編者按：

數據的力量正在撬動(dòng)地球，并正潛入深層改變人類(lèi)的小世界。工業(yè)、農業(yè)、商業(yè)……與人類(lèi)生活相關(guān)的各個(gè)層面都已經(jīng)處在變革的洪流中。無(wú)人工廠(chǎng)、智能制造、工業(yè)4.0——這些進(jìn)階版的概念已然成為新世代制造業(yè)“仰望的星空”。一座座傳統工廠(chǎng)的進(jìn)化之路已經(jīng)展開(kāi)。

一座智能工廠(chǎng)的養成

“第四次工業(yè)革命”掀起的無(wú)處不在的自動(dòng)化、大數據和人工智能浪潮正越來(lái)越深入地影響著(zhù)一切。

數據正在撬動(dòng)我們的地球，技術(shù)的進(jìn)步讓人類(lèi)能探索遙遠的星空，能深入海底與海洋生命同呼吸，能守護極地冰雪…… 數據也同樣在重塑著(zhù)人類(lèi)的小世界，通過(guò)挖掘數據背后的價(jià)值，可以給制造生產(chǎn)、零售、醫療等各個(gè)行業(yè)注入智能力量。

數據帶來(lái)的智能力量正在重新定義行業(yè)的邊界，并且重構生產(chǎn)關(guān)系。一切都在發(fā)生著(zhù)巨變。比如，街邊司空見(jiàn)慣的便利店，有一天，它可以無(wú)人經(jīng)營(yíng)了。在物聯(lián)網(wǎng)的洗禮下，零售行業(yè)迎來(lái)前所未有的變局。傳統的互聯(lián)零售或者是實(shí)體零售已經(jīng)不能滿(mǎn)足消費者的訴求。人、物、場(chǎng)的關(guān)系正在重新塑造。應運而生的無(wú)人商店在改變著(zhù)我們的零售體驗。

歷史上任何一次新技術(shù)的爆發(fā)，都帶來(lái)了超乎想象的新產(chǎn)業(yè)與經(jīng)濟模式。在18到20世紀，人類(lèi)先后歷經(jīng)了三次工業(yè)革命，第一次工業(yè)革命推動(dòng)了機械生產(chǎn)的開(kāi)始，第二次工業(yè)革命實(shí)現了電力生產(chǎn)，第三次工業(yè)革命推動(dòng)了電子和信息技術(shù)與工業(yè)的結合，實(shí)現了自動(dòng)化生產(chǎn)。

現在，我們正處于第四次工業(yè)革命的進(jìn)程中。而這一次工業(yè)革命的本質(zhì)，完全不同于前幾次。按照世界經(jīng)濟論壇創(chuàng )始人克勞斯·施瓦布（Klaus Schwab）教授的說(shuō)法，這一次將不僅僅是某個(gè)方面的進(jìn)步，而是橫跨了諸多領(lǐng)域，不同技術(shù)可以貫通起來(lái)，隨心所欲地制造出時(shí)空無(wú)限的產(chǎn)品。第四次工業(yè)革命將從數據、物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)入手，帶來(lái)某種“集成式”的革命，集中改變能源、汽車(chē)和制造生產(chǎn)技術(shù)等行業(yè)。

隨著(zhù)市場(chǎng)對于產(chǎn)品個(gè)性化、快速上市迭代的需求越來(lái)越高，在生產(chǎn)制造層面，向智能工廠(chǎng)、智能制造的升級進(jìn)化也顯得更為迫切。

在制造業(yè)升級轉型的浪潮不斷推進(jìn)下，對工廠(chǎng)數據流、信息流的實(shí)時(shí)采集、分析，從而輔助快速響應、決策的需求越來(lái)越明顯，這需要信息化、數字化、智能化技術(shù)在工業(yè)中的深入融合。

需要明確的是，智能制造不只是簡(jiǎn)單的“機器換人”。很多看不見(jiàn)的東西往往是生產(chǎn)成本和效率控制的盲點(diǎn)。

產(chǎn)線(xiàn)中設備機臺的運作狀況是否良好？有無(wú)出現個(gè)別機臺空閑？是否有異常故障發(fā)生？生產(chǎn)排程是否合理科學(xué)？產(chǎn)線(xiàn)平衡度如何？各個(gè)節點(diǎn)的物料準備以及物料進(jìn)出倉庫的情況，甚至于每個(gè)工位上工人的生產(chǎn)效率、工作狀態(tài)等等……這些四散在工廠(chǎng)各處的數據，在傳統的工廠(chǎng)管理中往往難以整合利用，很多數據往往被遺漏忽略。

傳統工廠(chǎng)的很多管理與運營(yíng)商的瓶頸與痛點(diǎn)亟待解決。仰賴(lài)人工記錄生產(chǎn)資訊、計算生產(chǎn)報表，容易發(fā)生錯誤且記錄不即時(shí)的情況，在生產(chǎn)管理上也難以實(shí)時(shí)了解設備、產(chǎn)線(xiàn)狀況。事實(shí)上，在一個(gè)典型的傳統制造業(yè)中，60%的生產(chǎn)活動(dòng)都是浪費的——因為它們根本沒(méi)有增加顧客的價(jià)值。

提升作業(yè)價(jià)值、降低庫存風(fēng)險、縮短產(chǎn)品上市周期、少量多樣的個(gè)性化產(chǎn)品、高彈性低附加價(jià)值的操作將是未來(lái)制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢。傳統工廠(chǎng)的轉型進(jìn)階日益迫切。

數據驅動(dòng)的工廠(chǎng)生產(chǎn)智能進(jìn)階，成為一種有效的方向。前提是，要讓隱藏在生產(chǎn)制造各個(gè)層面的數據被“看見(jiàn)”。

“數據驅動(dòng)”，也成為研華位于昆山的制造基地向智能工廠(chǎng)進(jìn)化的核心推動(dòng)力。

在研華科技位于昆山的制造基地內，有一間特殊的房間，被稱(chēng)之為整個(gè)制造基地的“戰情室”。八塊大電子顯示屏實(shí)時(shí)呈現整個(gè)制造基地內三家工廠(chǎng)的現場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)況，各個(gè)產(chǎn)線(xiàn)、工位的生產(chǎn)效率、工時(shí)等數字報表，機臺設備的實(shí)時(shí)狀況，廠(chǎng)房車(chē)間內的溫濕度、環(huán)境指數，倉庫進(jìn)出物料的情況…… 所有工廠(chǎng)生產(chǎn)相關(guān)的數據，都可以在戰情室里隨時(shí)調用分析，監測整個(gè)工廠(chǎng)的生產(chǎn)狀態(tài)。

這里可以說(shuō)是工廠(chǎng)整體管理和營(yíng)運的靈魂。

戰情室定位為決策中心，隨時(shí)搜集與分析工廠(chǎng)生產(chǎn)運作的數據，讓工廠(chǎng)的環(huán)境、設備狀態(tài)可視化，并將數據實(shí)時(shí)呈現，方便管理者以此制定決策。除了戰情室內的屏幕外，分布于廠(chǎng)區、車(chē)間、倉庫、各個(gè)產(chǎn)線(xiàn)站點(diǎn)及工位出大大小小的顯示屏上，也都能實(shí)時(shí)看到相應生產(chǎn)數據，同時(shí)通過(guò)專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)企業(yè)app，也可以隨時(shí)手機等移動(dòng)設備上查看工廠(chǎng)實(shí)時(shí)數據。這樣一來(lái)，一旦有異常狀況發(fā)生，管理者能第一時(shí)間得到通知，及時(shí)處理。

以設備聯(lián)網(wǎng)及可視化作為起點(diǎn)，用數據讓工廠(chǎng)變“透明”，從而持續生產(chǎn)優(yōu)化流程，由數據驅動(dòng)企業(yè)生產(chǎn)效率提升，研華的智能工廠(chǎng)進(jìn)化之路由此開(kāi)始。據公司內部統計，自2015年整套戰情室系統導入全廠(chǎng)區以來(lái)，產(chǎn)品平均生產(chǎn)周期降低59%，同時(shí)提升員工生產(chǎn)力12%。

智能制造也不僅僅只是提出一些創(chuàng )新解決方案，而是要正真將這些智能解決方案在工廠(chǎng)生產(chǎn)線(xiàn)的各個(gè)場(chǎng)景中實(shí)現應用落地，才能真正拉動(dòng)工廠(chǎng)向智能化的創(chuàng )新。同時(shí)，隨著(zhù)生產(chǎn)過(guò)程越來(lái)越細分，反過(guò)來(lái)每個(gè)應用場(chǎng)景都可能滋生新的行業(yè)解決方案，并能復制到其他生產(chǎn)制造行業(yè)中去，形成全行業(yè)共同升級轉型的良性循環(huán)。

時(shí)代的鐘聲已經(jīng)緩緩敲響，未來(lái)已來(lái)，從工廠(chǎng)到農田，從生產(chǎn)到零售，從工作到生活，智能化已經(jīng)深入滲透每個(gè)領(lǐng)域，并由表及里改造每個(gè)行業(yè)，同時(shí)也正在重塑人類(lèi)的工作。

一座智能工廠(chǎng)的養成之路，或許是一個(gè)非常緩慢的過(guò)程，而革命性的技術(shù)創(chuàng )新與制造業(yè)的融合更是充滿(mǎn)挑戰，但潛在的收益無(wú)比巨大，能夠幫助企業(yè)尋求最優(yōu)的解決方案，應對積弊，創(chuàng )造價(jià)值。

?

研華PCBA板卡廠(chǎng)：數字化進(jìn)階 打造虛實(shí)融合的透明工廠(chǎng)

“過(guò)去工廠(chǎng)的設備是‘吃’電的，現在以及未來(lái)，設備將是‘吃’數據的?！?研華PCBA板卡廠(chǎng)協(xié)理劉永仁作了這樣一個(gè)形象的比喻。

2014年起劉永仁開(kāi)始擔任昆山板卡廠(chǎng)廠(chǎng)長(cháng)（2017年5月他升任為板卡廠(chǎng)協(xié)理），也在那一年，工廠(chǎng)開(kāi)始了全面的數字化升級轉型之路。

“一般工廠(chǎng)為了追求生產(chǎn)效益都有MOQ（Minimum?Order?Quantity，最小訂單量）的限制，但在我們所處的IoT產(chǎn)業(yè)，客戶(hù)的需求量往往不大且種類(lèi)繁多，PCBA工單很多都只有數片的需求，系統組裝連一臺的工單都有?！眲⒂廊式榻B。

研華自1983年成立以來(lái)，一直致力服務(wù)全球不同垂直領(lǐng)域的SI伙伴及KA客戶(hù)。因此，研華的產(chǎn)品形態(tài)一直都屬于“少量而多樣”。

“我們的工單在生產(chǎn)線(xiàn)上非常復雜，工程數非常多?！眲⒂廊收f(shuō)，這對于一般工廠(chǎng)而言很難想象，但是為了滿(mǎn)足這種少量多樣的彈性生產(chǎn)，也不得不失去一定的效率。一直以來(lái)，規模效率和產(chǎn)線(xiàn)彈性似乎是魚(yú)和熊掌難以兼得的兩面。很多大規模生產(chǎn)的工廠(chǎng)為了追求效率不得不犧牲彈性。但是，隨著(zhù)成本的上漲，以及對產(chǎn)品個(gè)性化、快速上市等需求的提升，原本的工廠(chǎng)作業(yè)狀態(tài)漸漸難以滿(mǎn)足。劉永仁也意識到，再不改變，很快就會(huì )面臨巨大的挑戰。

消滅“紙” 讓數據被“看見(jiàn)”

從傳統工廠(chǎng)向智能工廠(chǎng)進(jìn)階的過(guò)程中，以機器替代人力的自動(dòng)化升級往往是很多工廠(chǎng)會(huì )考慮的第一步。但對于少量多樣的個(gè)性生產(chǎn)，想要兼具彈性和效率，單靠自動(dòng)化并不夠。

“我們需要自動(dòng)化，但自動(dòng)化并不見(jiàn)得完全適合我們。而數據是未來(lái)的趨勢，我們第一步做的是數據可視化管理，讓散落在工廠(chǎng)各個(gè)角落的生產(chǎn)數據被‘看見(jiàn)’?！眲⒂廊收f(shuō)。

消滅“紙”是第一步。

從2014年開(kāi)始，板卡廠(chǎng)把所有制造的設備全面聯(lián)網(wǎng)，從而把所有生產(chǎn)的人、機、料、法、環(huán)的一些相關(guān)的數據全部做收集和分析。而在生產(chǎn)線(xiàn)上，很多看不見(jiàn)的東西，其實(shí)都是在管理上的盲點(diǎn)。

在具體的做法上，全廠(chǎng)導入MES（Manufacturing Execution System，制造企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程執行系統），做全廠(chǎng)數字可視化，利用信息技術(shù)聯(lián)網(wǎng)管理。MES是一套面向制造企業(yè)車(chē)間執行層的生產(chǎn)信息化管理系統，可以為企業(yè)提供包括制造數據管理、計劃排程管理、生產(chǎn)調度管理、庫存管理、質(zhì)量管理、人力資源管理、工作中心/設備管理、工具工裝管理、采購管理、成本管理、項目看板管理、生產(chǎn)過(guò)程控制、底層數據集成分析、上層數據集成分解等管理模塊，為企業(yè)打造一個(gè)制造協(xié)同管理平臺。

劉永仁指出，在導入智能化數字管理系統的同時(shí)，又要把人的經(jīng)驗寫(xiě)進(jìn)系統，人機有效交互，實(shí)現真正透明的數據化管理。

如今，進(jìn)入PCBA工廠(chǎng)的車(chē)間內，過(guò)去每個(gè)工人工位上貼滿(mǎn)的各種紙張（作業(yè)書(shū)、說(shuō)明書(shū)、流程單等），全部被一塊電子屏替代，所有的操作文檔全部可以實(shí)時(shí)下載，同時(shí)每一個(gè)環(huán)節上的生產(chǎn)狀況也實(shí)時(shí)被系統記錄。

“智慧工廠(chǎng)的第一步就是‘全面可視化’，以數字技術(shù)取代人工，讓現場(chǎng)看得見(jiàn)?！眲⒂廊手赋?，工廠(chǎng)變“透明”了，可以讓現場(chǎng)主管在第一時(shí)間做有憑有據的決策，同時(shí)也能有效杜絕現場(chǎng)的浪費。而這樣的網(wǎng)絡(luò )化數字化智能化技術(shù)，能讓少量多樣的生產(chǎn)兼具大量生產(chǎn)的效率，創(chuàng )造大效益。

打通系統 生產(chǎn)作業(yè)虛實(shí)結合

不過(guò)，僅僅“透明”是不夠的。對于一座智慧工廠(chǎng)而言，數據信息被“看到”只是第一步，實(shí)現各個(gè)信息系統之間的串連溝通，進(jìn)而深度挖掘數據價(jià)值是更關(guān)鍵的一步。

在研華昆山制造基地的制造執行系統（MES）框架中，主要有三大系統模塊，分別是管理生產(chǎn)流程的智能排程系統（APS），追蹤生產(chǎn)現場(chǎng)的生產(chǎn)管理系統（SFIS），以及管理物料的物料控制系統（MCS）。

通常而言，很多公司都有多個(gè)資訊系統，除了MES，其中ERP(Enterprise Resource Planning，企業(yè)資源計劃)系統是大部分企業(yè)都會(huì )使用的，通常用于訂單管理和財務(wù)管理。

“但很多公司的ERP和MES系統往往各自獨立，相互之間沒(méi)有連結起來(lái)。所以中間很多溝通都需要人工去做串連，會(huì )變得非常復雜，溝通成本很高?！眲⒂廊收f(shuō)。

其中，智能排程系統（APS，Advance Production Scheduling）尤為關(guān)鍵，被工廠(chǎng)的管理團隊視作如“脊椎”一般重要。

據介紹，APS原來(lái)的目的和作用就是協(xié)助生管做工廠(chǎng)生產(chǎn)工單的排布管理，幫助少量多樣生產(chǎn)形態(tài)的排程作業(yè)降低難度，減少人為作業(yè)部分。劉永仁介紹，在工廠(chǎng)生產(chǎn)中，工單排程是非常重要的關(guān)鍵因素，“如果把工廠(chǎng)看作一個(gè)人體，整個(gè)工單的排程就像人的脊椎骨，所有的人、機、料、法、環(huán)、文件，所有東西都是跟著(zhù)生產(chǎn)排程的需求去串起來(lái)的，最后滿(mǎn)足出貨?！?所以生產(chǎn)排程的變化會(huì )直接影響整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)的效率及產(chǎn)能。

過(guò)去傳統的工廠(chǎng)高度仰賴(lài)有經(jīng)驗的熟手來(lái)做工單排程，但隨著(zhù)規模漸漸變大，生產(chǎn)現場(chǎng)日益復雜，數千種產(chǎn)品完全仰賴(lài)人工經(jīng)驗排程的模式顯然不可行。

據了解，研華自2014年開(kāi)始推動(dòng)iFactory 計劃，同時(shí)將ERP/APS/MES做串連，讓訂單、工單、生產(chǎn)排程、物料管理、生產(chǎn)工藝、治工具、工序流轉、全面鏈接，以數據指導生產(chǎn)安排、過(guò)程控制，現場(chǎng)管理等環(huán)節，突破以往高度仰賴(lài)熟練工、技術(shù)員與資深管理人員的作法，大幅降低營(yíng)運成本。其中，APS作為一個(gè)新生系統，一方面與ERP溝通，獲取訂單、物料、出貨訊息等，另一方面與MES交換數據，查閱工廠(chǎng)的設備、人力、治工具資源明細等。

?“ERP總攬了訂單運營(yíng)的所有數據，而MES是制造現場(chǎng)信息流的匯聚點(diǎn)。在傳統工廠(chǎng)ERP與MES是獨立管理的，無(wú)法同頻互動(dòng)。APS的出現恰恰解決了這個(gè)問(wèn)題。APS系統幫助兩端系統完成了最后的對接。整個(gè)工廠(chǎng)的數據流和實(shí)物流在多平臺的共同作用下實(shí)現數據整合?！?/p>

打通各系統，填補系統間間隙，帶來(lái)的是直接的生產(chǎn)進(jìn)度管理上的收益。PCBA板卡生產(chǎn)周期從最初的9.5天直降到現在的3天以下。

“之前受困于系統間隙，ERP雖然很清楚訂單交期，物料采購這些重要信息，可是工廠(chǎng)的現場(chǎng)生產(chǎn)狀況卻不明了，而MES掌握生產(chǎn)現況的同時(shí)無(wú)法實(shí)時(shí)對接前線(xiàn)供需的快速變化。隨著(zhù)APS把天地線(xiàn)搭接通暢，生產(chǎn)進(jìn)度管理變得通暢透明且實(shí)時(shí)。以往需要業(yè)務(wù)、OP、SCM、采購、制造等，多單位反復進(jìn)行信息溝通的狀況被清除了，實(shí)物流和數據流被統一整合，物料從進(jìn)庫開(kāi)始就被感知，訂單轉工單后業(yè)務(wù)也能通過(guò)窗口看到工單實(shí)際運營(yíng)狀況和產(chǎn)能狀態(tài)，各制程段之間的模糊地帶被信息串聯(lián)消除，連生產(chǎn)異常的異常和出貨的實(shí)時(shí)也被充份掌控、管理?！眲⒂廊蔬M(jìn)一步解釋。

除了生產(chǎn)現場(chǎng)進(jìn)度的管理變得更為緊湊和無(wú)縫銜接外，這種系統間的虛實(shí)整合也在其他管理環(huán)節體現收益。比如，庫房的物料實(shí)現自動(dòng)盤(pán)點(diǎn)，制造生產(chǎn)串聯(lián)ERP生產(chǎn)完成后自動(dòng)扣帳，之前需要人力實(shí)現的核算由系統統統代勞，設備聯(lián)網(wǎng)互通，從異常報警到工時(shí)記錄，現場(chǎng)狀況轉變?yōu)樾畔?shí)時(shí)發(fā)送到各相關(guān)單位。

PCBA板卡廠(chǎng)向智慧工廠(chǎng)的進(jìn)化之路還在進(jìn)行中，在過(guò)去三四年的變革中，板卡廠(chǎng)在質(zhì)量提升、組織精進(jìn)以及生產(chǎn)系統智能化等領(lǐng)域都已經(jīng)有了不小的收效，整體效益提升了40% 以上。劉永仁表示，2015年以后，智能制造已成為顯學(xué)，傳統工廠(chǎng)的智慧轉型、變革已成為各個(gè)行業(yè)克不容緩的重要課題。研華在這個(gè)智能制造大潮流下也不會(huì )缺席，并且會(huì )以共創(chuàng )的模式與各領(lǐng)域的專(zhuān)家協(xié)同合作，加速智能制造的發(fā)展與共贏(yíng)。

系統廠(chǎng)：?做“接地氣”的智慧工廠(chǎng)

“最近訂單比較多，我們的工程師、管理人員，包括我自己都下到第一線(xiàn)去支援，同時(shí)也在這個(gè)過(guò)程中不斷發(fā)現生產(chǎn)線(xiàn)可以?xún)?yōu)化創(chuàng )新的地方?！毖腥A昆山系統廠(chǎng)協(xié)理莊再來(lái)十分注重產(chǎn)線(xiàn)流程的合理化，在他看來(lái)，一條彈性的、可實(shí)時(shí)優(yōu)化完善的生產(chǎn)線(xiàn)是打造智能工廠(chǎng)的前提。

系統廠(chǎng)早期一個(gè)月的產(chǎn)值約七八千萬(wàn)，現在則提高到約1.2億，但相比之下人員反而有所減少。這就得益于流程的合理化，同時(shí)再在此基礎上去做自動(dòng)化、智能化的應用，才是工廠(chǎng)真正需要的“接地氣”的智慧力量。

?打造一條彈性靈動(dòng)的生產(chǎn)線(xiàn)

?實(shí)時(shí)了解各個(gè)生產(chǎn)流程的狀況是讓優(yōu)化有據可循的基礎?！皯鹎槭摇钡膶?，讓所有的生產(chǎn)數據透明可視，就能從中發(fā)現很多以前忽視的問(wèn)題。

系統組裝廠(chǎng)的生產(chǎn)流程，從產(chǎn)品材料投入開(kāi)始，要經(jīng)過(guò)組裝、燒機、測試、包裝等一系列步驟。莊再來(lái)說(shuō)，他們早期從材料開(kāi)始生產(chǎn)到出貨往往需要5天是時(shí)間，以往也都不太清楚哪個(gè)環(huán)節是可以?xún)?yōu)化的，很多時(shí)候憑經(jīng)驗來(lái)調整。而現在生產(chǎn)數據的透明化起了很大的作用。

“通過(guò)生產(chǎn)過(guò)程的透明化，從前置到組裝所需的時(shí)間、組裝到測試所需的時(shí)間以及測試到包裝所需的時(shí)間都一目了然，我們當時(shí)就發(fā)現，組裝完之后，在測試階段的停留時(shí)間特別長(cháng)，往往要等十幾二十個(gè)小時(shí)，有的甚至一天?！鼻f再來(lái)說(shuō)，于是他們就意識到需要改善測試環(huán)節的效率，把測試時(shí)間縮短。

“大家就進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，把測試那一塊做了一些人機協(xié)調。通過(guò)一些改造，引入測試臺車(chē)，可以實(shí)現最多一個(gè)人同時(shí)測9臺機器，而我們早期是一個(gè)人測一臺機器，光在測試環(huán)節就需要20多個(gè)人?！鼻f再來(lái)介紹，現在通過(guò)數據透明的優(yōu)化以及人機協(xié)調生產(chǎn)，工廠(chǎng)從投入產(chǎn)出的時(shí)間縮短到了2.5天以?xún)?，效果十分明顯。

數據的透明化可以讓管理人員快速抓到整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的瓶頸，通過(guò)數字找到一個(gè)平衡點(diǎn)，快速調整優(yōu)化產(chǎn)線(xiàn)，而不再像以往那樣全憑經(jīng)驗來(lái)判斷。

此外，數據的透明化也有助于人員生產(chǎn)力的合力調配?！巴ㄟ^(guò)數字化的自動(dòng)連接，我們甚至可以追蹤到每一個(gè)人的生產(chǎn)力。我們設定一些KPI指標來(lái)管理，用數據來(lái)串聯(lián)，生產(chǎn)力也實(shí)現透明化，同樣對于優(yōu)化產(chǎn)線(xiàn)很有意義?！鼻f再來(lái)說(shuō)。

柔性生產(chǎn)，因地制宜的人機協(xié)作

莊再來(lái)指出，對于研華而言，如果要用機器來(lái)完全代替人工自動(dòng)化并不可行，因為那樣勢必將犧牲彈性，這并不適合研華少量多樣的生產(chǎn)模式。對此，系統廠(chǎng)的策略是，在可能自動(dòng)化且可以彈性應用的范圍內，盡量用人機協(xié)作的方式，而且這樣成本也比較容易控制。

比如，在系統廠(chǎng)，封箱打包的環(huán)節是全廠(chǎng)區負荷最重的部分，同時(shí)由于少量多樣化的訂單也意味著(zhù)封箱打包的尺寸也各不相同。這部分單靠人力或者單一的機器，都難以實(shí)現高效率?！拔覀兙透嚓P(guān)的合作廠(chǎng)商一起來(lái)設計自動(dòng)化應用方案，最終設計出這樣的機臺，可以全自動(dòng)完成一系列動(dòng)作——貼標簽、封箱、打釘。它知道是哪一個(gè)工單，自動(dòng)抓起來(lái)疊好。通過(guò)這樣的優(yōu)化，在封箱環(huán)節至少節省了三個(gè)人，但效率則提升了30%以上?！鼻f再來(lái)介紹，系統廠(chǎng)2016年成功導入自動(dòng)封箱機代替人工封箱作業(yè)，之后2017年又導入機械手臂自動(dòng)碼垛，在降低現場(chǎng)人員工作強度和人力精實(shí)方面有突出的成效，入庫區人員降低57%。

除此之外，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結合研華的ADAM系列傳感器產(chǎn)品，串聯(lián)生產(chǎn)中的各個(gè)環(huán)節，自動(dòng)收集生產(chǎn)過(guò)程中相關(guān)生產(chǎn)資訊，如ESD防護狀態(tài)、產(chǎn)品過(guò)站信息、螺絲防漏鎖系統等，這些細分的智能應用在具體的生產(chǎn)環(huán)節中能很好地落地，并起到很大的效率提升作用。

莊再來(lái)舉例，螺絲漏鎖一直是困擾系統組裝廠(chǎng)的一個(gè)痛點(diǎn)。因為人工操作難免會(huì )出現失誤漏鎖的狀況，而這些細小之處的疏漏很難被一下子發(fā)現。經(jīng)過(guò)研華自動(dòng)化團隊探索和驗證，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)ADAM、工業(yè)交換機、工業(yè)控制主機的串聯(lián)，與電動(dòng)螺絲機進(jìn)行連接，實(shí)時(shí)采集組裝線(xiàn)螺絲鎖附數量，并自動(dòng)與標準數量進(jìn)行對比，達到螺絲防漏鎖功能，有效提升品質(zhì)和效率。

此外，在人機協(xié)作方面，莊再來(lái)透露，下一步他們正在考慮導入一些小型的臂來(lái)協(xié)助生產(chǎn)小的產(chǎn)品，比如用于鎖螺絲等?！?0%以上的工作可以通過(guò)這些落實(shí)到細處的智能自動(dòng)化設備來(lái)完成，而人則去做剩下的精細的部分，這才是對的方向。人不是去做苦工，而是做決策的，這應該是一個(gè)未來(lái)的方向，可能接下去很長(cháng)一段時(shí)間都會(huì )按照這樣的模式走?！鼻f再來(lái)表示。

“窺一斑知全豹” 挖掘數據價(jià)值

（研華智能制造app，管理人員可隨時(shí)通過(guò)手機查看實(shí)時(shí)生產(chǎn)數據）

數據驅動(dòng)的價(jià)值已經(jīng)在工廠(chǎng)的生產(chǎn)流程、運營(yíng)管理中初步顯現。莊再來(lái)表示，下一步，要從更多維度去挖掘數據深層價(jià)值，來(lái)為工廠(chǎng)運營(yíng)、決策服務(wù)，不斷完善提升智能化水平。

“其實(shí)，每一個(gè)環(huán)節中的數據都可以反映出生產(chǎn)中不同層面的問(wèn)題?！鼻f再來(lái)強調，對于大數據的收集，一定要收集到一些真正有用的數字，然后再去做針對性的分析，從而才能改生產(chǎn)帶來(lái)真正的優(yōu)化。

對于研華少量多樣的產(chǎn)品形態(tài)，一千多種產(chǎn)品中，有的工序長(cháng)，有的工序短，所以利用收集生產(chǎn)數據作分析，然后再針對重點(diǎn)的數字做解決方案來(lái)實(shí)時(shí)調整產(chǎn)線(xiàn)平衡十分關(guān)鍵。

事實(shí)上，這么多年來(lái)，業(yè)界在談大數據的時(shí)候，也常常會(huì )提到“數據尸體”的概念。因為產(chǎn)生了洪流一樣的數據，如果沒(méi)有好的方式處理，依然是無(wú)效數據，甚至反過(guò)來(lái)產(chǎn)生負擔。因為數據迭代非?？?，從文本、音視頻、圖形現在已經(jīng)演變到汽車(chē)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )、基因等新型數據，加快數據處理的方式，也常為大數據時(shí)代的關(guān)鍵能力。而具體到工業(yè)生產(chǎn)制造的領(lǐng)域，能否利用數據分析，從而設計出有效的智能生產(chǎn)場(chǎng)景落地，才是真正有價(jià)值的。

“做智能化或者是自動(dòng)化工廠(chǎng)，也不是說(shuō)為了自動(dòng)而自動(dòng)，是真正要有效益?！鼻f再來(lái)說(shuō)，他十分鼓勵些工程師在線(xiàn)上協(xié)助生產(chǎn)，在這樣的過(guò)程中，可以發(fā)現更多的問(wèn)題，不斷改善生產(chǎn)流程。結合追蹤生產(chǎn)現場(chǎng)的生產(chǎn)管理系統（SFIS）所收集的生產(chǎn)數據，就可以針對不同的訂單產(chǎn)品，改造生產(chǎn)流程。

莊再來(lái)介紹，早期的生產(chǎn)流程一般是從組裝到測試再到包裝、出貨。但現在他們會(huì )針對某一些比較特殊的小的產(chǎn)品，把它改造成生產(chǎn)一條龍，可以實(shí)現當天就生產(chǎn)完畢并出貨完畢?！斑@樣就可以快速生產(chǎn)，達到彈性跟客戶(hù)的需求出貨。通過(guò)一些設備的改造測試以及自動(dòng)化的優(yōu)化，讓生產(chǎn)連接更緊湊、無(wú)斷點(diǎn)?！?/p>

?

機箱廠(chǎng)：信息技術(shù)與工業(yè)深度融合 重塑傳統工廠(chǎng)

?研華昆山基地的機箱制造廠(chǎng)與板卡廠(chǎng)、系統廠(chǎng)相比，屬于更為傳統的產(chǎn)業(yè)制造。走進(jìn)工廠(chǎng)，看到大機器、大規模的“重工業(yè)”生產(chǎn)場(chǎng)景，看上去似乎和智慧工廠(chǎng)的距離還有點(diǎn)遠。但是過(guò)去的一年這些“重型大家伙們”經(jīng)歷了一番智能化的轉變。

機箱廠(chǎng)主要制程包括沖壓、板金加工、烤漆以及組裝，一直以來(lái)，不管是在設備或是各項信息的自動(dòng)化與智能化程度相對比較低。但自去年以來(lái)，他們越來(lái)越意識到向智能化轉型迫切性。

“漸漸地，我們發(fā)現，如果只是仰賴(lài)過(guò)去的技術(shù)與工藝改善，已經(jīng)有點(diǎn)捉襟見(jiàn)肘了?！?研華機箱廠(chǎng)協(xié)理劉志騰介紹，盡管過(guò)去幾年來(lái)，工廠(chǎng)通過(guò)內部在生產(chǎn)技術(shù)以及工藝流程方面的精進(jìn)，產(chǎn)能表現方面依舊勢頭良好，但在人力和材料成本不斷上漲的背景下，他們還面對著(zhù)產(chǎn)能形態(tài)發(fā)生變化的挑戰。具體來(lái)說(shuō)，工廠(chǎng)面臨產(chǎn)品多樣化以及生產(chǎn)復雜化的狀況越來(lái)越明顯，而且訂單需求更為急迫，需要工廠(chǎng)有快速應變能力。

“從接單到現場(chǎng)的反應包括資料準備、串接要非常緊密，如果中間的信息僅靠人力傳遞，沒(méi)有辦法做到?！被诖?，工廠(chǎng)從去年開(kāi)始思考如何通過(guò)智能制造的轉型，全面提高工廠(chǎng)生產(chǎn)作業(yè)以及管理的運行效率。機箱廠(chǎng)把2017年定為工廠(chǎng)的“智能化元年”。

?潛入深層做改變

?“我們必須潛入深層去做改變?！眲⒅掘v坦言，對于工廠(chǎng)生產(chǎn)管理和流程工藝上，過(guò)去他們所作的改善，大多都是針對生產(chǎn)活動(dòng)中的表層現象進(jìn)行糾正和調整，但如果要追求更進(jìn)一步的升級跟進(jìn)化，就要運用感知與通信技術(shù)，潛入深層進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程的動(dòng)態(tài)與信息跟蹤，通過(guò)新一層的認知，建立更高效的生產(chǎn)制造執行系統。

盡管導入智能化體系的時(shí)間是最晚的，但是機箱廠(chǎng)的轉型速度很快。

2017年開(kāi)始，工廠(chǎng)把設備跟生產(chǎn)動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行串聯(lián)，通過(guò)機臺聯(lián)網(wǎng)及生產(chǎn)執行系統 (MES)，讓整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的信息可視化，提高工廠(chǎng)的生產(chǎn)靈活性跟資源利用率。

其中設備的部分，主要通過(guò)一些IoT模塊以及外設傳感器，來(lái)使其實(shí)現聯(lián)網(wǎng)，設備可以實(shí)時(shí)采集生產(chǎn)數據，獲得設備稼動(dòng)狀態(tài)。在模/治/工具的部分，則利用RFID的應用，來(lái)達到生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)識別、獲取與記錄數據的功能。

通過(guò)采集機臺相關(guān)運行數據并串聯(lián) MES 實(shí)時(shí)生產(chǎn)資料，機箱廠(chǎng)以“軟硬整合”的方式驅動(dòng)突破與進(jìn)化。過(guò)去一年來(lái)的智能化改造中，機箱廠(chǎng)已經(jīng)在“沖壓”、“點(diǎn)焊”、“烤漆”三個(gè)制程導入MES智能化專(zhuān)案，其中包含設備監控、流程管理、實(shí)時(shí)生產(chǎn)力等功能模塊，可以實(shí)現“設備綜合稼動(dòng)監控”、”生產(chǎn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)追蹤”、”生產(chǎn)信息有效鏈接”、”預防保養計劃管理”等管理功能。

以沖壓制程為例，過(guò)去當某個(gè)產(chǎn)品在沖壓制程生產(chǎn)中是，很多實(shí)時(shí)指導其確切的生產(chǎn)情況，因為一個(gè)產(chǎn)品在沖壓制程中可能就有十幾個(gè)工序，如果要想知道這個(gè)產(chǎn)品加工到哪一個(gè)工序，預計什么時(shí)候可以產(chǎn)出，就一定要到現場(chǎng)去找到產(chǎn)品，才能夠確定?，F在，實(shí)現了聯(lián)網(wǎng)的設備可以自動(dòng)采集生產(chǎn)計數，實(shí)現產(chǎn)品在各個(gè)生產(chǎn)工序的完成量實(shí)時(shí)上傳，就能有效的掌控每一筆在制工單的生產(chǎn)進(jìn)度，以及具體的預計完成時(shí)間。

劉志騰透露，機箱廠(chǎng)2017年的產(chǎn)能對比2016年成長(cháng)了近30%。這是通過(guò)IT技術(shù)，讓生產(chǎn)活動(dòng)中的所有信息實(shí)現可視化管理帶來(lái)的初步效應。

不過(guò)，他認為，上述這些都還只是起步，“如果要驅動(dòng)開(kāi)創(chuàng )性的加速變革，就必須要通過(guò)系統之間的信息相互關(guān)聯(lián)，建立精準、實(shí)時(shí)、高效的數據互聯(lián)體系?！边@是他們下一階段要進(jìn)一步推進(jìn)的。

人、機、數據、系統 深度互聯(lián)協(xié)作

在具備了基本的智能化基礎之后，工廠(chǎng)開(kāi)始從數據與信息中進(jìn)行探討與認知，并開(kāi)始規劃下一階段的挑戰與變革。

“2018年，我們會(huì )讓所有系統信息在整個(gè)工廠(chǎng)運作管理流程中實(shí)現相互關(guān)聯(lián)，提高工廠(chǎng)直接與間接單位的整體運作效能?！眲⒅掘v透露工廠(chǎng)的下一步變革則需要更深層次的信息數據技術(shù)與工業(yè)的交融互聯(lián)。

通過(guò)質(zhì)量信息、MES信息、SAP訂單需求、設備OEE等的系統信息互相聯(lián)結，可以實(shí)現各項智能提醒功能，挖掘工廠(chǎng)生產(chǎn)以及管理的精進(jìn)空間，更精準地進(jìn)行工作任務(wù)的安排，提高各項計劃的準確性跟可執行性。劉志騰說(shuō)，2018年，他們要持續通過(guò)信息精煉以及串聯(lián)，深化工廠(chǎng)的智慧化管理能力。機箱廠(chǎng)下一階段的目標是提升7%的工廠(chǎng)人力成本效益。

而且，工廠(chǎng)中的信息應用，也不應該只局限在單一層面，必須要通過(guò)不同層面之間的整合鏈接，才能讓信息流形成最大的價(jià)值體系。

比如，接下去工廠(chǎng)計劃在鈑金制程導入MES，實(shí)現機構件全制程的MES管理。因為鈑金制程的生產(chǎn)型態(tài)相較于沖壓而言是“絕對性的少量多樣化”。目前工廠(chǎng)的自動(dòng)化、智能化團隊正在規劃利用信息化系統，整合生產(chǎn)排程以及料件所需的刀具規格，感知前一制程的加工進(jìn)度，自動(dòng)分析運算，動(dòng)態(tài)分配指定每一臺機器的生產(chǎn)加工順序。劉志騰預計，板金制程的MES導入，可以再提升生產(chǎn)力6%，設備有效稼動(dòng)提升8%，同時(shí)生產(chǎn)L/T再縮短1天。

劉志騰指出，如果要成功地從傳統制造模式轉型，必須通過(guò)自動(dòng)化生產(chǎn)方案的幫助，但因為產(chǎn)品少量多樣化的原因，一般的自動(dòng)化生產(chǎn)模式并不一定適用。所以人機協(xié)作的方案將是其實(shí)現智能化的主要模式。

智能制造的“十字路口”

在這個(gè)數字化的快速轉型期，當代傳統制造業(yè)和工廠(chǎng)亟待重構，“智能工廠(chǎng)”成為工業(yè)轉型的重要助力。

IDC國際數據公司的統計顯示，近年來(lái)，數字化轉型已在中國制造業(yè)達成高度共識。有84.9%的受訪(fǎng)企業(yè)表示，他們正在進(jìn)行數字化轉型，尤其是利用數字化技術(shù)和能力來(lái)驅動(dòng)組織商業(yè)模式創(chuàng )新和商業(yè)生態(tài)系統重構，引領(lǐng)他們走向智能制造。IDC預計，到2020年，中國40%的制造企業(yè)將通過(guò)供應鏈、工廠(chǎng)運營(yíng)、產(chǎn)品與生命周期間的集成獲得新的商業(yè)價(jià)值。

但工業(yè)4.0非一己之力。在傳統價(jià)值鏈下，企業(yè)是生產(chǎn)過(guò)程的核心，與供貨商、經(jīng)銷(xiāo)商和客戶(hù)之間以產(chǎn)業(yè)鏈上下游的模式相連接。而在工業(yè)4.0網(wǎng)絡(luò )下，客戶(hù)需求是生產(chǎn)過(guò)程的核心，以此為基礎組織和設計公司、供貨商、經(jīng)銷(xiāo)商、企業(yè)、售后服務(wù)機構、金融機構等多方參與者的加入，形成平臺式的網(wǎng)絡(luò )連接模式。工業(yè)4.0需要新的生態(tài)圈，需要工業(yè)企業(yè)打破組織的邊界，與其合作伙伴互聯(lián)互通。

研華針對工業(yè)4.0智慧工廠(chǎng)的進(jìn)化之路規劃了四個(gè)階段式的“導入藍圖”——

第一步，實(shí)現自動(dòng)化與省力化，即工業(yè)3.0時(shí)代，強調機器的自動(dòng)化。運用機器視覺(jué)、機器人、自動(dòng)導引車(chē)（AGV），減少對人力的依賴(lài)并實(shí)現精實(shí)生產(chǎn)。

第二步，設備聯(lián)網(wǎng)及數據采集，即透過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及傳感器，可以實(shí)時(shí)采集并傳送數據，設備本身狀態(tài)、生產(chǎn)過(guò)程的數據、生產(chǎn)現場(chǎng)環(huán)境數據的數據，都可以被收集，不再需要透過(guò)人力作業(yè)進(jìn)行數據紀錄。

第三步，MES整合應用與可視化，即將機臺與生產(chǎn)信息通過(guò)MES制造生產(chǎn)執行系統整合應用，顯示實(shí)時(shí)的工廠(chǎng)生產(chǎn)狀態(tài)，實(shí)時(shí)進(jìn)行信息分析及可視化呈現，以?xún)?yōu)化生產(chǎn)流程。

第四步，大數據分析及預防維護，即將信息實(shí)時(shí)傳送到云端進(jìn)行大數據分析，這些數據可以預測出工廠(chǎng)貨料預備，甚至是與上下游廠(chǎng)商的更緊密合作可能?？梢蕴岣呱a(chǎn)力，優(yōu)化進(jìn)貨及庫存管理，并減少維修成本。

這其中，數據是最大的概念。

因為，智能工廠(chǎng)不僅生產(chǎn)產(chǎn)品，更生產(chǎn)“數據”。對于生產(chǎn)數據的善加儲存、處理并進(jìn)行數據分析，可以協(xié)助管理者實(shí)時(shí)掌握生產(chǎn)狀況，并通過(guò)數據還原現場(chǎng)、優(yōu)化流程；而工廠(chǎng)戰情中心將讓工廠(chǎng)的環(huán)境、設備、生產(chǎn)數據可視化，管理階層使用數據來(lái)驅動(dòng)決策行為。

在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)越來(lái)越多的解決方案的推動(dòng)下，新型工廠(chǎng)實(shí)現互聯(lián)和數據驅動(dòng)已是大勢所趨。而轉型的過(guò)程勢必是漫長(cháng)而艱難的，需要跨越許多障礙。除了網(wǎng)絡(luò )信息、硬件設備之外，工廠(chǎng)中的員工也是工廠(chǎng)變革需考慮的重要挑戰因素。在工業(yè)4.0，不僅僅是工廠(chǎng)的進(jìn)化，工人更需要和造運營(yíng)同步進(jìn)化。而當前，在數字化時(shí)代的物聯(lián)網(wǎng)平臺下，只有人機充分協(xié)作，智能工廠(chǎng)才能有效運轉。在勞動(dòng)密集型工作崗位能引進(jìn)“智能”解決方案，提升工廠(chǎng)整體員工的技術(shù)水平，為員工打造更為高效、舒適的人性化工廠(chǎng)，是技術(shù)之外，智能工廠(chǎng)承諾踐行的關(guān)鍵。研華在工廠(chǎng)智能化的實(shí)踐中也充分體會(huì )到打造制造生態(tài)網(wǎng)絡(luò )中人、機、生產(chǎn)系統之間的協(xié)作的重要性，這樣將在很長(cháng)一段時(shí)間內符合未來(lái)制造業(yè)少量多樣化的生產(chǎn)模式。

此外，需要注意的是，數字化和網(wǎng)絡(luò )化串聯(lián)帶來(lái)的效益很大，但是也有些新的問(wèn)題在出現。海量數據開(kāi)始充斥整個(gè)工廠(chǎng)，設備監控OEE、設備預防保養PMS、生產(chǎn)執行MES、環(huán)境與能耗監控EMS、經(jīng)營(yíng)績(jì)效指標管理FIMS，這些林林總總的數據無(wú)一不細不繁；生產(chǎn)數據應用已成為每個(gè)制造行業(yè)要攻堅的重要課題。而智能化的目地是用數據簡(jiǎn)化并取代部份不必要的人工操作，讓信息和數據自動(dòng)運算、分析與回饋，提供更有價(jià)值，實(shí)時(shí)并有前瞻性的管理訊息，讓管理決策更容易。同時(shí)，謹慎保護自己的數據資產(chǎn)，注重數據質(zhì)量與監管，在對于智能工廠(chǎng)同樣是至關(guān)重要的課題。

一切都在循序漸進(jìn)中，全行業(yè)都站在智能制造的“十字路口”，變革已經(jīng)開(kāi)始，我們既要仰望星空，更需腳踏實(shí)地。