智能化解决传统工厂的制造流程优化问题

摘要：本课题指出了现代化的智能工厂与传统的生产工厂的区别，分别在制造、仓储、车间看板等方面提出了智能化改造的实施方法，并且通过智能化改造工厂，使得生产效率极大的提升。

关键词：智能化制造；车间看板；模块化生产

一、背景分析

1.1项目背景

根近年来，国家提出了“中国制造2025”和工业与信息化两化融合战略方针，从制造大国向制造强国迈进，用信息技术提升整体工业管理水平[1]。我们正是响应国家号召，使用新一代信息技术与制造业深度融合，使我们的制造业从传统的劳动密集型转型为技术密集型和知识密集型，形成新的生产方式、产业形态、商业模式和经济增长点[2]。

同时随着移动互联网、物联网、云计算等信息技术创新体系演进以及传统工业技术的融合创新，智能化工厂将发展出全新的模式和业态[3]。智能化工厂系统正在经历和ERP系统一样的历程：混合型->标准化->专业化，越来越多的企业摆脱设计成本、系统升级方面的压力，开始寻求标准化的智能化软件系统。同时，市场瞬息万变，企业之间的竞争是“快鱼吃慢鱼”，这就要求生产智能化系统要具备能够根据企业业务需要快速配置调整部署的能力。同时由于电池行业对品质的严苛要求，追溯管理功能必不可少。除此之外，智能化工厂系统要具备较强的系统集成及整合能力，这样才能在企业中对上连接ERP层，对下连接设备及现场管理层。

1.2传统方法生产的缺陷

传统的企业在生产过程中，由于缺少信息化的支持，以及没有项目管理方面的概念。因此在许多领域缺乏有效沟通，有以下几个缺点：1.产品质量缺乏有效手段；2.制造周期长；3.文件录入时间长；4.产品的废品率较高。

1.3可行性分析

针对于传统企业的生产流程，以及生产过程中存在的问题缺陷，解决办法无非有以下几种：

模块化：精益生产智能化要采用模块化的设计技术，因此，模块可以根据详细需求进行调整，适应能力强。

联机数据采集功能的研发：精益生产智能化需要突破传统的条码采集数据方式。

实时跟踪及追溯功能的研发：通过监视并记录产品在任意时刻的位置及状态来获取每一个产品的历史记录，该记录向用户提供了产品组及每个最终产品的使用的可追溯性。提供根据输入查询功能，实现产品的前向及后向追溯。

集成中间件：智能化目前已经做到与国内外知名ERP软件、OA软件等的集成以及知名和常用的各类生产设备集成。

即通过改变传统生产的方式，即从源头的计划方面引入数字化和智能化概念，通过对于产品、工艺、物料的数字化监管和管理，使得整个生产过程中，更加有效合理，提高生产率。

二、解决方法的提出

2.1解决方案

高可配置的业务解决方案---电池制造生产智能化系统提供从车间仓库到成品整箱链条上的业务方案，每个环节对追溯信息、流程控制、操作设计都可以通过配置实现。电池制造生产智能化系统提供强大的生产建模生产设计器，通过流程设计器，可以结合业务主数据工序（操作）设计出任何生产模式生产。

准确的物料追踪---通过精确物料追溯和批量物料追溯分类，采用离散追溯和技术和基于时间追溯相结合，加上对人员、时间、操作信息的准确记录，达到99.99%准确的追溯率；为物料管理，生产控制提供尊缺的参考数据，以便进行预估和统计分析。电池制造生产智能化模块中的物料离散追溯方式能够实现100%的准确率。

三、智能化制造途径

3.1物料拉动式管理

企业配备仓库配送看板，这样可以使得物料管理得以科学化、精细化。比如对于紧缺物料的管理，能够快速识别出安全库存量及现存量的差别。

3.2电子作业指导书的使用

新型的智能化工厂，以电子作业指导书为基础，通过数据库把工作的内容，工作的指导指标，工作指令，装配方式，数据收集集成在一个界面上，并且能够同时记录不合格产品，提供工具列表，能够出具检测报告等功能。

3.3自动化采集控制

自动化工厂自然离不开自动化采集控制，这个系统的主要功能在于能够自动生成和采集数据，比如数据自动化采集如生产加工参数、质量检测参数等检测结果。提供给下个步骤，即在生产自动化控制单元，能够对上下料自动化控制，比如提供自动分流控制等。

3.4包装与条码打印

在现代化智能生产制造中，对于仓库、包装都可以使用条码打印的方法。这样能够实现物联网中的准确定位功能。在产品包装入库的同时，用智能打标机在产品的外包裝上打码，这个成品序列号条码立刻传输到电脑中，能够实时的更新仓储数据以及相关的后台数据。

3.5生产报表

由于对整个生产过程进行控制以及数字化管理，因此能够很容易生成车间里面计划数与实际生产数量的对比图，用于判断生产过程中是否出现异常，并且能够通过这些数据很快的检测和排除故障。

3.6质量报表

通过对每天检测出的不良产品的记录，以及进入数据库。可以生成质量报表，这样可以检测每天的不良率，检测出生产过程的异常变动。通过生成月恒流段产出与不良趋势分析可以得出产品的质量控制水平，以及能够更加科学化、系统化的提高产品的生产稳定性。

四、项目预期目标

4.1在应用方面可实现的预期效果

通过智能化工厂的改造功能，大致能够达到以下的功能预期：

（1）物料追溯：对于产品线来说，如果质量出现问题，第一时间需要进行的就是故障分析，而物料追溯能够在智能制造过程总，方便进行追溯，准确率高。

（2）生产过程追溯和记录：通过对于整个过程的记录和监控，使得生产过程中的整个操作都有记录，便于追溯和统计。

（3）生产过程管控：通过对于设备的监控管理、对生产数据的统计处理，能够顺利的完成生产过程的管控。

（4）质量管理及预测：通过大数据分析的方法，通过对于生产线的不良率的记录和分析，能够对于质量问题提前做出预测。并且能够通过大数据减少生产线不良率的产生。

4.2实际技术指标

1.缩短制造周期时间：平均减少30%；

2.降低或消除资料录入的时间：平均降低57%；

3.减少在制品（WIP）：平均减少30%；

4.降低或排除转换间的文件工作：平均降低60%；

5.缩短订货至交货的时间：平均缩短32%；

6.改善产品质量：平均提升22%；

7.排除书面作业和蓝图作业的浪费：平均减少56%；

8.机器设备有效工作时间提升：平均提升30%。

五、总结

由上面的数据分析可以得出，通过智能化改造后的工厂，在制造周期方面有30%的缩短，能够大幅度降低或者消除资料录入时间，能够大幅度缩短在制品的等待时间，降低或者排除转换间的文件工作，缩短订货至交货时间，大大改善产品的质量，使得设备有效工作时间提高等。

随着智能技术的发展，智能化系统在工厂逐步推广应用。通过智能系统驱动智能设备，实现智能设计、智能操作、智能调度、智能生产、智能维护与管理等，使生产、经营管理的一体化、集成化水平进一步提高，并向柔性化、敏捷化、虚拟化发展。随着技术的发展与应用的深入，数据化工厂与智能化工厂互相交融，自动化、数字化、网络化、模型化、智能化等综合集成应用，为建立内外协同的信息平台，提高企业工作效率和竞争力，提供全面的支撑。

参考文献：

[1]庄亚明，数字化工厂信息系统结构研究[J]，计算机与应用化学，2005，22（8）

[2]周新建，潘磊，基于数字化工厂的虚拟制造技术[J]，机械设计与制造，2006（7）

[3]曾芬芳，景旭文，智能制造概述[J]，清华大学出版社，2001，4