為實現(xiàn)數(shù)字化建設(shè)，總體上可采用數(shù)據(jù)驅(qū)動微服務(wù)的建設(shè)思路，對固廢處理廠而言，應(yīng)始終以生產(chǎn)制造全流程的智能化發(fā)展需求作為指導，構(gòu)建以人工智能技術(shù)為基礎(chǔ)的智能感知、智能建模、智能控制、智能優(yōu)化和智能運維的微服務(wù)應(yīng)用體系，在固廢處理廠內(nèi)形成集成化生產(chǎn)模式，使得在固廢處理的全過程中，可兼具智能感知、智能診斷和智能控制的功能[3]。傳統(tǒng)制造工廠的數(shù)字化轉(zhuǎn)型中，應(yīng)嚴格按照夯實、整合、聚合與融合的思路，打造數(shù)字化轉(zhuǎn)型藍圖，對固廢處理廠而言，其關(guān)鍵就是要在處理廠中進行數(shù)據(jù)集中管理平臺的構(gòu)建，在該平臺內(nèi)整合全部的數(shù)據(jù)信息，在智能化平臺下打造價值鏈一體化管控模式，充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)、智能化和信息化等技術(shù)的優(yōu)勢，提升固廢處理綜合水平。

（二）路徑實施方向

1.數(shù)據(jù)資產(chǎn)化管理

傳統(tǒng)制造工廠的數(shù)字化轉(zhuǎn)型中，首先應(yīng)從數(shù)據(jù)資產(chǎn)化管理出發(fā)，因為數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過程中，數(shù)字資源的價值非常大，就需要傳統(tǒng)制造工廠要從自身的實際情況出發(fā)，在原先的管理平臺基礎(chǔ)上，打造智能化數(shù)據(jù)管理平臺，使得該平臺兼具實時的數(shù)據(jù)采集、傳輸、并行處理功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資產(chǎn)化管理，發(fā)揮數(shù)據(jù)信息在生產(chǎn)制造中的作用。

2.業(yè)務(wù)應(yīng)用提升

傳統(tǒng)制造工廠的數(shù)字化轉(zhuǎn)型趨勢下，需在原有業(yè)務(wù)基礎(chǔ)上提高其業(yè)務(wù)能力，制造工廠需打造統(tǒng)一的智能制造應(yīng)用平臺，在該平臺支持下統(tǒng)籌、整合業(yè)務(wù)信息資源，使得在生產(chǎn)制造的過程中，能夠始終以產(chǎn)品全生命周期管理、設(shè)備全生命周期管理作為主線，支撐生產(chǎn)前仿真、生產(chǎn)中管控、生產(chǎn)后回溯的管理模式，經(jīng)由事前模擬、事中監(jiān)控、事后診斷，打造全新的生產(chǎn)制造管理系統(tǒng)。

制造工廠的生產(chǎn)流程復雜，在生產(chǎn)的過程中往往會出現(xiàn)很多的不確定性因素，而這些不確定性問題的出現(xiàn)，都給正常的生產(chǎn)制造帶來了極為不利的影響。因此，數(shù)字化發(fā)展趨勢下，為提升生產(chǎn)制造效率，消除和減弱不確定因素對生產(chǎn)所造成的不利影響，生產(chǎn)制造之前的仿真模擬也十分重要，經(jīng)由仿真模擬，可從資源準備、計劃模擬仿真、資源保障、風險管控等多個角度出發(fā)，用模擬的方式來進行生產(chǎn)制造全流程的直觀呈現(xiàn)，根據(jù)模擬仿真結(jié)果來檢驗其生產(chǎn)制造流程的可行性，如果在仿真模擬中發(fā)現(xiàn)了工藝流程中的不合理之處，進行相應(yīng)的工藝流程優(yōu)化，但如果仿真模擬以后，發(fā)現(xiàn)其工藝流程通過了技術(shù)性和經(jīng)濟性的檢驗，也就意味著在生產(chǎn)流程中可采用這一方式，根據(jù)模擬結(jié)果來指導實際的生產(chǎn)制造工作[4]。數(shù)字化生產(chǎn)模式下，對應(yīng)的數(shù)字化平臺可實時對生產(chǎn)中所涉及的人、機、物、料、環(huán)等各個生產(chǎn)要素加以監(jiān)控，對關(guān)鍵性的生產(chǎn)指標加以自動糾偏，使得生產(chǎn)制造更為穩(wěn)定，可利用數(shù)字化來實現(xiàn)對生產(chǎn)流程的高精度控制。

制造工廠的生產(chǎn)制造實施中，也會產(chǎn)生大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和信息，這些數(shù)據(jù)信息都是十分有效的資源，如果能有效實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的利用，就可以使得生產(chǎn)更為高效，提升制造企業(yè)的業(yè)務(wù)水平。企業(yè)的業(yè)務(wù)水平提升中，也需要進行產(chǎn)品生命周期檔案的建立，在制造企業(yè)內(nèi)打造全新的信息壁壘，將產(chǎn)品制造流程中的全部信息及時存檔，使得生產(chǎn)制造中的質(zhì)量風險、效率風險、安全風險、在成本風險等加以定性、定量分析，提升制造水平。

3.指揮決策能力提升

傳統(tǒng)制造工廠的數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中，必須要提升指揮決策能力，具體的指揮決策工作應(yīng)從以下方面來開展：（1）指揮中樞，是整個生產(chǎn)系統(tǒng)中的總控中心。現(xiàn)階段的制造行業(yè)發(fā)展中，不同制造工廠之間的競爭越發(fā)激烈，為適應(yīng)現(xiàn)代化的發(fā)展趨勢，提升競爭力，各個制造工廠的數(shù)字化建設(shè)和轉(zhuǎn)型中，就要充分利用數(shù)據(jù)信息來支撐其管理和決策，將生產(chǎn)制造過程中的全部數(shù)據(jù)與信息都加以充分整合、加工和處理，在大數(shù)據(jù)、人工智能輔助下，實現(xiàn)這些數(shù)據(jù)資源的轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)全過程的生產(chǎn)制造數(shù)字化管控，發(fā)揮數(shù)據(jù)在每個業(yè)務(wù)流程中的驅(qū)動作用[5]。（2）決策中樞，是整個生產(chǎn)制造中的決策指揮中心，傳統(tǒng)制造工廠應(yīng)結(jié)合自身的產(chǎn)品生產(chǎn)要求、流程特點，科學將人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)都引入其中，保障這些現(xiàn)代化技術(shù)與工業(yè)制造技術(shù)的高度融合，在數(shù)據(jù)全面感知、收集、分析和共享的情況下，給制造工廠的發(fā)展帶來新的可能，使得制造工廠可在當下的發(fā)展環(huán)境下，應(yīng)對來自各方面的威脅，通過科學的數(shù)據(jù)分析，來進行生產(chǎn)診斷和決策報告。

四、傳統(tǒng)制造工廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型的工作策略

（一）提高頂層設(shè)計質(zhì)量和水平

制造工廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型趨勢下，需從頂層設(shè)計質(zhì)量和水平的提升出發(fā)，各個制造工廠都應(yīng)該其整體的發(fā)展趨勢，來進行數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)，將工廠的中長期、短期生產(chǎn)規(guī)劃有效結(jié)合起來，在政府相應(yīng)的政策理念、法律法規(guī)等帶動下，指導制造工廠的數(shù)字化行動，使得制造工廠可將供給側(cè)與需求側(cè)、經(jīng)濟和社會效益都加以高度整合，常態(tài)化發(fā)展與應(yīng)急管理結(jié)合起來，用科學的頂層設(shè)計來指導制造工廠的數(shù)字化發(fā)展。

（二）提高各個環(huán)節(jié)的改造速度

傳統(tǒng)制造工廠的生產(chǎn)制造中，因為存在著理念、技術(shù)等的巨大限制，在當下行業(yè)數(shù)字化發(fā)展趨勢下，這些傳統(tǒng)制造工廠暴露出了越來越多的弊端，為推進數(shù)字化轉(zhuǎn)型，各個傳統(tǒng)制造工廠需改造的內(nèi)容非常多，因此，就需要全面提高每個環(huán)節(jié)的改造速度，在科學的改造下，來保障制造工廠中的數(shù)字化改造水平。對設(shè)計端的工作來看，制造工廠在當下的發(fā)展條件下，要注重大型、智能和成套終端產(chǎn)品的研發(fā)，使得制造工廠中所生產(chǎn)的產(chǎn)品可向中高端延伸。從生產(chǎn)端的角度來看，制造工廠要嚴格開展數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和自動化改造，在整個的生產(chǎn)制造過程中，可加大數(shù)據(jù)采集、制造監(jiān)控力度，在條件允許的情況下進行ERP、MES 系統(tǒng)的設(shè)計，以實現(xiàn)生產(chǎn)制造中的實時響應(yīng)、柔性和精益管理。在市場端，需打造新的產(chǎn)品銷售模式，開展線上線下的協(xié)同作業(yè)，形成嶄新的商業(yè)模式，提升制造工廠在市場上的影響力。

五、結(jié)束語

傳統(tǒng)制造工廠在當下進入了數(shù)字化轉(zhuǎn)型的機遇期，為提高數(shù)字化建設(shè)水平，需在制造工廠原有設(shè)計、生產(chǎn)、流程的基礎(chǔ)上，加大人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等現(xiàn)代化技術(shù)的應(yīng)用，以在工廠內(nèi)形成數(shù)字化生產(chǎn)管理系統(tǒng)。但一些傳統(tǒng)制造工廠的數(shù)字化轉(zhuǎn)型中卻存在著很多的困境，在未來的數(shù)字化建設(shè)中，還有很長的一段路要走，以加快制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，創(chuàng)造更大的行業(yè)效益和產(chǎn)值。