項(xiàng)目過程中調(diào)研過很多企業(yè),對于企業(yè)的業(yè)務(wù)內(nèi)容、痛點(diǎn)以及需求大致有一些了解,匯總起來基本上可以匯總概況:制造型企業(yè)信息化的三駕馬車,PDM、MES與ERP,三者的順序是ERP、MES、PDM,但是由于許多制造業(yè)本身并沒有太多的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),所以PDM許多企業(yè)的訴求并不太旺盛,但是由于MES又需要有結(jié)構(gòu)化的工藝,造成了現(xiàn)在MES系統(tǒng)基本上自帶工藝編寫模塊。所以對于大部分企業(yè)來講MES+ERP基本上是夠用的,其他的信息化系統(tǒng)只是在這兩個(gè)大的信息化領(lǐng)域當(dāng)中點(diǎn)對點(diǎn)的完善,比如至今我仍然任務(wù)APS應(yīng)該是ERP的一個(gè)小插件,QMS應(yīng)該是對于MES質(zhì)量管理模塊的補(bǔ)充。如下圖所示,企業(yè)信息化建設(shè)比較全面的架構(gòu)圖,許多功能隱約會(huì)含在ERP與MES、PDM當(dāng)中,但是對于比較大的企業(yè),我們還是建議專業(yè)的軟件做專業(yè)的事情,可以將簡單的功能體現(xiàn)在三駕馬車之上,但是如果功能太復(fù)雜還是需要另起門戶。

“三駕馬車”只是滿足了企業(yè)的基本需求,但仍然會(huì)產(chǎn)生大量的需求,畢竟由儉入奢易、由奢入儉難,有了信息化的支撐則會(huì)思考更高階的工具,基于此則智能工廠、智能制造的概念映入眼簾,根據(jù)GPT搜索獲知:


關(guān)于智能制造、智能工廠的定義兩個(gè)的答案基本上驚人的類似,基本上都是利用大數(shù)據(jù)、人工智能、IOT等科技來重點(diǎn)突破工廠管理當(dāng)中的某一個(gè)需求,比如設(shè)備數(shù)據(jù)采集監(jiān)控、質(zhì)量數(shù)據(jù)分析、預(yù)防性維護(hù)、個(gè)性化定制等,但是并沒有提及流程塑造、業(yè)務(wù)梳理,因?yàn)橹悄苤圃炫c智能工廠的定義本身就已經(jīng)摒棄了信息化的部分,但是信息化是是這些的基礎(chǔ),如果沒有信息化這些將會(huì)變成單點(diǎn)的應(yīng)用,只是對業(yè)務(wù)提供部分幫助,沒有辦法實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的有效聯(lián)動(dòng),比如質(zhì)量分析缺少業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),設(shè)備預(yù)測性維護(hù)即使觸發(fā)也沒有辦法及時(shí)更改訂單的工藝路線,從而繞過故障設(shè)備。
根據(jù)e-works對數(shù)字化/智能化轉(zhuǎn)型的建設(shè)方向統(tǒng)計(jì),其中方向比較明確的也是MES系統(tǒng),基本上也在數(shù)據(jù)層面論證了一個(gè)基本的認(rèn)知:MES系統(tǒng)是信息化支撐工廠管理的核心,因?yàn)閿?shù)據(jù)高于MES系統(tǒng)實(shí)施的有兩個(gè),一個(gè)是新建數(shù)字化、智能工廠,另外一個(gè)是對老工廠進(jìn)行數(shù)字化、智能化改造,兩者的建設(shè)方向都不是特別明確,甚至可以理解為其中部分包含了MES實(shí)施。

MES之后比較受重視的方向則是設(shè)備數(shù)據(jù)采集(SCADA),也可以稱之為IOT、MDC等,個(gè)人在最近幾年工廠管理的項(xiàng)目當(dāng)中遇到的,幾乎都是設(shè)備數(shù)據(jù)采集+MES系統(tǒng)在一起的,基本上乙方也會(huì)將數(shù)據(jù)采集打包在整體的方案當(dāng)中,在設(shè)備數(shù)據(jù)量不大的情況下,這種解決方案無可厚非,但是如果設(shè)備采集點(diǎn)位比較多,一般還是建議與MES系統(tǒng)劃清界限。做設(shè)備數(shù)據(jù)采集項(xiàng)目縱然不能實(shí)現(xiàn)給設(shè)備下達(dá)運(yùn)行指令的目的,但是通過設(shè)備數(shù)據(jù)查看一些設(shè)備OEE,也能夠直接節(jié)約設(shè)備運(yùn)行成本,也能夠及時(shí)通過設(shè)備空轉(zhuǎn)時(shí)間了解生產(chǎn)節(jié)拍、物料配送的一些問題,而且不需要對生產(chǎn)流程大動(dòng)干戈,這也是最近幾年開始流行的原因。不過設(shè)備數(shù)據(jù)采集項(xiàng)目門檻不高,如果能夠采集大家都可以通過設(shè)備通訊協(xié)議進(jìn)行采集,如果采集不了只有設(shè)備廠商才有膽量去動(dòng)設(shè)備,另外門檻不高的原因在于離散裝備行業(yè)的數(shù)據(jù)量不大,對于平臺(tái)的性能要求一般,如果是幾萬臺(tái)設(shè)備、幾百萬的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)位,數(shù)據(jù)采集的門檻馬上會(huì)提升上來。

每一家工廠的業(yè)務(wù)與痛點(diǎn)都不相同,但是概括起來大的方面都是一致的,諸如對于燈塔工廠意義的描述那樣:持續(xù)推進(jìn)精益改善,實(shí)現(xiàn)透明工廠,通過數(shù)據(jù)洞察驅(qū)動(dòng)企業(yè)的業(yè)務(wù)運(yùn)營與決策,采集和分析工業(yè)大數(shù)據(jù),開發(fā)智能互聯(lián)的創(chuàng)新產(chǎn)品,并推進(jìn)預(yù)測性維護(hù)服務(wù),催生了新的商業(yè)模式,被視為第四次工業(yè)革命的領(lǐng)路者,成為創(chuàng)新變革的工業(yè)表率。

將上述的生產(chǎn)效率、敏捷性、快速上市、定制化與資源浪費(fèi)等幾個(gè)大的KPI進(jìn)行拆解,則會(huì)有很多提升方向。雖然可以迅速提升某業(yè)務(wù)的效率,但是論其重要性,與MES系統(tǒng)不可同日而語,因?yàn)镸ES系統(tǒng)是對于生產(chǎn)管理方式、業(yè)務(wù)流程的重塑,當(dāng)管理出了問題,十個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用也挽回不了損失。

所以如果出現(xiàn)某個(gè)領(lǐng)導(dǎo)說他們要建智能工廠,要進(jìn)行數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型,但倘若你發(fā)現(xiàn)他們還沒有實(shí)施ERP或者M(jìn)ES,那么這種人需要離他遠(yuǎn)點(diǎn),因?yàn)樗€正處于被培訓(xùn)的階段,真正開始項(xiàng)目會(huì)遙遙無期,因?yàn)橐粋€(gè)項(xiàng)目的成功落地,除了概念的科普之外,是需要有一些因素在支撐,比如政策要求、企業(yè)業(yè)務(wù)痛點(diǎn),我們在做售前的階段可以適當(dāng)擴(kuò)大描述,但是創(chuàng)造不了真正的剛需。當(dāng)企業(yè)有MES系統(tǒng),而且有強(qiáng)烈的升級(jí)改造意愿與剛性需求,但是發(fā)現(xiàn)需求是零零散散不成體系,建設(shè)方向有很多但不知道如何整合。ISA95是一個(gè)可以用于指導(dǎo)任何工廠信息化建設(shè)的框架,能夠?qū)F(xiàn)有的業(yè)務(wù)需求與建設(shè)方向迅速歸攏,將點(diǎn)對點(diǎn)的優(yōu)化方向整合為工廠的整體解決方案。

ISA95本身主要用于企業(yè)和控制系統(tǒng)之間集成的,如GPT對于ISA95框架的定義。工廠信息化建設(shè)目前已經(jīng)演化成了裝備層、控制層、管理層與決策層,如上圖所示。
其中裝備層主要指的是機(jī)床、生產(chǎn)設(shè)備、AGV、機(jī)器視覺;
控制層主要指的是SCADA、IOT、MDC/DNC;
管理層主要指的是MES、QMS、EAM;
決策層主要指的是以ERP為核心的管理。
根據(jù)這幾個(gè)層次的劃分,基本上所有工廠的業(yè)務(wù)都涵蓋在其中,所以根據(jù)ISA95梳理業(yè)務(wù)的需求,整合零散的建設(shè)方案再合適不過。

所以與其堆砌一大堆智能工廠或者智慧工廠的概念應(yīng)用,倒不如將ISA95去拆解,分析每一個(gè)層級(jí)都有哪些可以建設(shè)的方向,而且每一個(gè)層級(jí)的提升方向其實(shí)是可以被窮舉的,因?yàn)楫吘鼓軌驊?yīng)用的技術(shù)就是那幾種,而且能夠優(yōu)化的方向其實(shí)就是幾類,如生產(chǎn)的自動(dòng)排產(chǎn)、質(zhì)量AI質(zhì)檢、質(zhì)量關(guān)聯(lián)分析、設(shè)備預(yù)測性維護(hù)、物流自動(dòng)配送等,另外還有對產(chǎn)生的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的利用。

目前有幸參加到了一個(gè)工廠的智能化、數(shù)字化升級(jí)的項(xiàng)目中,不敢說是工廠升級(jí)的天花板,但是至少在中國層面上也可以算是獨(dú)樹一幟,客戶由于初期預(yù)算比較充足,對于工廠的改造充滿了想象力,提出了非常多的方向,且非常零散,前期編寫任務(wù)數(shù)、申報(bào)書,匯報(bào)的過程中非常容易讓人感覺到凌亂,其中既有機(jī)器視覺、控制升級(jí),又有大數(shù)據(jù),同時(shí)還有低代碼、微服務(wù)等內(nèi)容。所以在匯總藍(lán)圖的時(shí)候非常艱難,最后經(jīng)過反復(fù)討論一致認(rèn)為還是需要一個(gè)主干將所有的應(yīng)用串聯(lián)起來,一種是通過生產(chǎn)流程去串聯(lián),比如計(jì)劃、生產(chǎn)、執(zhí)行、保障、決策等,但是這種串聯(lián)方式會(huì)失去層次感,而且本次項(xiàng)目并不包含流程梳理,該企業(yè)的ERP、MES等也都非常完善;所以只能通過信息化建設(shè)的框架來整理,但是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)只能覆蓋到技術(shù)層面,比如技術(shù)中臺(tái)、微服務(wù)等,沒有辦法延伸到設(shè)備領(lǐng)域,最終還是選擇了ISA95的主干去串聯(lián)整個(gè)項(xiàng)目的業(yè)務(wù)應(yīng)用。

整個(gè)項(xiàng)目層次的劃分分為設(shè)備、控制、單機(jī)、數(shù)據(jù)、應(yīng)用等幾個(gè)層次:
設(shè)備:根據(jù)業(yè)務(wù)需要加入大量傳感器,比如流量計(jì)、自動(dòng)控制閥門、溫度計(jì)等;同時(shí)加入了大量的機(jī)器視覺,識(shí)別生產(chǎn)過程中的質(zhì)量問題;
控制:由于設(shè)備層的更新,會(huì)加入大量的自動(dòng)控制元器件,所以在控制程序與硬件都需要升級(jí);
單機(jī):生產(chǎn)主機(jī)之前操作是由人工點(diǎn)擊控制,需要升級(jí)為將人工控制的程序以打包的形式由系統(tǒng)進(jìn)行控制;而且系統(tǒng)會(huì)將人工經(jīng)驗(yàn)固化,根據(jù)生產(chǎn)的表現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整控制模式;
數(shù)據(jù):本次會(huì)將所有產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚、管理,同時(shí)將經(jīng)常提及的微服務(wù)、大數(shù)據(jù)、低代碼等注入到這個(gè)層級(jí);
應(yīng)用:根據(jù)業(yè)務(wù)需求,建設(shè)企業(yè)的業(yè)務(wù)需求,但更多的是利用數(shù)據(jù)去驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù),比如路徑自動(dòng)規(guī)劃與下發(fā)等。
如果按照ISA95的這幾個(gè)層級(jí)逐層去尋找優(yōu)化,所謂的燈塔工廠不敢奢望,但是實(shí)現(xiàn)工廠的數(shù)字化、智能化升級(jí)問題不大。

智能工廠的建設(shè)肯定需要具備層次感,或者需要主干去串聯(lián)整個(gè)建設(shè)內(nèi)容,需要在不同的流程點(diǎn)去完善業(yè)務(wù)應(yīng)用,提升單點(diǎn)效率,在不同的數(shù)據(jù)維度去完善數(shù)據(jù),但是縱有千萬變化,其實(shí)歸集到個(gè)人也只是數(shù)個(gè)應(yīng)用而已,但這個(gè)是因?yàn)橄到y(tǒng)功能的設(shè)計(jì)限制了個(gè)人對于系統(tǒng)的應(yīng)用。此時(shí)此刻,讓我們回顧一下互聯(lián)網(wǎng)信息門戶的發(fā)展歷程,雅虎(將信息自己分類、整合)、谷歌(自定義搜索)、GPT(內(nèi)容自動(dòng)推薦),互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展企業(yè)信息化勢必會(huì)再走一遍,所以我們隱約已經(jīng)感知到了企業(yè)信息化的未來-AIGC式的功能應(yīng)用、信息自推薦。
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