百超助力钣金行业数字化转型

文/王雷杰·百超（上海）精密机床有限公司

钣金行业作为金属加工行业的一个分支，在完成金属原材料的冶炼之后，几乎承接金属加工的所有环节，包括下料（平面板材、型材、管材等）、成形、焊接、喷涂、装配等主流工艺。每个工艺下又可分为若干辅助工艺或不同实现方式的工艺。金属作为大量使用的一种原材料，其通过钣金工艺加工成形后的成品在日常生活和工业领域有极其广泛的应用，小到住宅小区内的金属快递柜、日常消费的金属包装礼盒、白色家电，大到中央空调、发电机组、商用和民用电梯、高铁车厢等，均会使用到不同形式和材质的金属钣金加工成品。

钣金行业的四个主要里程碑

作为工业的一个分支，钣金行业也经历了工业1.0、工业2.0、工业3.0以及工业4.0四个发展阶段，下面简单回顾一下工业发展的四个主要里程碑，如图1所示。

图1 工业发展的四个阶段

工业1.0

18世纪60年代，瓦特改良了蒸汽机，以水蒸气作为动力驱动机械动作，从而解放了劳动者的双手，大幅提高了工人的劳动效率，其作为步入工业1.0的标志。

工业2.0

19世纪中后期，电和电力的发明实现了机械部件的自动化驱动，相比水蒸气从内能转换为机械能的低转换效率，电能可极大地提高机械能的转换效率，从而开辟更多的工业应用场景，实现工业的大规模生产。

工业3.0

借助20世纪70年代兴起的电子与信息技术，工业制造过程通过可编程控制器的大量应用以及各种传感器的发明和使用，使工业生产得到较高机械和电气自动化的控制，进一步提高了生产的精度、效率，实现了更大批量和更大规模的生产。

工业4.0

融合了物理世界和虚拟世界并将各种先进技术和工艺加以集成，体现了人们对先进制造和智慧工厂的一个愿景。其主要特征是数字化、智能化、集成化，其中数字化在生产制造过程中占有核心地位。数据的生成、维护、统计、加工、展示、优化无不体现在生产加工的各个环节，并给予多维度的数据追溯与高阶的商业智能分析，从而指导和优化生产经营；智能化主要体现在四个方面，即设备智能化、生产智能化、服务智能化、管理智能化；集成化主要体现在软件集成及设备互联，即基于可靠的计算机辅助模拟数据，在管理软件平台统一编制生产排程，并针对不同工艺、不同品牌的设备，采用工业主流的通讯协议，如OPC UA、Modbus TCP等，实现设备和设备的互联（machine talk），进而从上至下智能管理生产现场的所有设备，实现柔性生产。

工业4.0从2013年提出至今，历经10年的推进，已有越来越多的企业引入黑灯工厂、灯塔工厂、智慧工厂等项目，一定程度上实现了数字化、智能化和集成化，可谓工业4.0的样板工程。

何谓数字化

钣金行业作为极其传统的工业制造业，与其他制造业一样已进入数字化转型阶段，其最重要的标志是软件的大量使用，包括工具软件和管理软件。过去，管理者对硬件的关注程度要远远大于软件，认为软件操作繁杂，对使用者要求高，并不能达到立竿见影的效果，即便愿意使用，也不认可软件能带来的高价值。而这些反对的声音或观点正是数字化转型过程中的拦路虎。

数字化，简而言之，就是利用数字技术、数字工具、网络技术和工具来启用或改进企业经营管理流程的过程，如图2所示。

图2 企业管理的数字化实现过程

数字技术

包含主流的工业以太网、ProfiNet、Modbus TCP、Web API、TCP IP，控制单元如卡板、单片机、PLC控制器，传感技术如条形码、二维码、RFID无线射频、CCD视觉，SLAM导航，设备运行参数的采集等以及结合仿真技术的数字孪生，当然还包括当下最为先进的5G、人工智能、云计算、边缘计算、大数据等。

数字工具

包含基础工具软件、企业资源管理软件、客户/供应商关系管理软件、生产经营管理软件、仓储管理软件、办公自动化软件、商业智能软件、监控中台（可视化）、数字孪生（技术&工具）等。

网络技术和工具

包含因特网、企业内网、企业局域网、私有云、公有云、混合云、数据安全、远程登陆、数据加密、授权管理、SaaS、PaaS、IaaS等。

基于以上概念的介绍和举例，钣金行业数字化转型就是利用主流的数字技术、数字工具、网络技术和工具来启用或改进钣金企业的经营和生产流程，从而为企业的长期健康发展提供技术保障，使企业在严酷的市场竞争中始终保持技术领先优势。某钣金企业数字孪生实例如图3所示。

图3 某钣金企业数字孪生实例

钣金行业不同角色痛点分析

当下的钣金行业面临极其残酷的竞争，数字化转型迫在眉睫。

作为企业决策者，您是否经常碰到这样的问题：

⑴人工成本不断提升，利润空间被压缩，该何去何从？

⑵我的决策经常没有数据支撑，该如何破局？

⑶我的竞争对手在不断提升，该从哪儿入手？

作为企业生产管理者，您是否经常碰到以下困惑：

⑴车间工序繁杂，信息不可追溯，让人手足无措；

⑵我有紧急插单需求，原有排产将如何智能更新；

⑶工厂设备的综合运转效率如何；

⑷感觉整个生产效率低下，无法满足订单的及时交货。

作为生产操作者，您经常感慨：

⑴车间现场叉车交叉作业，地轨凹凸不平，人员随意走动，存在巨大的安全事故隐患；

⑵现场无法及时追踪到原材料及半成品，可能导致材料浪费和生产延迟；

⑶纸质单据经常发生丢失。

以上通过钣金行业不同角色痛点的分析，我们发现在工具软件之外，引入管理软件可以从本质上解决大部分的痛点，并实现生产的转型升级。

数字化转型常用管理软件

商业智能软件BI（Business Intelligence）

商业智能软件往往承载着对数据的监控和规律发掘，不同的商业智能软件可以实现不同形式的数据和界面呈现。百超商业智能软件，即百超监控中台系统，可从设备、生产、业务三个维度对历史数据进行提炼，并通过简洁直观的对比方式展示前后两个时间段内的数据绝对值以及趋势的演变。通过这种对比式、目视化的数据呈现，企业管理者可以借助多个维度的数据非常高效地评估并发现以前生产中导致生产效率不如预期的可能原因，并快速引入改善措施，从而实现生产经营的不断优化。

企业资源计划系统ERP（Enterprise Resource Planning）

作为企业管理的综合性平台，承载着原始数据的创建、追溯及管理。销售线索、报价单、销售订单、采购需求单、生产派单、物料领料单、外协订单、库存盘点、发货清单、货款跟进、工资计算、人事及财务信息等均可在此系统内得到充分管理。该软件体现了整个企业销售端、生产端、运行端的各个维度，是企业数字化管理的基石。

百超业务管理系统

百超业务管理系统基于钣金的特定行业属性而开发，从一键式导入、拆分组装体及多方式报价策略等维度贴合实际场景，相比通用ERP系统，百超业务管理系统更贴合钣金行业客户需求。

生产执行系统MES（Manufacturing Execution System）

作为生产性企业管理生产的核心管理工具，能够对生产过程中所有的工序做到计划性管理且灵活应对现场的排产调整，实现整个生产订单的完整工序管理。钣金行业的一大特性是首道工序往往是板材的激光或冲切下料，而材料利用率是绝大部分客户首要或最为关注的一个特性，于是各种CAM套料（排料、排版、嵌套等）软件应运而生，一个被市场认可的套料软件往往可以为客户节省大量的原料。

百超的生产执行系统

百超的生产执行系统即百超车间管理系统，提供计划和监控两大模块。从甘特视图计划排产、调整排产（鼠标拖曳自动更新）、插单补单、自动报工、设备状态监控、加工作业监控、加工进度展示、第三方工序报工等多模块、多功能、多角度管理生产的各个流程，并和百超离线编程套料软件实现无缝集成，可精确管理单机及自动化生产，包含自动分拣等。百超车间管理系统的作业监控功能如图4所示。

图4 百超车间管理系统的作业监控功能

百超全系列软件产品架构图，解决您数字化转型过程中的全流程管理升级，如图5所示。

图5 百超全系列软件产品架构图

数字化转型应对策略

在当下整个工业界纷纷提及数字化转型的新时代，我们该如何应对呢？

第一步：找到专业的数字化转型顾问团队

百超作为国际一线的钣金行业数字化转型的领跑者，在国际和国内均交付了大量先进的钣金柔性生产线，从整合各大工艺、多个立体料库、双堆垛机、无人导航小车到第三方设备等领域均积累了成功案例，且在大量的客户案例支持中对客户需求进行了全面分析，设计并交付了针对客户需求的解决方案。

第二步：基于现阶段数字化等级实施对应方案

俗话说一口吃不成胖子，钣金行业也一样，如果没有好的数字化基础却拔苗助长，即使有好的软件也无法充分发挥作用。这种情况，逐步引入自动化、管理软件、智慧工厂解决方案可能更适合企业的良性发展。

第三步：基础数据和流程优化，引入软件套件

结合第二步，为了更好地为数字化转型做准备，清晰的基础数据、完整的流程设计和再造是引入数字化解决方案的关键工作。通过向标杆企业学习、内部研讨、试点运作等方式，逐步提升企业数字化等级，进而引入软件来提升企业经营管理水平，实现智慧工厂、黑灯工厂的数字化转型。