高效提升制造企业疫情期间制造环节抗风险能力

根据国家统计局发布的信息，2020年1-2月份，全国工业企业利润总额较去年同比下降38.3%。

随着疫情告一段落，大家也在积极复工复产。但复工并不意味着能100%的复产，特别是对于大量依赖手工操作的制造企业，其产能的恢复要比自动化程度高、柔性生产的制造企业缓慢许多。另外，上游供应链的稳定供给也成为了复产过程中的关键因素。

疫情放大了制造企业在自动化、信息化方面的短板。对于人工依赖度较高的企业，人力就是第一生产要素，疫情所带来的人力资源波动让企业如履薄冰，寸步难行。目前我国大多数制造企业处于工业2.0-工业3.0阶段，在产品转型、产能提升、供应链维持、计划调度、质量分析与优化等方面都面临着转型的挑战。

疫情当前，然而在4月29日，中铁建依然交出了今年一季度亮眼的成绩单，面对疫情蔓延，中国铁建知机识变、化危为机，新签订单逆势增长。中国铁建今年一季度，公司新签合同总额3402亿元，同比增长14.4%，其中铁路工程板块同比增长53.05%。

▲2020年一季度中国铁建铁路工程板块同比增长53.05%

为了满足铁路工程板块的逆势增长需求，自2月17日复工以来，中铁隆昌铁路器材有限公司逐步有序地恢复全负荷生产，在加紧完成订单的同时，另外加快新扩建3条自动化生产线，以此提升公司产能。当你走进中铁隆昌生产车间，可以看到车间里人影稀疏，但生产井然有序，设备在高效运行。

▲中铁隆昌核心产品

中铁隆昌在制造行业普遍受到冲击的同时，如何能够做到疫情防控和安全生产两不误？中铁隆昌在几年前就开始开数字化转型，改造自动化产线，实施MES系统，推进智能设备联网，实现智能化生产，减少了对人的依赖，提高了抗风险能力。

2017年开始，中铁隆昌开始与佰思杰合作，实现产线的全程自动化、智能排程和调度、设备数据实时采集、生产过程实时监控、质量在线检验与预警、设备预防性维护、批次与质量溯源等目标。

这几年，中铁隆昌从“危”与“机”的辩证认识中抢抓机遇，诠释制造业转型升级的“命题”，为企业高质量发展注入强劲动能。这次疫情，提示我们企业数字化智能化转型的重要性，也倒逼企业进一步加速智能制造改造提升。

中铁隆昌过去属于比较传统的制造企业，其核心产品弹条、螺栓的生产都是手工线生产。属于单机离散式生产，物料缓存量大，生产过程监控不足，大量依靠人工作业，工作环境恶劣，劳动强度大，生产效率低，产品质量不稳定，原有产能和效益已无法满足生产需求。

通过智能产线改造与装备的智能化升级，显著提升了生产效率和产品质量，减少了对人的依赖，提高了疫情下的抗风险能力，同时也将人从恶劣的环境和高强度的劳动中解放出来。

现在来到车间，已看不到满是工人的手工流水线，取而代之的是全自动化的流水线，自动上料装置、机械手臂、自动输送线、在线检测装置、智能大屏……

设备的自动化减少对人的体力劳动的依赖，通过MOM/MES等软件系统，部分替代了人脑，进一步减少了对低附加值脑力劳动的依赖，人可以从中得以解放，从而可以从事更有价值的工作。

MOM/MES为智能制造的大脑，通过工业互联网络驱动设备从而实现智能化生产。例如，智能排程和调度、拉动物料和模具准备、生产过程防呆防错、驱动在制品周转、在制品的自动规则抽样、在线检验与质量预警、设备的预防性维护、生产过程的远程监控等功能实现了对人的进一步的解放。

▲MES/MOM定义制造和驱动制造

若将智能工厂比作人，那么自动化的设备就好比人的手臂，各类传感器好比感官，IoT /SCADA、光纤、网络好比神经，而MOM/MES软件就好比大脑。要想工厂能自己运动起来，得通过大脑向下层一级级传递指令。同时，手臂运动完，也将运动过程中的情况信息向上一级级反馈至大脑，这样形成信息的闭环。

IoT/SCADA产品能实现以上“手臂”、“感官”、“神经”的互联，基于工业互联网平台实现数据的采集，实现工艺参数的下发、数据的处理和监控，实物流、信息流、控制流的闭环。同时需要作为“大脑”的MOM套件，获取准确、实时的数据，让数据驱动业务，进行监控、预测、控制和决策优化，用数据说话。

例如，MES系统可以在数秒内完成过去需要计划员数小时的工作量，实现基于产能约束的自动化排程，输出每一条产线的详细生产计划。而且可以方便应对紧急插单，可以采集实际生产进度，并对计划进行滚动优化。

系统可以自动采集实时的生产数量，并按设定的定时或定量的规则自动生成检验点，减少了人工模式容易出现的漏报、晚报，并对检验任务进行计时，确保检验任务按时执行。

对于实时采集的质量信息，MES系统可以方便生成质量图表，并对潜在的质量问题进行预警。

▲基于SPC的实时质量分析和预警

对生产异常的及时发现与上报、分析与防范、及时响应、规范处理，是迫切需要关注的焦点问题。基于MES系统中铁隆昌构建了一种可支持车间实时上报异常，责任部门快速落实并处理异常，进而对异常处理进行验证、总结、分析的闭环管理系统。

1) MES可以自动发现生产过程中的异常，将问题直接推送到相关责任人及时进行处理。

▲弹条生产线-异常监控预警

2) 系统支持异常分级报警机制，异常如果无法及时处理，系统会自动提升异常处理级别。

3) 提供异常监控看板，异常数据实时定时刷新显示，对异常的处理过程进行监控。

4) 对异常处理及时性、异常原因、处理方案等进行分析，形成异常处理知识库。

基于这些方法，从而实现车间的持续改善，从而显著减少异常发生次数，并减少异常的平均处理时间。

中铁隆昌只需要一名生产调度人员在生产指挥中心，借助实时数据采集控制系统，以及对大数据的自动分析，无需到达现场就可以实现生产过程的实时监控，并对生产进行指挥调度。

▲中铁隆昌数字化指挥中心

借助数据采集与监控平台：

1) 自动采集了实时的生产过程和工艺质量信息，提高数据实时性、准确性。通过对数据分析，实现了透明度和决策效率。

2) 基于批次的过程质量控制和溯源要求，满足了CRCC的认证要求。基于对实时质量数据的监控和分析，实现了质量预警和趋势预测。

3) 建立异常处理机制，及时处理各种异常。实时监控设备状态，确保设备健康运行。

4) 基于对数据的采集、处理和分析，帮助真正从全方位洞察数据，创造价值。

5) ……

通过记录设备连续的数据采集和监控，强化对设备的主动性、计划性维护、维修，实现对过程关键因素（人、时间、用料）的记录和备品备件管理及操作，有效保障生产平稳性和质量稳定性。

例如，设备的定期维护和维修任务由MES系统传递给SCADA系统，SCADA采集设备运行时长，当发生异常时进行预警。

▲设备维护任务与提醒

系统自动采集模具的使用次数，并监控模具的剩余寿命，及时进行预警，并提前更换，保障产品质量稳定。

▲模具安装寿命不足提醒

制造运行管理的相关业务是紧密协作的，如果出现过多的系统，必然导致复杂的集成，会影响业务之间的紧密协作。如下图，在整个智能制造层次架构中，制造运行管理（MOM）或MES系统应该是统一架构，单一平台和单一数据源的。MOM/MES实现与PLM/ERP/SCADA等平台的集成。

▲佰思杰智能制造信息系统分层框架

从企业的业务维度，需要一个能完整覆盖制造过程的解决方案，包括面向：计划与调度、生产执行、质量控制、物料配送、采集与监控、决策支持、能源管理、安全与环境。当然这些模块一般需要分步实施，但最终结果可以确保相关业务的紧密协作，同时保证单一数据源。

▲佰思杰智能制造整体解决方案

中铁隆昌的实践表明，产线的自动化智能化改造结合MOM/MES系统的实施在新冠疫情期间复产复工上显现出了特有的优势。

▲制造企业疫情期间复产复工在制造环节的技术支撑

上图是部分技术支撑手段，可显著减少生产人员，提高生产效率，避免工人扎堆，既保证了疫情期间的病毒防控，也确保了生产的高效运作，在疫情当前发挥出较大的作用。