數(shù)字化車間制造運(yùn)行管理評(píng)價(jià)體系探究

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[摘要]本文通過對(duì)影響數(shù)字化車間運(yùn)行管理的各個(gè)因素進(jìn)行分析，對(duì)車間計(jì)劃與資源配置、工藝執(zhí)行與管理、生產(chǎn)過程質(zhì)量管理、生產(chǎn)物流管理、車間設(shè)備管理等方面提出了一套系統(tǒng)和可操作的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，可為數(shù)字化車間的管理和評(píng)估提供指導(dǎo)和依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]數(shù)字化車間；管理；指標(biāo)體系；評(píng)價(jià)分析

數(shù)字化車間是智能制造的重要組成部分，是企業(yè)進(jìn)行智能制造的核心場(chǎng)所[1]?！吨袊?guó)制造2025》發(fā)展戰(zhàn)略中明確提出，數(shù)字化車間是智能制造工程的重點(diǎn)建設(shè)內(nèi)容之一。數(shù)字化車間依托信息技術(shù)、測(cè)控技術(shù)以及人工智能技術(shù)等先進(jìn)手段[2]，對(duì)“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)”等生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)資源、工藝流程、生產(chǎn)設(shè)計(jì)、車間運(yùn)行及人員等進(jìn)行精細(xì)、高效的數(shù)字化規(guī)劃和管理控制，從而實(shí)現(xiàn)智能化的制造過程[3]。在信息化和智能化高度集成的數(shù)字化車間中，生產(chǎn)模式的進(jìn)步對(duì)其運(yùn)行和管理模式提出了更高要求。但是，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的相對(duì)滯后和缺失，已經(jīng)成為影響數(shù)字化車間運(yùn)行和管理的嚴(yán)重阻礙。因此，如何建立科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)體系對(duì)數(shù)字化車間的管理能力進(jìn)行評(píng)價(jià)已成為發(fā)展智能制造的迫切需求。數(shù)字化車間的評(píng)估主要涉及制造設(shè)備與資源、制造運(yùn)行管理兩大方面。其中，制造運(yùn)行管理是其評(píng)價(jià)的核心和難點(diǎn)。本文通過對(duì)影響數(shù)字化車間制造運(yùn)行管理的主要指標(biāo)和影響因素進(jìn)行分析，提出了一套系統(tǒng)和可操作的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

一、評(píng)價(jià)指標(biāo)

基于“科學(xué)性、系統(tǒng)性、可操作性”的基本原則[4]，該評(píng)價(jià)體系采用層次分析法，研究確定了數(shù)字化車間制造運(yùn)行管理的評(píng)價(jià)維度，主要包括車間計(jì)劃與資源配置、工藝執(zhí)行與管理、生產(chǎn)過程質(zhì)量管理、生產(chǎn)物流管理、車間設(shè)備管理、創(chuàng)新功能等六方面，并在此基礎(chǔ)上細(xì)化、構(gòu)建二級(jí)指標(biāo)，如表1所示。

二、重點(diǎn)指標(biāo)分析

1.車間計(jì)劃與資源配置

（1）車間計(jì)劃。數(shù)字化車間應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的工藝路線和工廠的可用資源，制定工序作業(yè)計(jì)劃，在此基礎(chǔ)上分派設(shè)備及人員開展生產(chǎn)，并能夠?qū)ιa(chǎn)過程出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行管理，從而達(dá)到車間生產(chǎn)計(jì)劃的要求。（2）資源配置。數(shù)字化車間的資源包括生產(chǎn)設(shè)備、人員物料等生產(chǎn)要素。根據(jù)工序計(jì)劃，應(yīng)綜合考慮車間設(shè)備管理、生產(chǎn)物流管理中的設(shè)備、人員、物料等的可用性。例如針對(duì)作業(yè)計(jì)劃與設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃之間的相互影響，數(shù)字計(jì)劃車間應(yīng)減少技術(shù)準(zhǔn)備時(shí)間，提高排產(chǎn)效率；對(duì)于物流、車間班組等不同部門，應(yīng)加強(qiáng)人員之間的協(xié)同，提高工作效率。

2.工藝執(zhí)行與管理

（1）工藝規(guī)劃與仿真。在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化以及自動(dòng)化條件下，數(shù)字化車間的作業(yè)計(jì)劃和作業(yè)程序應(yīng)能自動(dòng)下發(fā)，并且生產(chǎn)工藝和過程應(yīng)能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)開展。同時(shí)，通過對(duì)生產(chǎn)信息、質(zhì)檢數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)信息等反映的生產(chǎn)實(shí)時(shí)狀態(tài)，數(shù)字化車間應(yīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的可追溯和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的快速響應(yīng)，并能夠通過計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)、仿真軟件等手段開展產(chǎn)品工藝規(guī)劃。（2）調(diào)度及監(jiān)控系統(tǒng)。在工藝執(zhí)行過程中，數(shù)字化車間的調(diào)度信息系統(tǒng)能通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸反饋到工廠層面的控制系統(tǒng)和上層業(yè)務(wù)系統(tǒng)；生產(chǎn)監(jiān)控信息系統(tǒng)應(yīng)具備可視化工作管理和信息處理功能，可監(jiān)控車間的生產(chǎn)情況、預(yù)測(cè)生產(chǎn)趨勢(shì)，并對(duì)車間工藝進(jìn)行指導(dǎo)。

3.生產(chǎn)過程質(zhì)量管理

（1）生產(chǎn)過程質(zhì)量數(shù)據(jù)采集。數(shù)字化車間應(yīng)具備質(zhì)量管理信息系統(tǒng)，對(duì)原料（原材料和零部件）和產(chǎn)品（半成品、中間品和成品）的質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行全面采集，對(duì)影響和反映質(zhì)量的關(guān)鍵數(shù)據(jù)（工藝參數(shù)、檢測(cè)結(jié)果等）能夠?qū)崟r(shí)在線自動(dòng)采集，并能對(duì)獲取的質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)和準(zhǔn)確分析，保證產(chǎn)品質(zhì)量檔案的準(zhǔn)確性和完整性。另外，為提高質(zhì)量數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，盡可能提高數(shù)據(jù)采集和分析的及時(shí)性和可靠性。（2）預(yù)警和評(píng)估。在預(yù)防為主的原則下，數(shù)字化車間應(yīng)能實(shí)時(shí)依據(jù)對(duì)質(zhì)量數(shù)據(jù)自動(dòng)分析后所反映出的總體質(zhì)量趨勢(shì)，對(duì)生產(chǎn)過程潛在的質(zhì)量問題進(jìn)行防控，在必要的情況下發(fā)出警告，從而實(shí)現(xiàn)降低或避免可能發(fā)生的質(zhì)量問題的目標(biāo)。（3）正向、反向追溯?；诋a(chǎn)品質(zhì)量檔案，數(shù)字化車間應(yīng)可利用信息化的產(chǎn)品標(biāo)識(shí)（批號(hào)、編碼、條碼或標(biāo)簽等），追溯產(chǎn)品所有的關(guān)鍵生產(chǎn)信息。如原料供應(yīng)商及批次、工藝參數(shù)、生產(chǎn)人員、生產(chǎn)地點(diǎn)（生產(chǎn)線/工位等）、生產(chǎn)時(shí)間、質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果等。（4）質(zhì)量改進(jìn)策略。對(duì)于發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量缺陷，數(shù)字化車間應(yīng)基于PDCA循環(huán)建立質(zhì)量改進(jìn)機(jī)制，利用質(zhì)量異常分析工具，完善并固化質(zhì)量改進(jìn)流程，從而積累形成完備的質(zhì)量改進(jìn)經(jīng)驗(yàn)庫(kù)。同時(shí)，數(shù)字化車間應(yīng)建立質(zhì)量改進(jìn)經(jīng)驗(yàn)庫(kù)，跟蹤質(zhì)量改進(jìn)過程，形成質(zhì)量改進(jìn)記錄。

4.生產(chǎn)物流管理

（1）物流管理系統(tǒng)。數(shù)字化車間應(yīng)能夠通過物流運(yùn)輸管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)訂單、運(yùn)輸計(jì)劃、運(yùn)力資源和調(diào)度等的綜合管理，且能夠通過應(yīng)用軟件、電話、短信等形式將運(yùn)輸配送的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)信息反饋給管理人員。同時(shí)，物流管理系統(tǒng)應(yīng)具有安全防護(hù)設(shè)施、人機(jī)交互系統(tǒng)、先進(jìn)物流設(shè)備、物料編碼感知設(shè)備、物流應(yīng)用軟件及數(shù)據(jù)庫(kù)等軟硬件。（2）庫(kù)存管理。數(shù)字化車間應(yīng)可以對(duì)庫(kù)存數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、追溯和分析，實(shí)時(shí)跟蹤物料所在的位置、數(shù)量和狀態(tài)等詳細(xì)信息，并依托信息化技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)使庫(kù)存管理變得更加精確和智能。

5.車間設(shè)備管理

（1）設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控。數(shù)字化車間的設(shè)備控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，應(yīng)能夠開展設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、運(yùn)行分析、故障分析及遠(yuǎn)程診斷，并能自動(dòng)在線采集反映設(shè)備狀態(tài)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)采集過程中，既可以直接采用已有的以太網(wǎng)等標(biāo)準(zhǔn)通訊接口采集，也可以通過增加專用采集終端進(jìn)行采集。（2）設(shè)備維修維護(hù)。數(shù)字化車間應(yīng)建立完善的維修維護(hù)體系，涵蓋計(jì)劃制定、任務(wù)分配、計(jì)劃下發(fā)、計(jì)劃執(zhí)行、結(jié)果反饋和改進(jìn)等維修維護(hù)的全流程節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的維修維護(hù)保障，并利用智能移動(dòng)終端等設(shè)備完成維修維護(hù)的執(zhí)行和反饋。數(shù)字化車間應(yīng)建立維修維護(hù)經(jīng)驗(yàn)庫(kù)，基于數(shù)字化采集系統(tǒng)對(duì)于車間涉及的典型故障能夠進(jìn)行自診斷。另外，數(shù)字化車間應(yīng)提供圖文、視頻等標(biāo)準(zhǔn)化的維修維護(hù)作業(yè)指導(dǎo)，以確保設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

6.創(chuàng)新功能

在智能制造時(shí)代，人的因素并沒有減弱反而變得更加重要。無(wú)論是機(jī)器設(shè)備，還是各種信息化軟件系統(tǒng)，都是以幫助人、服務(wù)人為出發(fā)點(diǎn)，而不是簡(jiǎn)單的為了替代人、減少人。因此，在數(shù)字化車間建設(shè)中，應(yīng)加強(qiáng)人員管理，實(shí)現(xiàn)以人員的高效率帶動(dòng)車間生產(chǎn)系統(tǒng)的高效能。

三、結(jié)語(yǔ)

數(shù)字化車間的運(yùn)行，既需要依靠數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的先進(jìn)設(shè)備和生產(chǎn)模式，也需要充分發(fā)揮人的作用，在科學(xué)高效的管理基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效。為引導(dǎo)企業(yè)提高智能制造水平，數(shù)字化車間的制造運(yùn)行管理能力評(píng)價(jià)需要結(jié)合技術(shù)進(jìn)步和行業(yè)發(fā)展水平，不斷完善體系的評(píng)價(jià)內(nèi)容和指標(biāo)量化，保證指標(biāo)體系的科學(xué)性和適用性。

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作者:孟維 崔文喆 孫博 單位:中國(guó)質(zhì)量認(rèn)證中心