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本文作者具備行業(yè)多年經(jīng)驗(yàn)，已成功落地多個(gè)案例，他將深入淺出地為大家講解，他所理解的數(shù)字化工廠。

要想理解數(shù)字化工廠的概念，我們首先得理解什么是數(shù)字化。

“數(shù)字化，即是將許多復(fù)雜多變的信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢远攘康臄?shù)字、數(shù)據(jù)，再以這些數(shù)字、數(shù)據(jù)建立起適當(dāng)?shù)臄?shù)字化模型，把它們轉(zhuǎn)變?yōu)橐幌盗卸M(jìn)制代碼，引入計(jì)算機(jī)內(nèi)部，進(jìn)行統(tǒng)一處理，這就是數(shù)字化的基本過程。”這一段化來自百度百科，簡單概括一下就是將數(shù)據(jù)、信息、符號(hào)、圖標(biāo)等轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)存入計(jì)算機(jī)。

對(duì)于我們工廠，常見的信息存儲(chǔ)介質(zhì)有二維碼、一維碼，產(chǎn)品的所有信息：來料、異常、時(shí)間周期、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)人員等，都可以轉(zhuǎn)換成條碼的形式。我們將數(shù)據(jù)通過軟件錄入電腦，電腦生成條碼，條碼粘貼在產(chǎn)品上；讀取時(shí)通過掃碼槍、手持終端等。

圖1 數(shù)字化的基本過

① 傳統(tǒng)人工采集

傳統(tǒng)的工廠在沒有導(dǎo)入自動(dòng)化設(shè)備之前，通常都是通過手持掃碼的方式錄入和采集的。比如我們常見的快遞分揀、商超，也是這種形式。 

供應(yīng)商或倉庫把商品送到超市時(shí)，收貨員點(diǎn)檢數(shù)量，核對(duì)單貨信息后，將該批次的信息通過掃碼槍或人工通過鍵盤的方式錄入電腦。此時(shí)電腦軟件內(nèi)擁有了該批次的商品信息，待客戶購買該批次某一件商品時(shí)，收銀員掃碼，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)顯示該商品的價(jià)格。同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)將商品銷賬。 

軟件除了上述功能，還有很多智能化的功能。比如說，當(dāng)該商品庫存到達(dá)一個(gè)設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提示管理員進(jìn)行補(bǔ)貨。這就是一套WMS（Warehouse Management System，倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)）。

圖2 商超的WMS系統(tǒng)的流程 

上圖即為商超的WMS系統(tǒng)的流程，粗線體表示物料實(shí)際流轉(zhuǎn)的物理狀態(tài)流，細(xì)的線體表示信息流。

圖3 商品從供應(yīng)商到最終客戶手里的流程

如上圖所示，我們可以看到，商品從供應(yīng)商到最終客戶手里，需要經(jīng)過“掃碼入庫、從庫里出貨碼貨到貨架、然后待客戶揀選、最終收銀員掃碼、客戶完成購買”等一長串的流程。其中可能還會(huì)包括商品丟失、理貨員報(bào)失補(bǔ)貨、商品過期退庫等諸多流程。

這是一個(gè)開環(huán)的流程。

圖4 從供應(yīng)商送貨到收銀員掃碼銷賬

形成了一個(gè)信息流的閉環(huán)

從該圖我們可以看出，從供應(yīng)商送貨到收銀員掃碼銷賬形成了一個(gè)信息流的閉環(huán)。

而商超系統(tǒng)里面，信息的傳遞是通過人工掃碼來實(shí)現(xiàn)的，這就是比較傳統(tǒng)的一種信息采集方法。

② 自動(dòng)化設(shè)備采集

自動(dòng)化設(shè)備的采集原理和人工采集的原理是一樣的，只不過我們產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)介質(zhì)多了一些而已。比如說，我們的傳感器數(shù)據(jù)，也是可以被采集上傳給系統(tǒng)的。而這些數(shù)據(jù)也是可以存儲(chǔ)在RFID里面。

圖5 自動(dòng)化設(shè)備的采集原理

最終，采集的數(shù)據(jù)我們通常會(huì)通過網(wǎng)絡(luò)的形式傳入系統(tǒng)。而系統(tǒng)也會(huì)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送命令給設(shè)備，告知設(shè)備要生產(chǎn)什么產(chǎn)品。

圖6 工廠云平臺(tái)

我們可以通過MES/SCADA/PLM/WMS/SAP/SRM等系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)完整的“工廠云平臺(tái)”。

這就是我們的數(shù)字化工廠，以數(shù)字指令的形式來執(zhí)行訂單，出貨和異常信息也都會(huì)變成數(shù)字信息存入我們的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。

那么，我們記錄這些信息有啥用呢？僅僅只是為了終端客戶掃碼時(shí)能查詢到產(chǎn)品信息？能夠進(jìn)行質(zhì)量追溯嗎？

如上文，超市的WMS流程圖，我們可以看到，人工掃碼入庫和碼貨至哪一個(gè)貨架都是由WMS來告知理貨員的。WMS的系統(tǒng)可以知道哪一排貨架缺了什么商品；倉庫內(nèi)哪一種商品還有多少庫存；它甚至還知道某一種商品比較暢銷，可以提醒管理員提前備貨。

理貨員不用跑來跑去頻繁查驗(yàn)貨架的貨物存儲(chǔ)量，只需等待系統(tǒng)下達(dá)的指令即可。這可大大降低人員的工作量！當(dāng)然，也會(huì)存在一些問題是系統(tǒng)監(jiān)測不到的，比如說，商品被偷了，或者說有個(gè)顧客拿了商品，過會(huì)轉(zhuǎn)念一想又不想買了，把商品放置在了其他貨架上。這時(shí)候，就需要我們的理貨員定期做盤點(diǎn)了，雖然這些是小概率事件，但是通過累積之后，也是不容忽視的。盤點(diǎn)的目的就是為了消除這些系統(tǒng)監(jiān)測不到的現(xiàn)象。

這就形成了一套“可視化管理系統(tǒng)”。

可視化管理系統(tǒng)最早是豐田提出的，是精益生產(chǎn)的一種概念。最成熟的應(yīng)用案例就是，我們會(huì)把產(chǎn)品的狀態(tài)標(biāo)識(shí)成“紅、黃、綠”等顏色，紅色代表報(bào)廢或者不良、黃色代表在流轉(zhuǎn)或者異常、綠色代表產(chǎn)品正常。

我們也會(huì)在WMS建立虛擬貨架，標(biāo)識(shí)貨架內(nèi)貨物的狀態(tài)，最終以圖表的形式展示給管理者。

這就是數(shù)字化的一個(gè)應(yīng)用，通過可視化的數(shù)據(jù)引導(dǎo)管理者做出更正確的決策。

在生產(chǎn)企業(yè)中，我們可以通過數(shù)字化實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品追溯、質(zhì)量管理、生產(chǎn)管理、人員管理等。

比如說，如果有一個(gè)產(chǎn)品出現(xiàn)了質(zhì)量問題，我們可以通過掃碼查詢到這是哪一個(gè)設(shè)備生產(chǎn)的，生產(chǎn)時(shí)間和生產(chǎn)人員都可以追蹤到。這是數(shù)字化最基礎(chǔ)的一個(gè)應(yīng)用。

更深層次的，我們可以把質(zhì)量信息統(tǒng)計(jì)起來，把所有的生產(chǎn)設(shè)備形成一個(gè)圖表監(jiān)控起來。進(jìn)而來做數(shù)據(jù)分析。比如說，我們的系統(tǒng)可以知道，某臺(tái)設(shè)備最近在某個(gè)時(shí)間段頻繁出現(xiàn)不良，那么系統(tǒng)就會(huì)告知管理者排查故障。通過數(shù)據(jù)分析，我們進(jìn)行判斷是人員問題，還是設(shè)備問題。最終解決問題，達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。

工廠實(shí)現(xiàn)數(shù)字化只是一個(gè)階段性的過程，我們最終是要實(shí)現(xiàn)智慧工廠。而在實(shí)現(xiàn)智慧工廠的進(jìn)程中，我們還需要深入貫徹落實(shí)精益生產(chǎn)的理念。如上文所述，我們監(jiān)控設(shè)備信息最終是為了提高產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。同樣的，我們監(jiān)控庫存信息，目的是為了降低庫存，提高周轉(zhuǎn)率；監(jiān)控生產(chǎn)節(jié)拍是為了查看瓶頸工藝，進(jìn)而消滅瓶頸，達(dá)到提高產(chǎn)能的目的。

綜上，我們監(jiān)測任何一種數(shù)據(jù)最終都是為了分析數(shù)據(jù)，進(jìn)而提升產(chǎn)能、降低成本、提高良率。數(shù)字化和精益生產(chǎn)是相輔相成的，脫離了精益生產(chǎn)而去談數(shù)字化，就都是空談了。