文 /王熙瑩，周貴才，朱萬軍 富士康工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)股份有限公司

在數(shù)字化浪潮與高質(zhì)量發(fā)展疊加下，智能制造已成為制造業(yè)的主攻方向，不同行業(yè)領(lǐng)域的制造企業(yè)也在積極探索符合行業(yè)特色、滿足企業(yè)真實(shí)需求的智造升級之路。本文即通過工業(yè)富聯(lián)多年的燈塔工廠建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，以及在電子、機(jī)械加工、汽車及零部件等為代表的離散行業(yè)的數(shù)字化賦能案例，洞察該行業(yè)企業(yè)在轉(zhuǎn)型之路上的共性需求、挑戰(zhàn)、具體實(shí)踐，為離散制造業(yè)的智造之路提供可借鑒經(jīng)驗(yàn)。

燈塔之光照亮離散制造業(yè)數(shù)智之路

回歸工業(yè)制造的本質(zhì)，擁有39大類、191中類和525小類的制造業(yè)可分為流程制造業(yè)和離散制造業(yè)，他們在洶涌的數(shù)字化浪潮中的轉(zhuǎn)型需求和路徑也呈現(xiàn)出典型差異。據(jù)2021年燈塔工廠白皮書調(diào)查顯示，在全球90家燈塔工廠中，流程行業(yè)有32家，而離散行業(yè)有58家，占比64%，其中，電子設(shè)備、消費(fèi)品、汽車、家用電器和電子元件是產(chǎn)生燈塔工廠最多的細(xì)分行業(yè)。2021燈塔工廠白皮書全球及中國燈塔工廠行業(yè)分布如圖1所示。

圖1 2021燈塔工廠白皮書全球及中國燈塔工廠行業(yè)分布

從中不難發(fā)現(xiàn)燈塔模式的普適性價(jià)值，尤其在離散制造業(yè)表現(xiàn)不俗。這既有離散行業(yè)的先天特性使然，也是燈塔引領(lǐng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型實(shí)踐持續(xù)探索的成功必然。同時(shí)，這些燈塔也為更多離散企業(yè)的數(shù)字化之路指明了方向，提供了一系列符合行業(yè)典型場景需求的可借鑒經(jīng)驗(yàn)。

尋找離散制造共性需求及挑戰(zhàn)

離散制造業(yè)主體多、總量大、民生關(guān)聯(lián)度高，在我國經(jīng)濟(jì)體系中占據(jù)著重要位置。據(jù)第四次全國經(jīng)濟(jì)普查公報(bào)顯示，2020年中國工業(yè)增加值31.3萬億元，其中離散制造業(yè)工業(yè)增加值17.2萬億元，占比55%。而在新時(shí)期高質(zhì)量發(fā)展的目標(biāo)下，我國離散制造業(yè)也面臨著提質(zhì)升級的全新挑戰(zhàn)，急需為創(chuàng)新發(fā)展注入新的動力源。

然而離散型制造企業(yè)普遍存在著綜合效率低（平均不到40%）、人力成本高、招工難、多品種小批量和混線生產(chǎn)需求強(qiáng)烈、技術(shù)工藝和供應(yīng)鏈高度復(fù)雜、生產(chǎn)制造周期長以及工序高度離散等共性特點(diǎn)，轉(zhuǎn)型需求也多集中于單個(gè)工廠的極致降本增效。工業(yè)富聯(lián)在具體的轉(zhuǎn)型實(shí)踐中也發(fā)現(xiàn)，離散行業(yè)面臨著各種碎片化的挑戰(zhàn)，既有設(shè)備和協(xié)議不統(tǒng)一導(dǎo)致的數(shù)據(jù)采集碎片化，也有多種工藝、工序下的待改善問題碎片化，還有不同細(xì)分行業(yè)帶來的制造場景碎片化。

洞察離散制造的轉(zhuǎn)型之道及典型行業(yè)

面對挑戰(zhàn)，工業(yè)富聯(lián)認(rèn)為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的規(guī)模化能力是破解碎片化難題的基礎(chǔ)支撐，即通過平臺實(shí)現(xiàn)對關(guān)鍵制造場景、不同工藝工序及設(shè)備協(xié)議等全面覆蓋和接入管理，同時(shí)，在核心服務(wù)層做好數(shù)據(jù)的集成管理與加工服務(wù)，把不同應(yīng)用所需要的軟件、組件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)一和模塊化解耦，在業(yè)務(wù)層面，圍繞生產(chǎn)、設(shè)備、品控、經(jīng)營等主要環(huán)節(jié)梳理場景化的價(jià)值需求，如基于精益的數(shù)字化排產(chǎn)與數(shù)字化現(xiàn)場管理、設(shè)備管理系統(tǒng)、AI產(chǎn)品質(zhì)量管理、企業(yè)運(yùn)營決策等，為企業(yè)打造數(shù)據(jù)驅(qū)動的產(chǎn)品應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)的革新、業(yè)務(wù)的優(yōu)化、模式的創(chuàng)新以及各個(gè)運(yùn)營環(huán)節(jié)的價(jià)值協(xié)同。

當(dāng)然，實(shí)際的數(shù)字化探索還需要進(jìn)一步考慮轉(zhuǎn)型企業(yè)的行業(yè)特點(diǎn)及價(jià)值驅(qū)動因素。麥肯錫即根據(jù)產(chǎn)品種類數(shù)量和平均批量將離散制造劃分成三種代表不同度量組合的工廠原型：小批量制造、大規(guī)模定制化生產(chǎn)、大規(guī)模生產(chǎn)，并為每種工廠原型選擇了機(jī)械、汽車和消費(fèi)電子行業(yè)三種典型的代表行業(yè)。這三種行業(yè)不僅數(shù)量規(guī)模巨大，而且處于工廠原型集群中心的位置，同時(shí)也是工業(yè)富聯(lián)多年重點(diǎn)發(fā)展的數(shù)字化賦能服務(wù)領(lǐng)域。

燈塔引領(lǐng)，典型離散企業(yè)的數(shù)字轉(zhuǎn)型實(shí)踐

在電子行業(yè)，更短的產(chǎn)品技術(shù)生命周期、少量多品種以及柔性的混線生產(chǎn)需求、人力成本攀升且勞動力短缺等痛點(diǎn)問題都強(qiáng)烈驅(qū)使著企業(yè)進(jìn)一步降本增效。而電子行業(yè)的“燈塔工廠”建設(shè)主要集中在單個(gè)工廠內(nèi)部的數(shù)字裝配與加工、數(shù)字質(zhì)量管理、數(shù)字化績效管理、數(shù)字化可持續(xù)發(fā)展及數(shù)字設(shè)備維護(hù)。2021燈塔工廠白皮書電子行業(yè)典型燈塔用例及價(jià)值見表1。

表1 2021燈塔工廠白皮書電子行業(yè)典型燈塔用例及價(jià)值

（續(xù)）

（1）離散行業(yè)典型用例一：智慧排產(chǎn)APS驅(qū)動生產(chǎn)自動流轉(zhuǎn)

鴻富錦（成都）是一家從事電腦、通信、消費(fèi)電子等6C產(chǎn)業(yè)的高科技生產(chǎn)制造商，但在日常生產(chǎn)計(jì)劃中曾長期采用人工排產(chǎn)，導(dǎo)致排產(chǎn)耗時(shí)長、效率低下、資源浪費(fèi)、計(jì)劃易受影響、主要指標(biāo)無法量化評價(jià)和生產(chǎn)成本居高不下等問題。

工業(yè)富聯(lián)結(jié)合大數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)建模優(yōu)化求解技術(shù)，對生產(chǎn)過程中的約束條件及人工排程結(jié)果進(jìn)行深入分析，研發(fā)出APS高級智能排產(chǎn)系統(tǒng)，為鴻富錦提供了從物料齊套到生產(chǎn)排程的端到端解決方案，打造了具備自主學(xué)習(xí)能力的優(yōu)化決策引擎，幫助生產(chǎn)計(jì)劃員能夠快速制定物料齊套和排程計(jì)劃結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對大規(guī)模排程問題進(jìn)行多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化，同時(shí)也支持對優(yōu)化目標(biāo)的實(shí)時(shí)配置和結(jié)果反饋。通過對接不同的業(yè)務(wù)操作系統(tǒng)與整體算法的優(yōu)化, 高效、優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)計(jì)劃能自動生成,形成系統(tǒng)自治、自反饋、自決策的智慧化排產(chǎn), 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線之間的資源分配和任務(wù)調(diào)度，數(shù)據(jù)的自動流轉(zhuǎn)，從而達(dá)到工廠運(yùn)作的整體優(yōu)化。智慧排產(chǎn)系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯如圖2所示。

圖2 智慧排產(chǎn)系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯

鴻富錦也因此增強(qiáng)了管理層與執(zhí)行層的銜接，實(shí)現(xiàn)了需求預(yù)測與訂單承諾、計(jì)劃與排產(chǎn)、排產(chǎn)與執(zhí)行、訂單承諾與訂單履約發(fā)貨的四大閉環(huán)，提升了企業(yè)的生產(chǎn)決策質(zhì)量和時(shí)效性，為企業(yè)的生產(chǎn)管理提供了科學(xué)依據(jù)，更在2021年成功榮獲世界“燈塔工廠”榮譽(yù)。同時(shí)，該系統(tǒng)預(yù)計(jì)可提高排產(chǎn)準(zhǔn)確率約5%；提高生產(chǎn)管理人員作業(yè)效率，日節(jié)省2h+每人；降低換產(chǎn)損失約5%；有效管控庫存天數(shù)，降低材料成本0.5%～5%；提升綜合產(chǎn)能2%～5%。

（2）離散行業(yè)典型用例二：用智能決策中心構(gòu)建“透明工廠”

富頂精密是全球知名的CPU Socket生產(chǎn)商，全球市場份額高達(dá)70%。但在生產(chǎn)經(jīng)營過程中往往局限于傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)式管理模式，存在人工整理報(bào)表費(fèi)時(shí)費(fèi)力、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性差；缺乏數(shù)據(jù)管理機(jī)制和保障；數(shù)據(jù)孤島嚴(yán)重；信息不對稱決策難等問題。

工業(yè)富聯(lián)以企業(yè)決策運(yùn)營中心為核心應(yīng)用，通過對已有機(jī)臺的設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲、抽取、轉(zhuǎn)換、匯總后存儲到?jīng)Q策大腦的數(shù)據(jù)庫中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成，然后梳理搭建不同管理層級的關(guān)鍵KPIs指標(biāo)體系庫，按決策邏輯建立多種算法模型進(jìn)行智能預(yù)警和智能追蹤，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析，最終通過iDs、3DStudio等可視化組件，快速配置可決策、可分析、可管理頁面，實(shí)現(xiàn)工廠級、車間級、產(chǎn)線級的指標(biāo)分析及決策在多個(gè)場景落地，助力業(yè)務(wù)閉環(huán)、操作閉環(huán)、知識圖譜和輔助決策等方面的創(chuàng)新。

通過應(yīng)用該系統(tǒng)，該公司建立了異常檢測算法模型及趨勢預(yù)測算法模型，大幅提高產(chǎn)品良率10%，降低周轉(zhuǎn)庫存1.5天，提升機(jī)臺稼動率10%，成功樹立了離散行業(yè)的“透明工廠”范例。

（3）離散行業(yè)典型用例三：AI賦能的機(jī)器視覺加工檢測助力全球協(xié)同運(yùn)營戰(zhàn)略落地

以汽車行業(yè)為代表的離散企業(yè)屬于大規(guī)模定制化生產(chǎn)模式，面對日益?zhèn)€性化的市場需求，會將客戶體驗(yàn)置于戰(zhàn)略核心地位，需要保持大規(guī)模的定制、穩(wěn)定的質(zhì)量、快速的交付以贏得市場先機(jī)。因此，汽車行業(yè)“燈塔工廠”建設(shè)主要集中在單個(gè)工廠內(nèi)部的數(shù)字化績效管理、數(shù)字裝配與加工、數(shù)字質(zhì)量管理、數(shù)字設(shè)備維護(hù)，以及打通端到端價(jià)值鏈的端到端交付。2021燈塔工廠白皮書汽車行業(yè)典型燈塔用例及價(jià)值見表2。

表2 2021燈塔工廠白皮書汽車行業(yè)典型燈塔用例及價(jià)值

（續(xù)）

2021年新晉燈塔工廠成員中信戴卡作為全球最大的鋁車輪和底盤鋁鑄件供應(yīng)商，在全球有將近30個(gè)基地，每個(gè)制造基地對于產(chǎn)品生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化、一致化是企業(yè)發(fā)展的重要內(nèi)容。但由于各產(chǎn)線信息分散，工藝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化難落實(shí)；傳統(tǒng)X光缺陷檢測方式需要大量人力；專家經(jīng)驗(yàn)難以傳承；易出錯(cuò)；廢品多等問題，中信戴卡提出了打造全封閉、無返修、無廢品的智能制造產(chǎn)業(yè)能力和適時(shí)、精準(zhǔn)交付能力。

在數(shù)字質(zhì)量管理的指導(dǎo)下，中信戴卡導(dǎo)入AI賦能的機(jī)器視覺加工檢測系統(tǒng)，全線規(guī)?；渴餉I視覺檢測應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)輪轂外觀和尺寸的快速檢測和質(zhì)量追溯；根據(jù)產(chǎn)品二維碼，自動關(guān)聯(lián)X光抽檢結(jié)果與壓鑄機(jī)臺號，向前道工序?qū)崟r(shí)反饋抽檢結(jié)果，提示質(zhì)量問題；根據(jù)機(jī)臺缺陷趨勢，動態(tài)優(yōu)化抽檢頻率，提高抽檢效果；通過監(jiān)控壓鑄送檢間隔時(shí)長，杜絕漏檢、錯(cuò)檢情況；當(dāng)檢出異常時(shí)，系統(tǒng)可以遠(yuǎn)程、閉環(huán)輔助調(diào)整壓鑄工藝參數(shù)。五大燈塔用例打造柔性自動化、閉環(huán)的智能制造能力如圖3所示。

圖3 五大燈塔用例打造柔性自動化、閉環(huán)的智能制造能力

通過應(yīng)用該系統(tǒng)，中信戴卡成功構(gòu)建了全球X光智能評判與工藝閉環(huán)管控中心，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化，產(chǎn)品不良率下降了20.9%，交付時(shí)間縮短了37.9%，更填補(bǔ)了全球鋁車輪行業(yè)燈塔工廠的空白，加速了“全球協(xié)同運(yùn)營戰(zhàn)略”的落地。

（4）離散行業(yè)典型用例四：基于物聯(lián)網(wǎng)的預(yù)測性維護(hù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備全生命周期管理

在機(jī)械行業(yè)為代表的小批量制造模式中，企業(yè)需要更有競爭力的成本，實(shí)現(xiàn)高效小批量的生產(chǎn)，縮短產(chǎn)品交付周期，打通端到端價(jià)值鏈。因此，機(jī)械裝備制造行業(yè)“燈塔工廠”建設(shè)主要集中在單個(gè)工廠內(nèi)部的數(shù)字裝配與加工、數(shù)字化績效管理、 數(shù)字質(zhì)量管理，以及打通端到端價(jià)值鏈的端到端產(chǎn)品開發(fā)、端到端規(guī)劃、供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)連接性。2021燈塔工廠白皮書機(jī)械裝備行業(yè)典型燈塔用例及價(jià)值見表3。

表3 2021燈塔工廠白皮書機(jī)械裝備行業(yè)典型燈塔用例及價(jià)值

強(qiáng)信機(jī)械作為國內(nèi)外知名的縫紉機(jī)零件生產(chǎn)商，面對生產(chǎn)過程不透明、質(zhì)量反饋不及時(shí)、設(shè)備缺乏預(yù)警手段、經(jīng)營決策無量化依據(jù)等問題，以更加集成協(xié)同、精益化、敏捷化和智能化為目標(biāo)，從精益生產(chǎn)出發(fā)，通過導(dǎo)入現(xiàn)場生產(chǎn)管理系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)、生產(chǎn)資源管理系統(tǒng)、現(xiàn)場質(zhì)量管理系統(tǒng)等核心用例實(shí)現(xiàn)智造升級。

面對設(shè)備管理不透明問題，強(qiáng)信機(jī)械在產(chǎn)線上積極部署物聯(lián)網(wǎng)、SCADA數(shù)采系統(tǒng)，打通設(shè)備的數(shù)據(jù)連接，針對CNC/熱處理系統(tǒng)等關(guān)鍵設(shè)備數(shù)據(jù)采集，梳理關(guān)鍵指標(biāo)，實(shí)時(shí)監(jiān)控CNC設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和能耗數(shù)據(jù)。從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備全生命周期管理，一旦產(chǎn)品故障，系統(tǒng)也能自動告警，便于維修人員及早發(fā)現(xiàn)，快速定位和修理。最終有效提升設(shè)備綜合效率15%～20%，有效作業(yè)時(shí)間提升3%～5%，在制品減少40%。

通過一系列典型用例的綜合應(yīng)用，工業(yè)富聯(lián)成功助力這些離散行業(yè)的代表企業(yè)完成了生產(chǎn)工藝專業(yè)化、輔助生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)化、生產(chǎn)管理信息化、運(yùn)營管理數(shù)據(jù)化的智能工廠建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級，甚至打造了一批世界級燈塔工廠。在此過程中，工業(yè)富聯(lián)也驗(yàn)證了自身的一站式數(shù)字化服務(wù)能力，并進(jìn)一步豐富了全場景的賦能方案的內(nèi)涵，全面覆蓋了頭部企業(yè)、中小企業(yè)以及區(qū)域產(chǎn)業(yè)集群的梯度轉(zhuǎn)型需求。迄今為止，工業(yè)富聯(lián)已成功深入電子、汽車及零配件、住宅家居、機(jī)械加工、上游材料、醫(yī)療、精密等行業(yè)領(lǐng)域，服務(wù)企業(yè)超1 300家，助力建設(shè)了5座燈塔工廠。工業(yè)富聯(lián)數(shù)字化轉(zhuǎn)型服務(wù)圖譜如圖4所示。

圖4 工業(yè)富聯(lián)數(shù)字化轉(zhuǎn)型服務(wù)圖譜

隨著我國智能制造的持續(xù)推進(jìn)，工信部等八部門在2021年12月聯(lián)合印發(fā)了《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》，對未來的中國智能制造發(fā)展提出了具體規(guī)劃和量化目標(biāo)。中國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級步伐也進(jìn)一步加快，轉(zhuǎn)型需求也更為迫切、豐富，面對機(jī)遇與挑戰(zhàn)，工業(yè)富聯(lián)仍將立足制造本質(zhì)，夯實(shí)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的底座能力，深挖場景業(yè)務(wù)價(jià)值需求，持續(xù)探索燈塔引領(lǐng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型實(shí)踐，攜手產(chǎn)業(yè)伙伴共攀智能制造新高峰。