刘庆富:智能工厂建设的顶层设计

2019-10-22 16:59:08

来源:CIO时代网

  2019年10月19日,由辽宁省人民政府主办,沈阳市人民政府、中国工业互联网研究院承办、沈阳市信息中心(沈阳市信用中心)、CIO时代学院与新华三集团联合承办的"2019工业互联网全球峰会CIO会议"在沈阳成功举办。和利时集团规划咨询部副总经理刘庆富在会上发表题为《智能工厂建设的顶层设计》的主题演讲。以下是演讲实录:

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刘庆富
和利时集团规划咨询部副总经理
  首先非常感谢主办方提供这样一个机会,让我们大家能在这里相互交流、相互学习、相互分享。我来自和利时集团,负责咨询规划业务。今天分享的话题是智能工厂建设的顶层设计。那么什么是顶层设计哪?举个例子,雄安新区2017年4月份批准成立新区,但是一直都没有动工,一直到2018年年底国务院批准了雄安新区规划,之后才开始正式动工建设。在这一年多的时间里,雄安新区的建设者在做什么?他们做的内容就是顶层设计。其实做智能工厂是一样,也需要做顶层设计,在建设之前先要想好怎么做,比如说精益化、自动化、信息化、智能化怎么做,涉及方方面面,是一项系统工程。建新厂要满足五年、十年的生产需求,保证五年到十年期间企业的技术,生产不落后,这时候就要做顶层设计。这个顶层设计能保证我技术和生产在未来一段时间内保持领先,那么顶层设计怎么做哪?我们接下来就讨论这个话题。
 
  我介绍两个方面,一是智能制造的效益,二是顶层规划咨询的方法论。我们分析制造业的发展趋势,从几个维度看,一是智能产品和智能装备。智能产品,大家知道,比如说手机,这是智能产品。还有智能装备,主要用于生产的设备,由原来的机械化设备,升级成电子化设备、自动化装备。另外一个维度是生产过程,原来是单机设备为主,现在把它连成产线,产线和产线之间通过自动物流连成车间,再到企业信息化、自动化,这是生产层面。还有服务层面,服务层面主要是销售的产品,这些产品如何做售后维护。现在很多的企业提出口号是什么,从制造型企业向服务型企业转变,就是指这块。产品卖出去以后,通过远程运维、增加服务渠道,能够把产品后续的服务做起来,从制造向服务延伸。智能工厂的规划设计,这几个方面都涉及,有产品本身的智能化、有车间生产层面的、还有后服务市场层面的,是全面的、系统的设计。
 
  我们看工业4.0和智能制造的影响,这是国际机构统计的数据。第一是预测精度提高85%,这个指标带来的意义是什么?举个例子,一些大企业为了保证生产,把依赖于他的零配件供应商的库存设在生产厂旁边,建设一个仓库。供应商把零件放在这个仓库里,企业随时需要随时从仓库中取零部件,这种库存叫寄售库存。一般大企业会要求供应商在库存中存放一定数量的零部件,这部分零部件是不产生价值的。未来,如果我们把生产预测精度提高,寄售库存数量就会减少,甚至没有必要存放寄售库存,企业按预测提前给供应商发布零部件需求指令,供应商按时送零部件到工厂即可。随着智能制造的发展,企业设计工程成本、库存持有成本、机器停机时间等指标都会得到有效的提升。
 
  顶层规划要解决哪些问题?和利时在工业领域做了20多年,看着中国工业企业从自动化、信息化一步步走过来。要建设一个现代化的、智能化的工厂,对业主来说比较困难。,一是相关方多,涉及到设计院、监理、施工方,还有若干家设备商、服务商。这些企业做不同的工作,有设计的、土建的、信息化的、设备的等。业主需要把这些企业提供的设备、软件和服务,集成一个整体,建成一个统一的智能工厂,难度非常大。二是智能工厂是一个系统工程,而不是零散的,各个设备、系统需要紧密连接,但是业主对这些专业技术并不熟悉。另外工厂建设涉及多个子项目,存在多项目管理协同的问题。试想一个智能工厂建设有十几个子项目,这些项目都需要业主去管理,需要多少PMP、PGMP专业人员才行。
 
  我们总结了企业做智能工厂过程的中存在的6个问题。一个是重建设轻规划。表现在先建新厂,建完厂房以后再去选设备,选完设备再找集成商上自动化和信息化软件。这时候已经晚了,为什么?这些设备要集成起来,需要互联互通的接口、需要有一定的空间,还要安装看板、电控箱、需要给AGV留出运行空间,这些都需要提前设计。所以我们要在土建之前就进行顶层设计,然后与设计院沟通建筑设计要求,设计院的设计才能保证后续设备、自动化、信息化有效集成。
 
  还有一个问题是重实体、轻流程,这是很多企业遇到的问题。上一套新设备,我需要培训工厂的操作人员。上智能工厂不只有设备,还有设备、软件等一系列的系统,都需要培训。我们使用新的设备、软件提高工作效率的同时,也必然对生产流程进行了优化改动,这就需要我们重新梳理生产流程。上智能工厂一定要配套做企业生产流程的标准化,只有标准化的流程配合智能工厂,才能发挥智能工厂的最大效应。
 
  在技术上存在集成风险。生产和物流仓储的自动化集成,是我们关注的重点。在顶层设计时,要规划相应设备的接口协议和接口内容,设备采购时提出相应的模块需求,保证设备运行后,能够集成为一个统一的整体。在信息化集成这块,要考虑这些系统之间的关系,需要交互哪些信息。在顶层设计阶段,把交互的内容定义好,建设系统时,虽然其他相关系统没有建,我们可以把接口先预留好,未来建设其他系统才能良好的对接。
 
  智能工厂建设的思路,要避免过去的随着设备改造逐步升级的方式。要颠覆传统的建设思路,规划一步到位,实施分步进行。智能工厂规划要设定一个五年目标,在五年之内企业要达到什么样的战略目标,自动化、信息化、智能化要做哪些系统才能支持企业五年的战略目标。第一步规划一个智能工厂蓝图,包括物理世界的设备产线布局、工艺优化等,数字世界的SCADA、MES、LIMS等信息化系统。第二要做规划项目落地实施路线图,一个蓝图规划涉及至少十几个系统,这些系统哪个先做、哪个后做、预算多少、收益多少,综合分析后明确项目的实施路线图,确保企业按照规划步骤有序落地项目。
 
  规划是什么?我们拿大楼举例,企业一开始要建智能工厂,很模糊的一个大楼图像。实际上规划就是要清晰化,智能工厂大楼建几层,每层多少个房间,这个房间是什么样的功能,房间里面需要放什么样的设备,需要什么样的软件支持,都非常清晰。从珍珠和项链的关系来看,每一颗珍珠都是一个系统,智能工厂是由珍珠穿成的项链,我们需要把这些系统有序排列、才能集成在一起,发挥出整体作用。
 
  这是我们在实践中总结的智能工厂建设的九大步骤,它突破了原有的工厂建设思路。之前,客户拿地之后设计院介入,现在我们在选址拿地步骤和建筑设计步骤中间插入了一个规划步骤。这个规划步骤要解决产业线如何布局,数字世界设计等问题。
 
  规划内容有哪些?一个是物理世界的规划,一个是数字世界的规划。物理世界生产物流设计和辅助设施设计,数字世界是信息化和智能化系统。智能工厂规划,就像拼图一样,把一块一块拼图有序放在一起,最后形成一个完整的拼板,就是智能工厂。
 
  我们给一家企业做的基于工业互联网平台的架构设计,边缘端部署一个工业互联网边缘端,支持生产APP,还保留原有传统软件套件(MES等)。边缘端既有工业互联网模式、也有传统软件模式,目的是已有的、成熟MES的工厂还使用原来的传统软件模式,新的工厂我按照新的工业互联网的方式应用。在集团总部部署工业互联网的平台,总部平台与边缘端平台同构,能保证应用APP即可在总部运行,又可以在边缘端运行。
 
  这是数字化运营规划的内容,从设备、工序、现场、全厂、集团,从下至上是数据驱动的透明化管理,即可视化。可视化反应的是数据驱动的运营和管控。集团管理者可以分析某一类工序、设备、工人,或者某个班组效率情况,把相应数据调出来对比,就能发现对标几方效率的差异。通过可视化发现问题,再通过大数据分析平台查找问题的原因,进而解决问题。这些需要我们在新建厂初期,做规划时把数据的应用考虑清楚,后续的软件和系统的应用才能达到这种效果。
 
  最后谈一下我们对工业数字化未来的思考。我们认为当前阶段传统的APP软件市场占有率最高,在坐标轴的最左边。工业互联网的APP会随着一些新的特征需求逐渐长出来,这些新的特征是传统的MES,ERP解决不了的,这些特征会用工业互联网APP来实现。大家最常讲的设备预测性维护就是这种情况,预测性维护需要大量工业数据支撑,这是传统软件解决不了的,要用工业互联网APP来解决。随着时间的推移,会逐步有更多的工业互联网APP被应用起来。这个过程是新的工业互联网APP和传统软件APP融合、协同过程,这个过程预计需要十年时间。再向后发展,会以工业互联网APP为主,传统软件APP为辅的模式。
 
  当前很多企业都困惑,是上工业互联网平台,还是用传统套件?这需要根据企业实际的情况分析,已经应用的成熟的套件继续使用。在条件比较好的工厂车间,尝试工业互联网应用,逐步扩大工业互联网的应用规模,从新旧系统协同,逐步过渡到以工业互联网APP为主。
 
  谢谢大家!


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