磁性材料企業數字化轉型及磁性材料智能制造探索

范愛粉 徐古幫

摘要：本文根據某企業數字化轉型的案例進行分析，我們重點圍繞磁性材料五個方面進行實踐與研究，例如智能制造業務場景、產品質量優化、智能制造系統架構、智能能源管理、生產制造執行與過程控制。回顧企業磁性材料數字化轉型，力求為企業磁性材料的智能化發展提供實踐參考和理論依據。

關鍵詞：磁性材料;企業數字化轉型;智能制造探索

全球最大的磁性材料銷售市場和生產基地是中國，我國磁性材料企業，發展前景良好，也存在重大挑戰。特別是鐵氧體生產企業，生產控制粗放，小、大、散、強度低，因此在制造過程中對高性能產品的準確管理要求難以滿足。生產制造自動化程度較低，資源和能源消耗高，產品一致性低，生產成本高，管理模式較廣，良率和產品穩定性低。另外，增多潛在競爭者，增強上下游議價能力，供應鏈波動，行業競爭加劇。企業磁性材料離不開場景化智能制造技術的應用，要實現高質量發展和轉型升級，則以集成為抓手，以數據為核心，以流程為動力，推進（以下簡稱SCADA系統）數據采集/監控控制系統與（以下簡稱MES系統）制造執行系統的集成應用，為制造過程的管理、異常預警、可視化看板、制造過程大數據分析等場景化智能制造應用構建“智能工廠”，實現轉型升級的公司，實現制造過程質量實時監控。本文探討在智能制造中磁性材料企業需要解決的一些問題，從企業的實際需求出發。

一、智能制造成熟度評估

智能制造能力成熟度在《智能制造能力成熟度模型》現行國家標準（GB/T39116-2020）分為五個等級。每個成熟度等級和五個量化成熟度等級，利用《智能制造能力成熟度評估方法》國家標準（GB/T 39117-2020）確定對應的評分區間的方法。

該磁性材料廠為二級規范，智能制造成熟度等級為2.66，聚焦技術、人才、資源、制造四大功能要素。核心設備實現了高度自動化和信息化，核心業務活動較為規范，實現了設備、系統等集成應用，實現了單一業務活動的數據共享，具備發展的基礎條件，跨業務活動之間的數據共享。

二、智能制造的三個特點

智能制造最重要的特征體現在四個方面：全生命周期的數字化、橫向一體化的價值鏈、網絡化和生產的縱向一體化、技術應用的指數級增長。這些也是制造商創造的機會，借助技術實現創新突破。

（一）智能生產系統是縱向整合和網絡化

在企業智能生產系統的網絡化和垂直集成是智能制造的第一個特點體現。信息物理系統利用網絡化生產系統使工廠能夠快速響應突發故障、庫存水平變化、訂單需求。信息物理系統實現生產定制和個性化，幫助智能工廠自我管理。當然，這需要完整的數據集成以及自動化系統和智能傳感器技術的支持。信息物理系統可以實現維護的自我管理，實現生產的自我管理。制造過程中的所有環節都有記錄，所有錯誤由系統自動記錄。任何需要的地方資源和產品聯網，原材料和零件可以送到，顯著減少工廠浪費。這使工廠能夠快速有效地應對質量波動、訂單變更和設備停機等事故。

（二）價值鏈橫向整合

全球價值鏈的橫向整合是智能制造的第二個特點。新價值鏈增加了價值鏈的靈活性和透明度，可以實時優化的價值鏈網絡，能夠快速響應障礙和問題。全球或本地的價值鏈網絡與生產系統聯網類似，通過信息物理系統連接起來，包括下游服務、生產、倉儲、物流、營銷、銷售，創建了從采購到生產、銷售或從公司和客戶到供應商的透明價值鏈。都有很好的產品的軌跡文檔和歷史數據記錄，就好像產品有“記憶”功能一樣。在制造階段可以實現客戶定制，還可以在訂購、開發、計劃、組裝和分銷環節實現。創造了新的業務和協作模式，這種涉及客戶和合作伙伴的橫向整合，也與知識產權保護相關的法律問題和相關責任變得更加重要。

（三）技術應用的指數式增長

生產靈活性和成本節約、個性化解決方案促進了是技術應用的指數級增長，是第三個智能制造的特點。進一步提高系統加速大規模定制，可以采用機器人、人工智能和傳感器技術自動化能力，自我控制能力和高度的認知能力是智能制造系統要求。人工智能節省供應鏈管理成本，更加靈活有效的使工廠和倉庫的無人值守傳輸，生產和數據分析可靠性增加，新的設計和施工計劃還可以讓企業發現，增強服務的協同效應。更加有效使生產中的納米傳感器和功能性納米材料，增加質量控制，這加速了從工業向智能制造的過渡并提高了靈活性。

三、智能制造的核心及重點解決問題

該制造企業正在加強數字智能化頂層設計，引領數字化轉型，核心的智慧產業升級從傳統的信息化融合和工業化的制造企業向人工智能發展，充分利用公司當前信息化、智能化建設的“五個成就”。首先，利用物聯網技術+自動化數據采集，促進企業內部工業互聯網建設，通過顯示和系統實現控制點集成。其次，實現制造過程的質量控制、實時監控、異常預警、可視化看板等制造應用，磁性材料廠MES制造執行系統。第三，公司產品3D展示在線銷售平臺，線上交易，實現從訂單到售后的閉環管理。第四，LIMS質檢中心實驗室涵蓋各種數據統計，例如業務流程、信息管理系統、人員、財務、設備、樣品、客戶、電子記錄、采集設備管理，與業務數據建立財務數據之間的強關聯，實現整個檢驗業務流程的在線管理。第五，公司園區安全環保信息系統。作為算機化開發建設試點單位之一，以實施智能制造工程為重要抓手，磁性材料廠以構建新型制造體系為目標，著力提高關鍵技術裝備自動化水平，持續優化制造工藝。

結束語

綜上所述，典型的個性化制造特征在磁性材料的研發和制造中具備，企業數字化轉型升級，提高生產效率，提高磁性材料批量生產的可靠性和穩定性，不斷降低制造成本，縮短研發周期。更重要的是，增強了磁性材料研發企業自主、主動的研發能力，智能制造系統的把控和數據的積累，加快了新材料的研發和重復升級。在磁性材料生產中相信未來智能制造的應用，無疑將為行業的發展提供巨大的推動力。

參考文獻：

[1]申煜麗，李榮輝，李金玉，胡珊珊，陳嵐，周欣.磁性復合材料在固相萃取食品中環境類雌激素的應用進展[J/OL].分析試驗室：1-14[2021-12-21].https：//doi.org/10.13595/j.cnki.issn1000-0720.2021.073101.

[2]于廣華，徐秀蘭，黃意雅，張輝，江勇. 先進磁性材料在半導體中的應用[C]. 廣東省真空學會（Guangdong Vacuum Society）、廣東省真空產業技術創新聯盟、廣州國際技術交易服務中心有限公司.廣東省真空學會（Guangdong Vacuum Society）、廣東省真空產業技術創新聯盟、廣州國際技術交易服務中心有限公司：廣東省真空學會，2021：31.