智能化：裝備制造企業高質量發展之路

徐文龍

摘 要：裝備制造企業的高質量發展需要從企業內部因素和外部環境兩方面著手。從企業內部看，裝備制造企業的規范化、科學化發展離不開智能化助力，尤其進入國家“十四五”規劃初期，各大型制造企業紛紛將智能制造作為企業“轉型升級”的主要抓手。所謂的智能制造，具體就是要通過完善自動化、制造執行、產品壽命周期管理、運營和結合相關平臺系統的優化建設的方式來實現智能制造，從而推動裝備制造企業生產效率和效能質量的提升，合理控制企業成本，促進企業經營管理整體上水平。與此同時，也應關注到外部政策的變化。近年來國家及地方政府陸續出臺了不少關于推動智能制造方面的支持政策，對于裝備制造企業的高質量發展同樣具有關鍵性意義。綜合來看，實施智能制造需要系統整合各方資源，積極把握、爭取政策，通過科學合理的規劃和新技術設備的應用來推動我國裝備制造業的持續穩定發展。

關鍵詞：智能化工廠;裝備制造業;高質量發展;風力發電機組

中圖分類號：F426.61? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? 文章編號：1673-291X（2020）26-0012-03

引言

我國裝備制造企業正面臨新一輪“智能制造”模式變革，生產方式也將從傳統模式向規模定制、自動排產、無人少人化等方向不斷發展。基于當前裝備制造業發展大環境背景，重新定義相關工藝，是保障裝備制造業持續穩定發展的重要前提和基礎條件。傳統裝備制造企業對于智能化工廠建設存在迫切需求，要求盡快調整生產模式。實施智能制造不但有助于企業提高產能效率、產品質量、降本增效，更是主動迎合市場發展實際需求。智能化工廠的建設是裝備制造企業根據市場的要求變化所作出的相應的調整，能夠為用戶提供更具個性化、科學化的服務。因此，企業規劃及實施智能化意義重大。

一、探討我國裝備制造業智能化方向發展的基本任務和方式路徑——以風力發電設備制造廠為例

從我國裝備制造業發展的整體情況來看，推動產業結構優化升級和調整創新發展方式，以及落實裝配制造企業智能化改造，是現階段較為緊迫的任務。盡管我國裝備制造企業現階段在現代化信息技術的應用水平逐步提升、企業信息化發展等方面已經取得一定的成效，但整體來講，現階段裝備制造企業的信息化水平仍有較大的提升空間。首先，在信息系統的集成方面能力有所欠缺，各個系統之間的銜接性、整合性不強，相互獨立、彼此分離，從而導致許多信息資源得不到及時共享，信息孤島的現象明顯。其次，在信息系統的部署方面，由于與管理組織結合性不強，使得許多信息化投資發揮不出應有的集成效果。這些都造成我國裝備制造業智能化建設的障礙。由此可見，我國裝備制造業智能化發展需要以自動化裝備、工業軟件、流程整合等為主要對象，進一步完善相關內容的系統集成，打通信息資源交互渠道。

風電智能化工廠是典型的離散性制造項目，亟須“換擋升級”。推行智能化制造將有望改變風電勞動密集性的產業屬性，重塑人員組織結構，搶占制造業新一輪競爭制高點。智能制造要從設計端、制造端下工夫，如設計端，要從設備供應商向智能解決方案提供商轉變。要加快推進智慧系統與風電整機融合，提升機組穩定運行能力和增效能力，為客戶提供在線監測、遠程診斷及云服務等智能化解決方案，全面提升風機和風場智能化水平。制造端，需要拓寬工業機器人應用領域，以自動化機器人取代人工體力勞動，自動擰緊變槳軸承螺栓;大幅提高葉片制造和檢測手段，開展葉片設計軟件的開發等工作，以及對于自動化設備和相關的傳感器設備、MES和WMS、ERP和PLM的優化完善。

（一）自動化設備及相關傳感器等設備的優化完善

風力發電機組最關鍵部件的加工制造和裝配工藝的要求較高，傳統的設備支持和工藝方法已經不足以滿足風力發電機組建設裝配的實際需求，不能適應智能化工廠建設需要。因此，要盡快實現規模化、自動化的機架焊接，借助自動化加工設備加工機架等相關零件設備，并建立起FMS線，以便可以在桁架機械手的支持下，實現工件輸送、加工的自動化。引進機械手臂進行高強度的裝配、清洗、軸承螺栓機器人自動擰緊等工作，有效解決制造環節中勞動強度大、質量控制嚴、安全要求高的問題。應用AGV小車，能夠規劃車間物流的有序發展，且此種方式更為環保、便捷，節省人力。在數字化技術的支持下，實現有效的人機協同，能夠進一步規范生產，提升生產效率和提升物流的有序性，在節省相應費用的同時，還能夠避免制造現場大量制品的堆放，提升制造現場的規范性。在優化完善相關的設備的同時，還要重視管理人員決策判斷的能力水平的提高。生產體系智能化絕不能完全替代人類的決策和操作，決策者只有不斷強化自身的決策水平，才能夠更好適應裝備制造企業的智能化發展，才能夠真正意義上實現高效生產，提高經營效益。在優化相關設備的同時，要考慮到企業生產經營的應收賬款和庫存壓力，要以企業經營實際情況為依據，避免增加折舊成本。

（二）制造執行的優化完善

作為裝備制造企業生產過程中必不可少的部分，制造執行系統發揮著企業資源計劃和設備有效控制的橋梁和紐帶作用。制造執行系統主要是要負責實際生產計劃的執行，對生產的產品、技術工藝、生產設備和產品質量等相關數據進行高效的收集和傳輸，還要對生產過程中的一些原料、成品、半成品等進行合理的庫存管理，確保相關材料能夠及時、有效地應用到具體的生產工作之中。制造執行還涉及到對生產車間現場的管理與執行，要對生產的過程進行細致、全面有效的監控，處理好生產控制和過程追溯性等相關問題。并對涉及到的相關生產計劃、基礎數據、物質資料、設備、工具庫等各方面進行有效管理。

制造執行系統旨在于PLM、物流管理系統等有效結合，對企業生產過程進行細致、實時的管控，致力于構建起切實可行、完善高效的管理平臺，發揮各個系統的優勢作用。在制造執行系統的支持下，企業產品產量、質量相關指標目標值實現了有效轉化，成為制造生產的計劃標準。并以此為依據，產生科學、合理的生產指令，使有關設備控制系統在指令要求下合理運行，并能夠在特定的時間要求下規范地完成相關動作，實現產品的生產制造。這一過程，充分保障了產品生產制造的規范性和合理性，較傳統生產模式而言，生產效率更高，生產質量顯著提升，只需要將生產指標控制在預期目標值范圍之間，即可展開高效、細致、系統的生產制造。制造執行系統的優化完善，需要扎實的管理人員隊伍的重大力量。企業應當從人才培養的角度著手，積極展開正規專業節能培訓，培養人才的創新意識和技能水平。企業應當堅持科學的長遠發展理念和思想，通過培養高素質智能制造專業人才，積極投入到制造執行系統優化完善等相關工作中，為智能制造企業智能化發展創造強有力的人才支持。

（三）完善產品壽命周期的有效管理，提升運營智能化效果

ERP不僅負責把企業生產人員、基礎數據、財務、訂單計劃等方面的內容傳輸給MES，還要負責對企業的生產和運營做出細致、清晰的總體規劃。規劃內容中要涵蓋人力資源有效管理、財務管理、材料采購、基礎數據、訂單管理等多方面的內容。基礎數據指的是企業內部的人員數據、與工廠相關的基礎數據、物質資料數據等的有效整合，這些數據集合是MES執行的有效依據。產品壽命周期是MES生產計劃產生的基礎，在物料需求計劃的支持下，能夠合理預測市場需求，并依據顧客的訂單需要制訂出細致的生產計劃。再結合后續產品生成進度計劃，對產品的庫存進行有效管理，在計算機的幫助下判斷需要的物料總量和相應的期限時間，從而明確材料的具體加工進度狀況和產品訂貨日程的實際情況。PLM則要負責產品的設計與研發，同時要將相關的產品工藝數據等傳輸到MES之中，為MES后續展開實際生產提供工藝標準依據。PLM作為產品設計與制造的數據中心，能夠匯集各類產品的數據，從產品結構著手，對相關數據進行細致、明確的分類和保存。要保證相關數據之間的關聯性和儲存的有序性，設置科學有效的版本，合理高效地控制產品的生命周期;同時，做好安全控制方案的科學設計，進一步拓寬數據查詢的渠道和方法，進而發揮工程數據中心，即PLM在產品數據方面的優勢作用，提升產品數據的共享效果和準確度，確保相關產品數據信息的完善、細致、有效，提升產品數據的安全性。依托數字化工廠，把相關產品的裝配工藝、工廠布局、產線虛擬運行等相關信息提供給制造企業運營管理系統。

二、探討裝備制造業智能化發展的成效

（一）裝備制造企業的智能化發展，把企業產品設計、生產工藝、制造、生產管理、監測等多個環節進行了整合優化升級，將提升企業管理與決策的智能化和科學性

互聯網、大數據的支持，不但有益于做好企業內部資源優化配置，提升操作的自動化、智能化水平，而且對于推進裝備制造企業決策、管理的精細化、智能化、科學化有著重要意義。在產品的設計方面，能夠依托三維計算機的優勢作用，在產品設計、制造、物流等全方位環境中有效貫穿產品信息，進而提升產品生命周期管理的效果和水平。從工藝規劃的角度分析，自動化焊接、裝配水平的提升，實現了風力發電機組關鍵零部件加工、系統裝配過程的高效發展，真正實現了輸送、加工、安全有效依靠機械手臂展開。AGV小車能夠優化車間物流、提升物流的有序性、提升物流效率和質量，能夠在車間內的工業網絡通信環節建立起人員與系統、設備之間良好的信息交互關系，提升信息的集成效果，還能夠在產品生產的過程中進行高效、高質量的信息數據的收集、分析與信息交互，進而能夠全面細致地對產品現場加工操作、生產設備狀態、制造進度等相關信息進行綜合的分析，發揮制造執行系統的優勢作用，進一步推動裝備制造企業生產水平的精益化水平提升。在制造執行系統的支持下，生產設備的產能和生產的物質資料，以及生產工藝等實現了高效的信息化管理。物質執行系統還能夠充分應用生產過程中的各種參數，進行完善、細致的數據收集和整合，并順利地完成檔案管理，完備生產檔案。通過上述流程，能夠促進生產過程管理的精細化管理水平發展，提升對生產過程管理控制的有效性。

（二）裝備制造企業智能化建設還將有效構建全過程可追溯體系

在識別技術日益發達的支持下廣泛應用識別技術對材料進行科學的批次管理，對于一些十分關鍵、核心的產品進行完善的單品管理，能夠建立起完善的正逆向譜系追蹤機制，實現對產品生產中一些零件等的有效追蹤與實時監控。此外，還推動了全流程業務平臺的協調性的提升，在信息共享方面也取得了巨大的成效。借助制造執行系統、產品壽命周期管理系統等的有效支持，能夠建立起多個系統優勢作用于一體的高質量的協同機制，進而能夠實現相關產品生產計劃、生產工藝、生產配方、具體執行等相關數據的高度透明化，促進內部物流管控體系的科學建設，提升產品生產的可控性和整體質量。全過程跟蹤和控制機制的建設，能夠對生產的各道工序設備進行系統的聯網管理，進而能夠實現相關數據的實時收集，分析效率更高，還能夠發揮相關數據的預警功能。在設備聯網的有效支持下，制造執行系統能夠對相關工藝的參數情況以及設備運行、報警等參數情況進行合理的收集，做到實時的管理，從而提升質量管理的有效性，實現在產品生產過程中進行合理有效的控制，不必再局限于事后分析。裝備制造業的智能化建設能夠為裝備制造企業創造更豐富、系統、科學、高效的數據支持，以而提升企業管理決策的科學性;賦予相關設備機臺自動上傳相關參數信息和技術信息的功能，發揮相關終端設備對產品產量的自動化統計、實時監控查詢、有效跟蹤的作用。在制造執行系統的支持下，隨著生產設備數據交互過程的自動化水平顯著提升，獲取到精確的生產實際數據，從而能夠為產品生產提供細致、完善的數據支撐，有助于在第一時間解決相關問題。

（三）將有助于高質量的質量管理系統的建設，提升產品生產的透明度

實施智能制造，不僅能在產品生產的全過程中進行細致、實時的監控，更有助于優化落實質量管理工作，還能夠對原材料、成品等進行細致的質量管理與監控，以便于不斷調整物質資料的使用和具體的生產工藝。對于一些模具和相關設備，在投入生產前也要做好檢驗，確保相關設備、模具規格符合標準。發揮生產過程中工藝參數對于產品質量事中控制作用，此外，在相關檢測儀器的支持下，也可借助相關數據落實后續的物料質量管理工作。同時，裝備制造企業的智能化建設大大提升了產品生產的透明度，能夠對生產過程中各個設備的運行狀態進行細致、高效的監控。相關設備具有通信功能，能夠有效監控各類程序、設備的運行狀況，同時能夠對設備的故障、開啟、停止等細致的監控與管理。相關人員能夠借助看板查詢設備生產的實際情況和對相關計劃執行情況進行全面的審查，監督相關建設生產和計劃的實施進程。

結語

為進一步提升我國裝備制造業的整體水平，更好推進裝備制造企業的智能化建設，促進企業經營效益的提升，需要企業在做好廣泛調研的基礎上，進一步梳理基礎需求，做好智能制造規劃及分步改造實施工作，通過調整相關工藝、新的技術設備的應用及內部管理流程再造來提高企業的競爭力。同時，也要高度關注、積極把握政府政策的有利空間，充分運用好政府投入的科技創新資金。此外，為了更好適應新時代裝備制造企業智能化發展的切實要求，要加強相關人員自身專業素質緊迫性強化建設，及時查漏補缺，補齊短板;鼓勵干部員工積極參與進修、培訓活動，從而保持敏銳的發展眼光，做好科學的自設定位。要在企業內部建立良好的溝通和交流機制，實現相關經驗、數據的高效傳遞，并豐富內部人員的進修培訓和績效考核方式，打造一支具有扎實的專業技能水平和創新意識的團隊。

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