数字化车间

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：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。

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。

智能制造，精益生产的有效使能手段
经过几十年的发展，精益生产已经成为制造业的重要思想。在技术快速进步的今天，智能制造又可以很好地促进精益生产的落地与进一步发展。
传统精益生产目视管理有很多很有效的手段和方法，比如5S管理、安灯、标准作业三票、可视化看板等方法。这些方法可以直观地提示发生问题的区域、工位、或是机台、材料等信息，但是要深究问题的根本原因还需要大量的观察与分析，当变异的条件发生变化时，会给分析带来很多困难。
而智能制造以数字化、网络化、智能化等新技术、新手段就可以较容易地解决这些问题。比如：
识别浪费是精益改善的重要组成部分，除了传统的精益手法，通过设备物联网系统采集设备稼动率、待机原因等，能够准确地识别出设备利用等方面的浪费；通过MES系统对物料、工具等进行精益化库存管理，可以明显地减少库存的浪费；通过APS排产优化生产计划，可以减少人员与设备等待的浪费等等。
实现流的生产、均衡化生产是个不断改善的过程，但在离散制造车间，生产设备动辄上百台、工序上千上万项，如何保证这些工序在不同设备上生产的均衡化、流动化？如果只靠人的经验很难实现这种生产方式，很容易造成设备忙闲不均，造成工序的等待或停滞。通过APS排产以及生产过程协同管理等信息化手段，就可以有效解决这些问题，有助于实现产品“流”的生产及生产的均衡化。
品质改善的目的是确保输出产品品质一致。但由于生产条件各种变化，比如设备故障、热处理温度、磨损等，都可能导致产品质量不稳定。通过设备状态、工艺参数、磨损等的实时，就可以快速发现问题，保生产过程的受控，有效地提升产品品质。
作为重要的使能手段，智能制造不仅可以有助于精益生产的落地，还可以促进精益生产的进一步发展。
看板(Kanban)是精益生产中传递信号与控制生产的工具，分传送看板和生产看板两种。传统的看板大多以卡片、纸张等形式存在，通常以手动方式进行填写。但在智能制造进程中，这些数据可以通过MES等信息化系统在电子屏等数字化终端上实时显示，具有强的实时性与自动性。
知识内建与管理也是精益生产中的重要理念。在精益运行良好的企业，都非常重视对知识的管理与传承。以前主要是靠师傅言传身教、标准作业文件与流程制度等传统方式，存在学习时间长、可复制性差等缺点。通过数字化、网络化、智能化等智能制造新技术、新手段，可以将知识体现在流程与系统中，隐性知识显性化，对知识的沉淀、传承、挖掘、使用都具有重要的促进作用。
目前，大众所熟知的精益生产管理方法与实现手段总结于上世纪八十年代，带有明显的时代特征。但事实上，如果现在重新去研究今天的丰田汽车，就会发现其实现方式已经发生了的改变，体现了自动化、数字化、网络化、智能化等很多技术成果。因此，精益生产的理念与手段也应该随着智能制造的发展而发展。
数字化车间实施效果
通过成功实施数字化车间系统，企业在车间管理方面将会有质的提升，为企业智能化转型升级奠定良好的基础。
1) 设备互联，“哑设备”聪明起来
通过设备的互联互通，将车间的数控机床、热处理设备、机器人等数字化设备实现程序网络通讯、数据远程采集、程序集中管理、大数据分析、可视化展现、智能化决策支持，将设备由以前的单机工作模式，升级为数字化、网络化、智能化的管理模式。
2) 协同生产，让设备地运转
通过系统中的计划、排产、派工、物料、质量、决策等模块，以信息化系统为手段，实现各种信息的共享与协同，做到车间层面化计划、精益化生产、可视化展现、精细化管理，将以前串行生产转变为并行的协同生产模式，实现“一个流”的生产，工件转移到设备前，加工程序等技术文档、工装夹具等生产资源已经全部准备就绪，大大减少设备的各种等待时间，可明显提升设备生产效率，降低生产成本，提高客户满意度。
3) 虚实融合，数据在流动中增值
改变传统的制造模式，做到虚拟世界与物理世界深度融合，虚实映射、相互促进。车间各岗位、各设备都融于整个信息化系统，以数据有序流动为特征，以高质生产为，人、机、料、法、环、测各环节相互融合，基于数字化、网络化、智能化的管理系统，使管理者能做到“看得见，说得清，做得对”，实现了生产过程的“Smart”，即敏捷、、高质、、、协同的智巧化生产与服务模式。
4) 智能制造，降本提质增效是标尺

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