打造智能工厂从两方面入手

杨筱卿

走入三一重工位于湖南长沙的18号厂房正门，首先面对的就是景观区——正面是一条水域，两侧整齐排放着高大的绿植，而往里走，展示厅、装配区、结构件区、立库区、高精机加区次第展开。

这个长约1公里，宽约150米，总共约11.8万平方米的厂房被誉为中国智能制造示范性厂房。在这个厂房内，不仅实现了柔性生产，而且实现了信息化和自动化。

不能盖完房子再做柔性化

柔性生产是智能制造一大重要特色。在智能工厂里，同一台机器甚至同一条生产线不能只干一件事情，或者只做一个零件，只组装一个流水线，只组装一个型号的产品。而在三一重工的18号工厂，一条生产线，不同型号的泵车都可以组装，而据三一重工智能制造主管唐妞介绍：在18号厂房的装配区，生产线上的每个工序所花时间为60分钟。60分钟之后，工序向前移动。12个小时，就能从起始到结束，装配一辆工程车。在18号厂房，并排一共有4条生产线，市场环境好，销量好时，4条生产线每天加班加点生产设备。如今，工程机械行业市场环境下滑，不需要那么多的工程机械，这些生产线就能被改为其他装配线，例如泵车装配线可改为消防车生产线。

而之所以能做到这样的柔性生产，唐妞认为，这是在18号厂房建设之前，三一重工就运用数字化工厂软件对厂房的生产不断进行模拟、优化和仿真所致。

工厂建设是一个系统工程，不仅是搭建实体厂房，而且需要规划产品工艺流程以及生产布局，更需要对各工序的人、机、料、法进行整合及匹配等等。传统工厂则是先修建实体厂房，再进行工艺流程以及生产布局，而且在设计过程中，更多的是依赖设计者的经验和积累。

“这种建造模式，由于前面整体框架已经搭建完毕，在后续面临大量调整时，生产线布局很难做到最优化。”三一智能科技有限公司副总经理王俊认为这是传统工厂建造时的弊端所在。

正因如此，18号厂房在建造之前，首先利用数字化仿真技术，设计出工厂模型，然后再对模型的生产过程进行推理并进行完整的预测，包括制造设备的能力，以及厂内物流的仿真，在这基础之上，来规划整个厂房的设计，从而定型设计方案，最后再建造厂房。

而这么做给三一重工带来的好处则是，由于提前规划，不仅可以防止后续的调整，而且可以节省厂房的建造成本。

而据三一重工2015年年报表明，由于推进柔性化生产，通过对涂装线、装配线、焊接线等产线整合或产业园整合，改变产业结构，提高产线负荷率，有效降低了制造成本。

完整的信息化管控是基础

在18号工厂，每个区域，每个工位的前面都有一台MES智能机，这是一台安装着MES（生产制造执行系统）的智能终端，而工人能在里面查询到标准作业指导，以及在这个工位这个工序，需要安装什么，如何安装，如何质检。

“MES系统起着承上启下的作用。”王俊表示。

对上而言，MES衔接三一重工的企业资源计划系统（ERP）以及产品数据管理系统（PDM），将研发数据以及ERP的核心数据根据现场需要，进行整合。而在现场生产过程中，再向这些系统反馈生产进展。

朝下而言，在生产现场，如何知道生产设备是否出现异常？利用率有多高？生产计划如何安排？王俊认为，这并非拍脑袋决定，而是通过物联网技术以及分布式数控（DNC系统）将现场所有设备与信息化平台连接，从而实时监测设备的运转情况以及利用率。如果现场设备生产利用率下滑，则会现场处理。如果因为计划的安排或者缺料导致设备停滞，则会逐渐优化，使这些设备更快更好地运转。而如果发生故障，三一则有用于维修的管理系统去支撑，使工厂尽快恢复生产。

整个生产则统一通过生产控制中心进行调度，比如工位缺少哪些物料，今天需要准备哪些零配件，需要在哪个时间段送到哪个工位。

在装配区，除了智能终端之外，还有报警装置。如果有紧急情况，导致缺料，则可以按下报警按钮，立体仓库以及车间就能收到报警信息。如果工人发现了质量问题，也可以按下报警按钮。

而这也改变了相关人员的工作方式。此前在装配现场，因为信息传递不及时，到处都有质检员以及工人，而现在因为同享一个系统，质检人员平时则可以在后方活动，有需要再来处理。

在立体仓库区，则有上千种关键小型零配件，每一个零配件都有电子标签，因而在需要取料的时候，就可以由自动导引运输车（AGV）自动取送，并将零配件分发至不同的工位上。而自动化的精准物流系统也是实现柔性制造的核心竞争力，因为生产线上组装不同的型号，就需要系统能把需要的零部件准确地送至相应的工位。

基于ERP以及MES等系统，三一重工在生产过程中实现了信息化和自动化。而在这其中，囊括生产管理、计划管理、质量管理、设备管理、几乎涵盖现场所有生产过程的MES系统又最为核心。

2014年，西门子工业领域首席执行官鲁思沃教授曾在演讲中指出，工业4.0的三大支柱是：MES、虚拟和现实的结合、CPS物理信息融合系统。由于生产是工厂所有活动的核心，而MES是实时反应各个环节活动和交换数据的节点，在这三大支柱中，它将会起到更为重要的作用。

而为了打造这样一个系统，三一专门成立了软件开发团队以及现场实施团队。现场实施团队凭着对现场业务的了解以及对三一制造模式的了解，再根据现场的需求与软件开发团队一起定制出适合三一的MES系统。

“这些系统利用率越高，我们的产出就越大。”王俊对《中外管理》说，“传统工厂大家更多从制造的能力，从设备的布局，从物流的布局去考虑，其实还有一个重要的层面，就是如何整合人、设备、物料的资源，使它们更好地协调配合。而这就需要建立这样一套信息化系统。”

王俊进而指出，企业要布局智能制造工厂，推动智能工厂的建设，可以从两方面入手：一是从整体工艺、制造以及物流布局；二是信息化的管理能力。