近幾年，數字化工廠如雨后春筍般，人人都在說，都在做。那么，數字化工廠究竟是什么呢？

本文作者具備行業多年經驗，已成功落地多個案例，他將深入淺出地為大家講解，他所理解的數字化工廠。

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什么是數字化工廠？

1、數字化工廠的定義

要想理解數字化工廠的概念，我們首先得理解什么是數字化。

“數字化，即是將許多復雜多變的信息轉變為可以度量的數字、數據，再以這些數字、數據建立起適當的數字化模型，把它們轉變為一系列二進制代碼，引入計算機內部，進行統一處理，這就是數字化的基本過程。”這一段化來自百度百科，簡單概括一下就是將數據、信息、符號、圖標等轉變成數字信號存入計算機。

對于我們工廠，常見的信息存儲介質有二維碼、一維碼，產品的所有信息：來料、異常、時間周期、生產設備、生產人員等，都可以轉換成條碼的形式。我們將數據通過軟件錄入電腦，電腦生成條碼，條碼粘貼在產品上；讀取時通過掃碼槍、手持終端等。

圖1 數字化的基本過

2、如何采集數據？

① 傳統人工采集

傳統的工廠在沒有導入自動化設備之前，通常都是通過手持掃碼的方式錄入和采集的。比如我們常見的快遞分揀、商超，也是這種形式。

供應商或倉庫把商品送到超市時，收貨員點檢數量，核對單貨信息后，將該批次的信息通過掃碼槍或人工通過鍵盤的方式錄入電腦。此時電腦軟件內擁有了該批次的商品信息，待客戶購買該批次某一件商品時，收銀員掃碼，此時系統會顯示該商品的價格。同時，系統會將商品銷賬。

軟件除了上述功能，還有很多智能化的功能。比如說，當該商品庫存到達一個設定值時，系統會自動提示管理員進行補貨。這就是一套WMS（Warehouse Management System，倉儲管理系統）。

圖2 商超的WMS系統的流程

上圖即為商超的WMS系統的流程，粗線體表示物料實際流轉的物理狀態流，細的線體表示信息流。

圖3 商品從供應商到最終客戶手里的流程

如上圖所示，我們可以看到，商品從供應商到最終客戶手里，需要經過“掃碼入庫、從庫里出貨碼貨到貨架、然后待客戶揀選、最終收銀員掃碼、客戶完成購買”等一長串的流程。其中可能還會包括商品丟失、理貨員報失補貨、商品過期退庫等諸多流程。

這是一個開環的流程。

圖4 從供應商送貨到收銀員掃碼銷賬

形成了一個信息流的閉環

從該圖我們可以看出，從供應商送貨到收銀員掃碼銷賬形成了一個信息流的閉環。

而商超系統里面，信息的傳遞是通過人工掃碼來實現的，這就是比較傳統的一種信息采集方法。

②自動化設備采集

自動化設備的采集原理和人工采集的原理是一樣的，只不過我們產生的數據和數據的存儲介質多了一些而已。比如說，我們的傳感器數據，也是可以被采集上傳給系統的。而這些數據也是可以存儲在RFID里面。

圖5 自動化設備的采集原理

最終，采集的數據我們通常會通過網絡的形式傳入系統。而系統也會通過網絡發送命令給設備，告知設備要生產什么產品。

圖6 工廠云平臺

我們可以通過MES/SCADA/PLM/WMS/SAP/SRM等系統構成一個完整的“工廠云平臺”。

這就是我們的數字化工廠，以數字指令的形式來執行訂單，出貨和異常信息也都會變成數字信息存入我們的系統數據庫。

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我們為什么要做數字化工廠？

那么，我們記錄這些信息有啥用呢？僅僅只是為了終端客戶掃碼時能查詢到產品信息？能夠進行質量追溯嗎？

1、數字化工廠的目的

如上文，超市的WMS流程圖，我們可以看到，人工掃碼入庫和碼貨至哪一個貨架都是由WMS來告知理貨員的。WMS的系統可以知道哪一排貨架缺了什么商品；倉庫內哪一種商品還有多少庫存；它甚至還知道某一種商品比較暢銷，可以提醒管理員提前備貨。

理貨員不用跑來跑去頻繁查驗貨架的貨物存儲量，只需等待系統下達的指令即可。這可大大降低人員的工作量！當然，也會存在一些問題是系統監測不到的，比如說，商品被偷了，或者說有個顧客拿了商品，過會轉念一想又不想買了，把商品放置在了其他貨架上。這時候，就需要我們的理貨員定期做盤點了，雖然這些是小概率事件，但是通過累積之后，也是不容忽視的。盤點的目的就是為了消除這些系統監測不到的現象。

這就形成了一套“可視化管理系統”。

2、可視化管理系統簡介

可視化管理系統最早是豐田提出的，是精益生產的一種概念。最成熟的應用案例就是，我們會把產品的狀態標識成“紅、黃、綠”等顏色，紅色代表報廢或者不良、黃色代表在流轉或者異常、綠色代表產品正常。

我們也會在WMS建立虛擬貨架，標識貨架內貨物的狀態，最終以圖表的形式展示給管理者。

這就是數字化的一個應用，通過可視化的數據引導管理者做出更正確的決策。

3、生產企業數字化的應用

在生產企業中，我們可以通過數字化實現產品追溯、質量管理、生產管理、人員管理等。

比如說，如果有一個產品出現了質量問題，我們可以通過掃碼查詢到這是哪一個設備生產的，生產時間和生產人員都可以追蹤到。這是數字化最基礎的一個應用。

更深層次的，我們可以把質量信息統計起來，把所有的生產設備形成一個圖表監控起來。進而來做數據分析。比如說，我們的系統可以知道，某臺設備最近在某個時間段頻繁出現不良，那么系統就會告知管理者排查故障。通過數據分析，我們進行判斷是人員問題，還是設備問題。最終解決問題，達到提高產品質量的目的。

4、數字化的最終目標

工廠實現數字化只是一個階段性的過程，我們最終是要實現智慧工廠。而在實現智慧工廠的進程中，我們還需要深入貫徹落實精益生產的理念。如上文所述，我們監控設備信息最終是為了提高產品生產質量。同樣的，我們監控庫存信息，目的是為了降低庫存，提高周轉率；監控生產節拍是為了查看瓶頸工藝，進而消滅瓶頸，達到提高產能的目的。

綜上，我們監測任何一種數據最終都是為了分析數據，進而提升產能、降低成本、提高良率。數字化和精益生產是相輔相成的，脫離了精益生產而去談數字化，就都是空談了。

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