制造企业数字化制造转型探究——从“经验制造”到“数字智造”

制造企业数字化制造转型探究——从“经验制造”到“数字智造”

徐韶华

成都四威高科技产业园有限公司  四川成都  611731

摘要：本文针对公司数字化制造能力现状，以核心产品为例，对公司数字化制造能力规划与落地实施思路进行了阐述，并从工艺数字化、决策辅助化、装备自动化、信息集成化、过程可视化等方面提出了规划落地举措，加快推动公司数字化转型更好、更精准的实现，为公司从以人为主的“经验制造”向基于数据辅助决策的“数字智造”发展提供借鉴。

关键词：数字化转型辅助决策

1数字化制造能力现状

近几年来，公司一直坚持由“制造企业”向“智造企业”转型，并开展了系列信息化建设和数字化制造试点与推广工作，先后建成了“数字化柔性制造单元”、“面向离散型制造企业的精益生产管理系统”、“面向离散型制造企业的高效物流仓储系统”等，制造能力取得了较大幅度提升，在工艺设计、计划管理、设备效能提升、质量管理和生产过程管控等方面提升显著。然而，对标自身科研生产业务开展需求和国内外先进同类型企业，公司当前仍以传统制造模式为主，劳动力密集，数字化水平较低。

1.1 数字化工艺设计基础薄弱

经过多年发展，公司内部引进了CAPP、MasterCAM等CAM软件与开目PDM软件，构建了成熟的针对二维图纸的工艺设计能力。而产品工艺文件主要也是针对二维图纸的工艺流程，颗粒度相对较粗；工艺人员工艺设计能力主要集中在点上的问题，主动性的工艺设计能力相对薄弱。在现场指导方面，主要以工艺人员与操作人员面对面讨论为主，工艺数据大部分由操作人员人工记忆或反馈；工序物料是任务达到现场后，由操作人员自行准备；此外，检验环节由检验人员根据图纸和工艺要求，按照自己理解完成尺寸检验。

1.2 精细化的计划管理起步晚

公司针对产品计划管理制订了多项有效措施，如通过APS系统辅助计划排程、计划颗粒度精细到工序等，但是由于产品特性及基础数据的缺失，仍以人工经验排程为主，插单频繁，计划扰动程度较大，以人工调度模式为主，计划准确性和预见性不足，导致计划可实现性不高。

1.3 设备效能发挥不充分

当前加工设备以单机作业为主，设备效能不高。如数铣环节，其中70%以上为单机作业设备，且大部分数控设备软硬件配置不足（超过50%），不具备数字化升级改造的条件。由于新产品结构的多样性，单机操作需要花费大量的时间准备工装夹具，设备停机时间较长，运行效率低于40%。另外，由于任务分批下达的情况较多，也浪费了大量的重复准备工装、调试程序的时间，因此现有作业模式严重拉低了计划完成率和工时产出，也没有完全发挥设备和人员的有效作用，若继续增加新设备和操作人员，并不能从根本上解决产品的加工瓶颈问题，也会浪费更多的资源。

1.4 质量管理方式落后

当前主要采用人工记录、纸质单流转的方式，并经检验人员判断，原始记录表存档后与实物脱节，追溯主要依靠人工“盘点”方式进行，耗时长、效率和准确性较低。同时，根据当前已接收到的明确要求，产品每件都有专门的序列号，需要实现单件全过程追溯，满足同图号不同批次间借用的批次追溯。

2规划与落地实施举措

为了确保公司数字化制造能力规划落地，公司以《GB/T39116—2020智能制造能力成熟度模型》标准为总体指导，结合公司2023-2025年发展规划、十四五数字化转型规划等发展规划，参考《GB/T 37393-2019 数字化车间 通用技术要求》的相关要求，从工艺数字化、决策辅助化、装备自动化、信息集成化、过程可视化五个方向开展产品数字化生产线建设。

2.1 工艺数字化

面向工艺设计，提供数字化的工艺设计能力。推广结构化工艺，构建基于三维模型、MBOM的数字化工艺设计能力，应用匹配“装备自动化、过程可视化、信息集成化、决策辅助化”的数字化制造工艺；设计工序MBOM，结合工序级计划排程，识别并指导、辅助物料提前齐套；研究基于三维模型的制造与检测工艺，指导装配和检测作业，减少低价值劳动、摒弃无价值劳动。

2.2 决策辅助化

面向计划与调度，实现精细化计划排程。针对计划管控方面的差距与不足，构建基于数据辅助决策的生产排程与决策辅助能力。借助APS系统，依托数据采集和特征识别，构建APS辅助排程能力；并结合工艺设备和生产计划的上线管理，识别、分析、预警关键路径和瓶颈工序，围绕关键路径和瓶颈工序开展拉式流动生产。

2.3 装备自动化

面向生产作业和仓储配送，提供自动化作业、仓储与配送。围绕制造能力和产能提升，分析工艺流程，填补空白能力，强化瓶颈能力，并基于自动化技术，提高自动化装备普及率，在物流、仓储、部分加工及检测工序等环节实现自动化作业模式。进一步建设推广FMS柔性制造单元，并基于自动测量系统、自动测量技术等，逐步实现自适应加工；基于AGV实现工序间的物料自动化配送；基于WMS仓储管理系统，实现库房、线边库引导性物料齐套；在钳装、钳工、检验等工位研究半自动化/

自动化辅助作业装备。

2.4 信息集成化

基于业务流程，构建生产信息集成的信息化框架。针对信息集成与应用，强化基于信息集成的数字化管控能力。完善基础网络软硬件配置，同时基于RFID等相关技术，依托智能管控系统、总控系统等，将客户订单、生产计划、产品齐套、物资采购、物流仓储、生产执行、质量控制、设备监控等全流程各环节打通，基于数据分析支持各环节业务开展。

2.5 过程可视化

基于数据应用实现全过程可视化作业模式。针对生产过程管控需求，推动生产过程的透明化展示（位置、加工状态、质量信息等）与管控：为产品提供具备编码的周转盒，并建立线边物料周转架，全过程精准查找与追溯产品；通过增设数据采集硬件、传感器或系统集成等方式，自动采集过程数据，并与任务绑定；通过数控切削设备和热加工设备、质量检测系统等设备互联互通及数据采集等方式，实时采集机床运行信息、加工任务的自动开工、完工、加工数量、加工时间以及工艺参数等数据，并提供给MES系统，在MES系统中实现零件的自动开工、送检、完工、加工数量、加工时间以及工艺参数等信息和流程状态管理。

3结语

数字化制造能力是制造企业未来发展的核心竞争力，数字化转型是关乎制造企业发展的长期性、战略性、生存性任务，公司持续提升数字化工艺设计技术水平，决策过程由经验向数据辅助变革，大力推广自动化装备应用，实现过程信息集成可追溯和生产过程透明可视，才能更好、更精准的实现公司数字化转型，为公司制造能力全面提升打下坚实基础。

参考文献

1. 国家标准化管理委员会《GB/T39116—2020智能制造能力成熟度模型》 2021.05

2. 国家标准化管理委员会《GB/T 37393-2019 数字化车间 通用技术要求》 2019.05

3. 国家发展和改革委员会《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》 2021.03

4.  国务院发展研究中心《传统产业数字化转型的模式和路径》2018.03