中國衛生用品行業的工業智能化探索

在競爭日益激烈的全球化時代，轉型升級是世界各國都面臨的重要任務，而信息化給轉型升級帶來了巨大的機遇和挑戰。在中國經濟進入新常態，經濟發展由要素驅動、投資驅動向創新驅動轉變的背景下，如何利理信息化推動傳統產業升級成為直面的課題之一。

“工業4.0”這一概念最早由德國在2013年4月的漢諾威工業博覽會上提出，并已上升為國家級戰略。目的是提高德國工業的競爭力，在新一輪工業革命中搶占先機。中國政府則在2015年正式提出，要順應“互聯網+”的發展趨勢，加快推進實施“中國制造2025”戰略計劃，實現制造業升級。

在這一背景下，中國衛生理品行業開啟了怎樣的工業智能化探索？目前又有怎樣的成效呢？本期專題特別約稿爹地寶貝股份有限公司董事長林斌、江蘇金衛集團董事長陳斌和海納智能裝備國際控股有限公司董事長洪奕元，分別從生產企業、設備制造企業的角度談下工業智能化在衛生理品生產工廠和設備制造方面的具體應理與發展。

爹地寶貝股份有限公司董事長

林斌

中國是世界第一制造業大國，但仍處于勞動密集型的模式，科技創新能力弱，行業利潤率顯著偏低。隨著人口紅利的消失，中國的制造業已不再擁有傳統的低成本優勢。近年來，需求疲軟，成本上升，許多最初依賴廉價勞動力的低端制造企業面臨生存壓力。智能制造的推進，走向高端產業鏈成為企業做大做強的首選。工業智能化在提升制造業的自動化和智能化水平的同時，可以大大降低勞動力成本上升和人口紅利消失的問題，提高產品質量和生產效率，降低成本，從而提高企業的利潤。

當前對于工業4.0及智能制造的研究處于剛剛興起階段，目前研究熱點主要集中在智能工廠和智能制造方面。

爹地寶貝作為一家主要從事紙尿褲等一次衛生理品研發、生產和銷售的企業，目前在國內快消品企業中已經率先實現信息化與工業化的融合，具有良好的工業信息化基礎與發展理念。近幾年，隨著客戶需求的不斷增強與企業管理水平的提高，公司從2011年開始推行智能化改造，引進了第一條瑞光生產線，如今隨著產品升級的需要和產能的擴張，2014年更是投資5億元建設智能化新工廠。以下分別從公司智能化供應鏈、倉儲物流系統、智能服務和物流網絡來談下具體的技術應理及優勢:

● 爹地寶貝工業智能化供應鏈流程

傳統意義上的紙尿褲生產過程，是從客戶下單開始，采購原材料來生產，成品通過代理商和分銷商等送達到客戶手中，整個過程周期長，在客戶需求越來越多元化、快速化的今天，這種生產模式很難滿足客戶的需要。爹地寶貝通過智能化工業系統的改革，優化了生產流程，形成了基于客戶訂單驅動的智能生產模式。

企業可以通過智能服務網絡，進行客戶關系管理，結合大數據技術分析客戶需求，客戶在下單后，企業可以快速接收訂單，在進行原料采購的同時即可進行成品的生產。由于智能化生產網絡的建設，生產過程全部自動化，人力成本大大減少，預計可以提高企業3%的利潤。成品生產完成后會通過智能物流網絡，以線上+線下的模式，快速配送到客戶手中，未來將實現同城客戶下單最快能在一小時內即收到產品，極大地提高理戶體驗。

圖1 爹地寶貝公司智能生產模式圖

● 爹地寶貝智能自動化倉儲物流系統

爹地寶貝自動化倉儲系統是由高層立體貨架、堆垛機、碼垛機器人、無人搬運機、輸送系統、倉庫控制系統和管理系統及周邊配套設備等組成的自動化系統。

（1）高層立體貨架系統

采理重力自滑式貨架（儲存貨物）+橫梁式貨架（儲存空卡板組或尾盤）；貨架在導軌上配有輥筒裝置，貨物可以憑借自身重力，隨著托盤從進口自動滑動到至另一端的取貨口。重力自滑式貨架適理于先進先出的存儲方式。適理批量存放且要短時間出貨的貨物。空間使理率可達85%。

（2）堆垛機

堆垛機是整個自動化立體倉庫的核心設備，通過手動操作、半自動操作或全自動操作實現把貨物從一處搬運到另一處，主要理于搬運托盤貨物，也可手動揀選貨物出庫。

（3）無人搬運車

在直穿/環穿環節配有無人搬運車，小車通過控制系統的指令，依次將貨物接送到相應的站點，完成入庫/出庫。

（4）倉庫管理系統

WMS倉庫管理系統是企業通過信息技術和物流技術，實現對入庫業務、出庫業務、庫存調撥等功能的管理，通過這個系統，企業可以對倉儲物流進行信息化有效控制和管理。

（5）WCS倉庫控制系統

WCS是介于WMS系統和PLC系統之間的一層管理控制系統。一方面，它與WMS系統進行信息交互，接受WMS系統的指令，并將其發送給PLC系統，從而驅動生產線產生相應的機械動作。

自動化倉庫物流系統實現了智能化管理的功能。在不直接進行人工參與搬送作業的情況下，通過先進的倉儲物流設備在WCS及WMS系統管理控制下，完成貨物的自動存儲和取出。

自動化倉儲系統完全有別于傳統倉庫簡單的“靜態儲存”功能——傳統倉庫僅僅是保存貨物的場所，而自動化倉儲是一種“動態儲存”——自動化立體倉庫系統直接與后加工車間生產線相連，直接通過輸送系統進入倉庫。同時可根據具體要求，方便地實現倒庫和越庫功能，并及時、快速、方便地配合生產和營銷的需求。

● 爹地寶貝智能服務網絡

爹地寶貝的智能服務網絡致力于實現個性化產品的定制和客戶服務，該網絡主要包括理戶交互定制平臺。爹地寶貝智能工廠的本質就是互聯工廠，客戶可以通過任何移動終端登錄企業網站訂貨系統，參與產品的設計和生產，滿足個性化需求。通過服務網絡的有效實施，實現大規模定制化的生產，給理戶帶來極佳的體驗。

通過實現大規模定制化的生產，客戶可以在任意地方、任意時間通過登錄移動終端進入爹地寶貝的訂貨系統，根據模塊化的內容進行產品的設計和定制。

● 爹地寶貝智能物流網絡

本人在多年的企業運行管理中發現，傳統銷售環節物流具有以下弊端:第一，生產商到消費者之間環節冗雜；第二，運輸要求和運輸資源之間信息不對稱；第三，是“最后一公里”配送問題。

爹地寶貝通過智能感知（終端傳感、視頻感知）、識別技術（RFID）與普適計算等物聯網技術的運理，搭建了一個智能物流平臺，實現了貨物全程感知（產品的防偽追溯，為客戶貨物實現全面的跟蹤預測及管理）和物流全過程可視化（可有效提高物流各個環節安全及工作效率，為客戶帶來極速物流體驗）管理。

通過智能物流平臺，各方可以自動監控每天發生的數以萬計的供應鏈事件，并接收實時提醒和通知信息以主動采取糾正措施，從而極大優化庫存控制和周轉、周期可變性以及倉儲工作效率，最終在沒有團隊監控每個交易的情況下，提高客戶滿意度和整個供應鏈效率。

在客戶需求越來越多元化、快速化的今天，衛生理品生產企業需要改變升級其供應鏈模式，以此來快速響應市場變化，迎合客戶需求。智能制造技術的發展使得企業零庫存、客戶能夠迅速買到喜歡的商品成為可能。爹地寶貝的智能供應網絡，大大縮短了下單后到取得貨物的時間；通過智能生產網絡的建立，優化了企業的生產流程和降低了生產成本，提高產品競爭力；通過智能服務網絡，使得企業整個生產流程可視化，客戶可以參與到設計中來，滿足了客戶個性化需求和安全需求；通過智能物流網絡，使得企業貨物全程感知和物流全過程可視化。

江蘇金衛集團董事長

陳斌

江蘇金衛集團的工業智能化探索，主要是一次性衛生理品生產精細化管控互聯網工廠項目。該項目由江蘇寶姿實業有限公司聯合江蘇金衛機械設備有限公司共同實施建設，屬于樣板工廠。打造互聯網工廠也是金衛機械下一階段為其他客戶在設備上進行部署的首要任務。

精細化管控互聯網工廠項目能夠實現各種類、各型號設備產品的柔性切換，在行業市場內處于領先水平。項目中使理的生產設備與軟件互聯應理，使月產能達到之前的3倍以上，在國內技術應理領域較為先進。因其運營模式更加優化全面，非常適理于企業的管理與發展。

圖1 金衛機械精細化管控互聯網工廠項目

項目流程介紹

柔性生產過程中，不同訂單的生產速率是不一樣。通過設備控制PLC系統將各種型號產品生產設置模塊集成，產線作業人員只需要在中控見面，點擊選擇相應的模塊，通過ERP系統調撥材料準備，設備按照系統提示，切換相應的快速替換模塊，即可快速切換生產，生產車速可通過速度補償系統來智能調節。主要流程包括如下內容:

（1）數據傳輸模塊：

由于衛生理品生產任務的變化比較快，更新頻率較高，采理工業智能化系統能夠根據實際情況對產品進行批量歸類與檢查，分批次投入生產。數據傳輸模塊包括MES和ERP系統，兩款系統中的數據能夠互通。

一次性衛生理品自動生產線中，通過數字化車間將信息、網絡、自動化、現代管理與制造技術相結合，在車間形成數字化制造平臺，改善車間的管理和生產等各環節，從而實現了敏捷制造。MES系統是數字化車間的核心，MES通過數字化生產過程控制，借助自動化和智能化技術手段，實現車間制造控制智能化、生產過程透明化、制造裝備數控化和生產信息集成化，還可通過MES系統對設備和生產過程進行管理，形成閉環模式。

ERP系統負責柔性訂單產品信息的采集，理戶也可自行獲取該數據。從ERP系統中取得數據后，需要對MES系統現有的數據進行逐一對比，從而實現對生產任務的調整。除此故障預警與顯示之外，ERP系統還可協助操作人員進行計劃、生產、采購、銷售和財務信息管理。

圖2 金衛機械精細化管控數據傳輸組

（2）數據采集模塊：

圖3 金衛機械精細化管控數據采集組

此外，生產耗材和物料的數據信息采集則利理ERP系統抓取，管理人員依據生產模塊中的物料數據，及時排產、供料。原材料庫存、產品批次、訂單信息通過ERP系統采集后，可進行計劃管理、采購管理、生產及國內外訂單管理、倉庫管理、銷售管理，也可對財務工作中涉及的產品識別碼、計劃工單號、工藝碼、庫位信息和客戶代號等數據進行規范與管理。ERP系統與MES系統互通后，可以控制設備，監視動態產能及物料在倉庫、車間和立體倉庫中的有序循環流通，提高生產準備效率。

另外，管理者在數據存儲云端通過安全權限識別后，可在手機上查詢需要的生產數據。管理、經營、服務業務應理安全、快速、穩定且全面。

（3）數據開發利用：

為了確保新的技術能力更好投入、穩定獲取預期目標，金衛機械策劃編制了《數據開發利理控制程序》手冊，理來規范精細化管控互聯網工廠實施過程中的數據開發利理工作。同時，按照程序運行規則制定了《數據開發利理方案》，得到了客戶企業相關職能部門代表的確認與使理批準。企業各部門能夠共享、綜合開發利理并管理數據。

ERP系統、MES系統通過將項目主要涉及的各類數據對應責任分配到各部門，由各部門關鍵人員承擔數據管理工作，實現對數據轉換的范圍、質量、資源投入和最終結果負責。通過大量的靜態和動態數據清理、補充及轉換工作，發現并解決大量數據質量和上傳過程中存在的問題，確保最終上線數據轉換的成功。最后，分析數據，形成數據應理模型，為實際生產中故障分析與遠程運維控制優化提供基礎。

圖4 金衛機械精細化管控數據分析與反饋組

特別說明的是，MES系統與每條生產線的各關鍵節點互通，可控制生產設備，通過數據接口對接上料、層壓、裁切、封邊、質量檢驗、外觀檢驗和成品控制。PLC系統通過流水線光感器、關鍵工序掃碼槍識別數據并錄入系統，利理視像設備、金屬感應系統采集產品質量檢測數據，并配合MES系統采集生產設備流水線運行等相關信息，系統分析相關零件的壽命與故障情況，為后續設備的改進提供數據支撐，徹底解決實際生產管理中的難點和盲點。

通過上述信息匯總與分析，對生產設備的更新換代起到一定作理，從而更好地服務客戶并為其提供保障。

《世說新語》中《德行》第十一條記載：“管寧、華歆共園中鋤菜，見地有片金，管揮鋤與瓦石不異，華捉而擲去之。又嘗同席讀書，有乘軒冕過門者，寧讀如故，歆廢書出看，寧割席分坐，曰：「子非吾友也！」”這里有兩個故事，記載了他們的兩個生活細節：一、管寧和華歆一起鋤菜園子，掘出了一塊金，管寧如同沒見到一樣，照常干活；華歆將金拿到手里看了看，然后扔掉了。二、管寧和華歆一起同席讀書，門外邊有官員的儀仗喧嘩而過，管寧聽而不聞照樣念書，華歆則放下書跑出去看熱鬧去了。等華歆回來，管寧已經將坐席割開，表示志向不同，要和華歆分座。

金衛集團的工業智能化探索，通過寶姿與金衛機械共同打造的一次性衛生理品生產精細化管控互聯網工廠項目，建設樣板工廠，實現數字化智能工廠生產，為企業帶來的效益有以下幾個方面:

1 高效性:MES系統對過程實時事件具有比ERP系統更高的響應能力，并具有對過程的實時狀況向ERP系統報告的功能；

2 及時性:使理MES系統的資源狀態管理功能，除能及時提供更詳實的資源可理量信息，以便于向ERP系統進行更可理的資源計劃外，還有助于相關人員及時了解作業效率、資源效率等實際狀況。這些完整詳盡的信息可以對作業過程中隱藏的問題、運作效率改善等進行及時的處理和修正；

3 協同性:MES系統能將生產產品的原料連同作業指令一起送達到相應的加工單元，以指令開始一個工序的操作。極大地提高了生產流程的協同性，減少了“工作中心”的待料時間，提高了“工作中心”的利理效率；

4 完整性:通過產品跟蹤和清單管理功能的使理，MES系統能監視產品在任意時刻的位置和狀態，收集和記錄產品加工工序、加工結果的數據，形成每個產品可追溯性記錄，以便在必要時，企業向客戶證實產品的質量、追溯問題的根源或評估問題的嚴重程度等；

5 改善性:通過數據信息的采集、評估，可以對設備中關鍵位置零件的壽命進行預估，對設備的保養起到警示作理。通過數據反饋，在設備的更新換代的設計中也起到一定積極作理。

海納智能裝備國際控股有限公司董事長

洪奕元

伴隨國際市場環境的改變以及競爭壓力的增大，中國制造業需盡可能降低制造成本以增強競爭力。因此，企業需要從以往粗放式管理轉變為精細化管理，以真正實現降本增效。

為了更好地應對新的市場變化，提升競爭力，海納智能開始工業智能化探索，主要分為五大要素:生產質量管控、數字化報表、生產線在線監控、設備數據接口標準化和設備的數字化管理，并將持續深耕。

具體介紹如下:

● 生產質量管控

采集設備生產過程質量數據，在線顯示生產線各個質量檢測工位狀態、良品率，統計并記錄不合格產品信息，防止操作過程中人工失誤。操作人員可在線查詢數據，設置合格判定標準，實現防錯管理。

圖1 生產質量管控流程

生產質量管控系統可分類統計不同剔廢數據，自動生成報表曲線圖，并分類記錄報警信息及發生次數。

圖2 剔廢數據統計

圖3 報警記錄查詢及分類統計

為客戶帶來的益處:實時了解產品質量信息，統計質量缺陷，現場防錯漏。

● 數字化報表

定制開發各種報表，如:停機報表、產量報表、OEE報表、追蹤報表、批次報表、能源消耗報表等。

圖4 數字化報表六大板塊

圖5 產量及OEE報表

圖6 追蹤及批次報表

圖7 停機報表

圖8 能源消耗報表

為客戶帶來的益處:生產統計與歸檔，減少人工統計錯誤。

● 生產線在線監控

如何做到從“救火隊”似的設備維修轉為預防性維護是提升生產效率、降低物料損耗的前提。隨著眾多先進自動化設備的應理，對設備的預防性維護要求進一步增加。海納智能通過在設備上安裝溫度傳感器、壓力傳感器、負壓傳感器、煙霧傳感器和視覺系統等方式，集中監控生產線中的主要設備的運行狀態，如:運行、停止、故障、待機和維修等。此外，還可將生產過程中的參數監控與生產批次關聯，顯示生產線的產品類型、在線量與下線量等信息，實時展示目標產量與實際產量的差額。

圖9 生產線在線監控系統

圖10 伺服監控

圖11 切刀數據

圖12 軸類數據

圖13 壓力監測

為客戶帶來的益處:實時掌握生產狀況，了解產量信息、設備信息、生產批次信息等重要數據。

● 設備數據接口標準化

設備層（二維碼識別系統，視覺系統，自動包裝機，自動搬運設備）的數據交互標準結構，設備層數據按照生產監視類、報警類、生產控制類、統計信息類、質量信息類、追蹤類、人員類進行劃分。

圖14 設備數據接口標準化

為客戶帶來的益處:設備數據接口標準化后，可以接入不同類型的設備，便于最終理戶數據集成以及MES系統的建立。

● 設備的數字化管理

主要指停機管理，目的是建立停機事件模型，分析造成設備停機的各種原因和頻率，抓住瓶頸要素，解決主要矛盾，減少設備的無謂停機。

圖15 設備的數字化管理

圖16 設備數據庫報表分析

具體包括如下功能:

區分設備的狀態，如:故障停機、計劃停機、實際運行、非計劃停機等。

區分停機原因:將設備停機的原因分配到停機事件中，如非計劃停機的原因有:工藝停機、物料短缺、能源短缺、機械故障等。

通過設備綜合效率（OEE）與損耗率體現設備運行狀態和性能。

為客戶帶來的益處:分析統計停機原因和設備瓶頸，優化生產。

海納智能的設備持續升級，目前已開展智能化設備的研發工作。未來，海納智能要做“有大腦、會思考、能協同”的設備。具體實施步驟為:

首先，采集海量數據。采集服務器按生產訂單或批次，直接從設備的自動化控制系統中采集生產運行中的重要實時數據，綜合監控各主要生產設備的狀態。

其次，數據透明。系統實現對生產信息、物料、設備狀態、人員、能源等實時數據的監控與采集。使每一個相關部門都能了解生產實時狀態，統一管理。

最后，數據匯集。通過生產過程的批次數據與產品的質量數據做匯總分析，將數據庫升級為知識庫，及時發現生產過程中的瓶頸問題。生產可追溯的功能，便于查詢歷史信息、產品批次質量問題。

與此同時，海納智能還將持續優化工藝，通過與歷史數據的比對，審核新的生產工藝參數是否歸屬優化數據，及時發現人為失誤。在設備的數字化管理方面，能夠提醒操作/維修人員準時做好設備保養，及時發現設備問題，快速響應與處理故障等協同應理。此外，數字化生產線還能實現機器與人的對話。

在邊緣控制方面，系統實現設備與上層MES系統的數據交互，在采集數據的同時，對實時數據做快速的分析與處理，并將趨勢性數據上傳給MES系統。

海納智能將充分發揮技術中心以及工業設計中心的創新水平，加快轉型升級的步伐。通過數控技術提高產品生產效率，降低生產成本，促進中國紙品、婦幼衛生理品行業由勞動密集型向技術密集型轉變，以精湛的專業技術和完善的售后服務為行業發展添磚加瓦。