數字化車間制造運行管理評價體系探究

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[摘要]本文通過對影響數字化車間運行管理的各個因素進行分析，對車間計劃與資源配置、工藝執行與管理、生產過程質量管理、生產物流管理、車間設備管理等方面提出了一套系統和可操作的評價指標體系，可為數字化車間的管理和評估提供指導和依據。

[關鍵詞]數字化車間；管理；指標體系；評價分析

數字化車間是智能制造的重要組成部分，是企業進行智能制造的核心場所[1]。《中國制造2025》發展戰略中明確提出，數字化車間是智能制造工程的重點建設內容之一。數字化車間依托信息技術、測控技術以及人工智能技術等先進手段[2]，對“人、機、料、法、環、測”等生產設備、生產資源、工藝流程、生產設計、車間運行及人員等進行精細、高效的數字化規劃和管理控制，從而實現智能化的制造過程[3]。在信息化和智能化高度集成的數字化車間中，生產模式的進步對其運行和管理模式提出了更高要求。但是，相關標準的相對滯后和缺失，已經成為影響數字化車間運行和管理的嚴重阻礙。因此，如何建立科學的標準體系對數字化車間的管理能力進行評價已成為發展智能制造的迫切需求。數字化車間的評估主要涉及制造設備與資源、制造運行管理兩大方面。其中，制造運行管理是其評價的核心和難點。本文通過對影響數字化車間制造運行管理的主要指標和影響因素進行分析，提出了一套系統和可操作的評價指標體系。

一、評價指標

基于“科學性、系統性、可操作性”的基本原則[4]，該評價體系采用層次分析法，研究確定了數字化車間制造運行管理的評價維度，主要包括車間計劃與資源配置、工藝執行與管理、生產過程質量管理、生產物流管理、車間設備管理、創新功能等六方面，并在此基礎上細化、構建二級指標，如表1所示。

二、重點指標分析

1.車間計劃與資源配置

（1）車間計劃。數字化車間應根據產品的工藝路線和工廠的可用資源，制定工序作業計劃，在此基礎上分派設備及人員開展生產，并能夠對生產過程出現的異常情況進行管理，從而達到車間生產計劃的要求。（2）資源配置。數字化車間的資源包括生產設備、人員物料等生產要素。根據工序計劃，應綜合考慮車間設備管理、生產物流管理中的設備、人員、物料等的可用性。例如針對作業計劃與設備維護保養計劃之間的相互影響，數字計劃車間應減少技術準備時間，提高排產效率；對于物流、車間班組等不同部門，應加強人員之間的協同，提高工作效率。

2.工藝執行與管理

（1）工藝規劃與仿真。在數字化、網絡化以及自動化條件下，數字化車間的作業計劃和作業程序應能自動下發，并且生產工藝和過程應能實現精準開展。同時，通過對生產信息、質檢數據、現場信息等反映的生產實時狀態，數字化車間應實現產品生產工藝的可追溯和生產現場的快速響應，并能夠通過計算機輔助系統、仿真軟件等手段開展產品工藝規劃。（2）調度及監控系統。在工藝執行過程中，數字化車間的調度信息系統能通過網絡系統將生產數據實時傳輸反饋到工廠層面的控制系統和上層業務系統；生產監控信息系統應具備可視化工作管理和信息處理功能，可監控車間的生產情況、預測生產趨勢，并對車間工藝進行指導。

3.生產過程質量管理

（1）生產過程質量數據采集。數字化車間應具備質量管理信息系統，對原料（原材料和零部件）和產品（半成品、中間品和成品）的質量數據進行全面采集，對影響和反映質量的關鍵數據（工藝參數、檢測結果等）能夠實時在線自動采集，并能對獲取的質量數據進行及時和準確分析，保證產品質量檔案的準確性和完整性。另外，為提高質量數據的分析結果，盡可能提高數據采集和分析的及時性和可靠性。（2）預警和評估。在預防為主的原則下，數字化車間應能實時依據對質量數據自動分析后所反映出的總體質量趨勢，對生產過程潛在的質量問題進行防控，在必要的情況下發出警告，從而實現降低或避免可能發生的質量問題的目標。（3）正向、反向追溯。基于產品質量檔案，數字化車間應可利用信息化的產品標識（批號、編碼、條碼或標簽等），追溯產品所有的關鍵生產信息。如原料供應商及批次、工藝參數、生產人員、生產地點（生產線/工位等）、生產時間、質量檢測結果等。（4）質量改進策略。對于發現的質量缺陷，數字化車間應基于PDCA循環建立質量改進機制，利用質量異常分析工具，完善并固化質量改進流程，從而積累形成完備的質量改進經驗庫。同時，數字化車間應建立質量改進經驗庫，跟蹤質量改進過程，形成質量改進記錄。

4.生產物流管理

（1）物流管理系統。數字化車間應能夠通過物流運輸管理系統實現訂單、運輸計劃、運力資源和調度等的綜合管理，且能夠通過應用軟件、電話、短信等形式將運輸配送的關鍵節點信息反饋給管理人員。同時，物流管理系統應具有安全防護設施、人機交互系統、先進物流設備、物料編碼感知設備、物流應用軟件及數據庫等軟硬件。（2）庫存管理。數字化車間應可以對庫存數據進行采集、追溯和分析，實時跟蹤物料所在的位置、數量和狀態等詳細信息，并依托信息化技術和自動化技術使庫存管理變得更加精確和智能。

5.車間設備管理

（1）設備狀態監控。數字化車間的設備控制與數據采集系統，應能夠開展設備的數據采集、運行分析、故障分析及遠程診斷，并能自動在線采集反映設備狀態的關鍵數據。在數據采集過程中，既可以直接采用已有的以太網等標準通訊接口采集，也可以通過增加專用采集終端進行采集。（2）設備維修維護。數字化車間應建立完善的維修維護體系，涵蓋計劃制定、任務分配、計劃下發、計劃執行、結果反饋和改進等維修維護的全流程節點，實現標準化的維修維護保障，并利用智能移動終端等設備完成維修維護的執行和反饋。數字化車間應建立維修維護經驗庫，基于數字化采集系統對于車間涉及的典型故障能夠進行自診斷。另外，數字化車間應提供圖文、視頻等標準化的維修維護作業指導，以確保設備安全穩定運行。

6.創新功能

在智能制造時代，人的因素并沒有減弱反而變得更加重要。無論是機器設備，還是各種信息化軟件系統，都是以幫助人、服務人為出發點，而不是簡單的為了替代人、減少人。因此，在數字化車間建設中，應加強人員管理，實現以人員的高效率帶動車間生產系統的高效能。

三、結語

數字化車間的運行，既需要依靠數字化、網絡化和智能化的先進設備和生產模式，也需要充分發揮人的作用，在科學高效的管理基礎上實現提質增效。為引導企業提高智能制造水平，數字化車間的制造運行管理能力評價需要結合技術進步和行業發展水平，不斷完善體系的評價內容和指標量化，保證指標體系的科學性和適用性。

［參考文獻］

[1]付仙良.數字化車間綜述及示范項目.中國煤礦信息化與自動化高層論壇[C].北京.2013

[2]朱霞,王思鍇,馬全明等.物聯網技術支持下勘測生產監控與設備資源管理信息系統的研究與實現[J].測繪通報,2016(11):126-130,147.

[3]鄒旺,李少波.數字化車間生產現場數據采集與智能管理研究[J].組合機床與自動化加工技術,2018(1):150-153.

[4]吳相科,王成城,孟維,家電制造企業定制化生產能力綜合評價研究[J].質量與認證,2018(10):65-66.

作者:孟維 崔文喆 孫博 單位:中國質量認證中心