隨著個(gè)性化定制的需求越來越突出，多品種、小批量、 短交期對生產(chǎn)管理造成了很大難度。

▲大規(guī)模定制下產(chǎn)品生產(chǎn)的特點(diǎn)

個(gè)性化定制生產(chǎn)企業(yè)普遍面臨著如下困難。比較典型的包括：計(jì)劃編制的困難、成套和缺件的困難、高庫存和在制品、多個(gè)部門之間協(xié)同的困難、柔性自動(dòng)化產(chǎn)線集成的困難、生產(chǎn)過程的管控、應(yīng)對變更和插單的困難等。

▲定制化生產(chǎn)面臨的現(xiàn)實(shí)問題

常見的應(yīng)對策略包括大規(guī)模定制和柔性化生產(chǎn)，主要有如下幾個(gè)方面：

▲應(yīng)對個(gè)性化定制的常見措施

2

先建設(shè)后集成的問題

許多企業(yè)意識到要解決這個(gè)問題，必須考慮建設(shè)柔性自動(dòng)化和智能工廠，對于其中的自動(dòng)化和信息化的建設(shè)，選擇了“優(yōu)先推進(jìn)單點(diǎn)自動(dòng)化→集成和數(shù)字化轉(zhuǎn)型→智能化提升和引領(lǐng)”的實(shí)施路徑。

▲柔性智能工廠常見的推進(jìn)策略

這種漸進(jìn)式智能工廠建設(shè)路線應(yīng)該是正確的，單點(diǎn)自動(dòng)化和柔性化通常會選擇建設(shè)柔性化自動(dòng)化的生產(chǎn)線。下圖是常見的柔性制造系統(tǒng)的原理圖，主要包括了加工單元、存儲系統(tǒng)、搬運(yùn)系統(tǒng)、工夾具管理、管理信息系統(tǒng)五個(gè)部分。

▲常見的柔性制造系統(tǒng)的原理圖

但是一些企業(yè)投入了很多資金，進(jìn)行了柔性自動(dòng)化改善，但沒有發(fā)揮出應(yīng)有的效益，常見的特征包括：

▲自動(dòng)化產(chǎn)線建設(shè)常見的問題

（1） 自動(dòng)化產(chǎn)線手工輸入、統(tǒng)計(jì)分析和生產(chǎn)切換麻煩

產(chǎn)線的數(shù)據(jù)都是手工輸入，容易出現(xiàn)人為的錯(cuò)誤，而且生產(chǎn)切換周期較長，生產(chǎn)過程、質(zhì)量數(shù)據(jù)通常需要導(dǎo)出，依靠手工匯總才能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。造成這個(gè)問題的原因是上層信息系統(tǒng)缺位，或者有上層信息化系統(tǒng)，但是缺少集成。

（2） 缺少統(tǒng)一的集成規(guī)范，集成的難度和成本很高

自動(dòng)化產(chǎn)線建設(shè)缺少信息化集成接口規(guī)范，為將來的集成造成許多技術(shù)上的困難，補(bǔ)救成本很高。造成這個(gè)問題的原因是前期輕視信息化的作用，信息化部門參與不足，缺少集成標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

（3） 自動(dòng)化倉儲和物流設(shè)備重復(fù)建設(shè)、浪費(fèi)嚴(yán)重

每條線都有獨(dú)立的自動(dòng)化倉儲和物流設(shè)備，互相不能共享使用，大部分倉儲物流設(shè)備利用率不高，導(dǎo)致很大的重復(fù)投資和浪費(fèi)。造成這個(gè)問題的原因是總體規(guī)劃不足，缺少上層信息系統(tǒng)的同步建設(shè)，造成各生產(chǎn)線各自為政，重復(fù)建設(shè)的問題。

（4） 企業(yè)其他部分的工作沒有跟上來，自動(dòng)化不能充分發(fā)揮作用

企業(yè)其他部分的工作沒有跟上來，例如物料齊套率不高、缺少自動(dòng)化配送，該自動(dòng)化系統(tǒng)的作用不能充分發(fā)揮。造成這個(gè)問題的原因是，配套的工作沒有同步進(jìn)行，包括信息系統(tǒng)的建設(shè)，物流系統(tǒng)的建設(shè)、供應(yīng)鏈系統(tǒng)的建設(shè)、設(shè)計(jì)工藝的模塊化和結(jié)構(gòu)化等。

（5） 自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)維的難度和成本都很高

由于不同柔性生產(chǎn)線的管理系統(tǒng)由不同廠家提供，功能模塊完整程度不一，技術(shù)架構(gòu)不同，這些系統(tǒng)的運(yùn)維非常困難。造成這個(gè)問題的原因是缺少標(biāo)準(zhǔn)化。

（6） 沒有從企業(yè)整體考慮，沒有解決企業(yè)的關(guān)鍵問題

有些自動(dòng)化項(xiàng)目在立項(xiàng)時(shí)，沒有從企業(yè)整體考慮，沒有解決企業(yè)的關(guān)鍵問題，局部優(yōu)化不代表整體優(yōu)化，產(chǎn)生成本，不產(chǎn)生效益。造成這個(gè)問題的原因通常是：精益化總體規(guī)劃不足，沒有找對優(yōu)化關(guān)鍵點(diǎn)或方向。

▲產(chǎn)線自動(dòng)化未必是企業(yè)的關(guān)鍵問題

以上這6個(gè)問題導(dǎo)致的結(jié)果是形成了“自動(dòng)化孤島”！ 前期花費(fèi)了大量資金、精力和時(shí)間，但卻沒有取得應(yīng)有的效益，事后集成時(shí)又需要花費(fèi)大量的金錢、時(shí)間和精力去加以補(bǔ)救，而且補(bǔ)救的難度還非常大。處理的不好，“先建設(shè)再集成”有時(shí)是短視的、不負(fù)責(zé)任的說法?。?！ 

▲自動(dòng)化孤島

局部自動(dòng)化一般是指針對企業(yè)的某一部分，如一臺機(jī)器、一個(gè)單元、一條產(chǎn)線、一個(gè)車間所實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)化，如果做得好，它也能使該局部實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，即局部優(yōu)化。局部自動(dòng)化形成了所謂的“自動(dòng)化孤島”。這些單元自動(dòng)化相當(dāng)于軍隊(duì)的單兵作戰(zhàn)能力很強(qiáng)，但是如果缺少統(tǒng)一指揮和調(diào)度的指揮官，整體作戰(zhàn)能力就會很差。

事實(shí)上，許多企業(yè)也意識到總體規(guī)劃的重要性，但是在總體規(guī)劃方面能力不足，面臨著很多難以跨越的問題，例如：

筆者認(rèn)為，建設(shè)智能工廠必須同時(shí)考慮自動(dòng)化、精益化和信息化，三者缺一不可，只有三者互相支撐、融合提升，才能真正實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化提升，從而成為領(lǐng)先的精益智能工廠。

▲三化融合推進(jìn)智能工廠

精益化既是智能制造的基礎(chǔ)也是目標(biāo)，同時(shí)需要關(guān)注局部優(yōu)化和全局優(yōu)化。智能工廠建設(shè)必須幫助降低成本、提升品質(zhì)、縮短交期，這與精益生產(chǎn)的目標(biāo)一致，精益生產(chǎn)推進(jìn)的同時(shí)，需要進(jìn)行自動(dòng)化和信息化的總體規(guī)劃，并指引自動(dòng)化、信息化和智能化項(xiàng)目的實(shí)施。

自動(dòng)化通常要先行，更多替代體力勞動(dòng)，更多關(guān)注局部優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)化通?？梢愿脤?shí)現(xiàn)少人化、減少人的體力勞動(dòng)、提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，為信息化和智能化創(chuàng)造條件，信息部門必須參與自動(dòng)化項(xiàng)目，制定自動(dòng)化產(chǎn)線與各個(gè)業(yè)務(wù)、中控系統(tǒng)的集成接口標(biāo)準(zhǔn)。

信息化支撐智能化，更多替代腦力勞動(dòng)，更多關(guān)注整體優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)。信息化負(fù)責(zé)生產(chǎn)計(jì)劃的制定、所有產(chǎn)線/設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)、包含生產(chǎn)、質(zhì)量、倉儲、物流、包裝等資源的計(jì)劃調(diào)度，確保生產(chǎn)資源的自動(dòng)優(yōu)化和高效利用，實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化生產(chǎn)和精益化生產(chǎn)，更大程度上減少人的腦力勞動(dòng)。

▲正確理解自動(dòng)化、信息化、精益化的辯證關(guān)系

如下圖，我們從三個(gè)維度將精益、自動(dòng)化和信息化分為4個(gè)層次：

如下圖所示，通過產(chǎn)線的自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)級的改善，通過信息化、智能化實(shí)現(xiàn)對車間、工廠、供應(yīng)鏈更高層次的改善和優(yōu)化。

▲通過信息化、智能化對精益提供更高層次的支持

4

MOM是制造系統(tǒng)的大腦

對于自動(dòng)化的產(chǎn)線/設(shè)備，更多是接收指令與工藝參數(shù)，并進(jìn)行自動(dòng)化的生產(chǎn)，可以認(rèn)為更多替代了人的體力勞動(dòng)，是生產(chǎn)制造的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)然，自動(dòng)化設(shè)備不僅僅可以替代人生產(chǎn)執(zhí)行，而且可以替代人進(jìn)行生產(chǎn)排程、物流配送、質(zhì)量檢驗(yàn)、包裝發(fā)運(yùn)、生產(chǎn)調(diào)度等。

我們認(rèn)為：MOM/MES平臺是制造系統(tǒng)的大腦，負(fù)責(zé)計(jì)劃的制定、所有產(chǎn)線/設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)、包含生產(chǎn)、質(zhì)量、倉儲、物流、包裝等資源和相關(guān)活動(dòng)的計(jì)劃排程和動(dòng)態(tài)調(diào)度，確保生產(chǎn)資源的自動(dòng)優(yōu)化和高效利用。

▲MOM/MES驅(qū)動(dòng)制造，是制造系統(tǒng)的大腦

下圖展示了MOM如何打造數(shù)字孿生工廠，并展示了工業(yè)物聯(lián)、工業(yè)智能、邊緣計(jì)算、柔性自動(dòng)化等技術(shù)對數(shù)字孿生工廠的支撐。其中MOM通過狀態(tài)感知實(shí)現(xiàn)了信息流與實(shí)物流的一致性，并通過工業(yè)智能、自主控制實(shí)現(xiàn)對工廠的動(dòng)態(tài)調(diào)度和優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)大腦的作用。

▲基于MOM打造數(shù)字孿生工廠

雖然柔性單元、柔性生產(chǎn)線具有部分感知、邊緣控制功能，但柔性單元和柔性線更大程度上是為了替代人的體力勞動(dòng)，更多還是關(guān)注局部優(yōu)化。MOM/MES是為了更多的替代讓人的腦力勞動(dòng)，更多的關(guān)注制造系統(tǒng)整體的優(yōu)化。

MOM/MES并不替代傳統(tǒng)的PLM（產(chǎn)品生命周期管理）、ERP（企業(yè)資源規(guī)劃）、IIOT（工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)）系統(tǒng)，而是與PLM、ERP、IOT是互補(bǔ)的關(guān)系。下圖展示了MOM/MES與PLM、ERP、IOT系統(tǒng)之間的關(guān)系，并展示了部分智能化支撐手段的業(yè)務(wù)場景。

▲部分智能化支撐手段的業(yè)務(wù)流場景

如下圖所示，MOM位于產(chǎn)品生命周期軸、企業(yè)信息化軸、價(jià)值鏈軸的核心交匯環(huán)節(jié)，必須避免制造運(yùn)營管理相關(guān)信息系統(tǒng)的碎片化，建議建立統(tǒng)一的MOM平臺。

▲避免制造運(yùn)營管理信息系統(tǒng)碎片化

從總體規(guī)劃角度來，建立統(tǒng)一的制造運(yùn)營平臺，需要考慮覆蓋從零部件到總裝發(fā)運(yùn)全制造鏈、支持異地多工廠協(xié)同、支持各組織職能橫向協(xié)同、支持人機(jī)料法環(huán)全生產(chǎn)要素、支持與供應(yīng)商的協(xié)同、平臺化和可持續(xù)發(fā)展支持等。

▲統(tǒng)一的制造運(yùn)營平臺需考慮的因素

另外，對于集團(tuán)型企業(yè)，還需要考慮覆蓋不同管理層次的需求，能覆蓋集團(tuán)、園區(qū)、分廠、車間、產(chǎn)線、工位多個(gè)層次管控的需求。建立多層級計(jì)劃一體聯(lián)動(dòng)、基地/分廠物流協(xié)同、制造過程透明、質(zhì)量全生命周期溯源、產(chǎn)線/信息系統(tǒng)互聯(lián)互通的管控體系。

▲覆蓋集團(tuán)、園區(qū)、分廠、車間、產(chǎn)線、工位多個(gè)層次的管控

為了更好實(shí)現(xiàn)MOM的高效協(xié)同，最好選擇一體化平臺的MOM系統(tǒng)，基于統(tǒng)一的底層技術(shù)平臺，可選配的業(yè)務(wù)模塊、單一的數(shù)據(jù)源、統(tǒng)一的開發(fā)運(yùn)維平臺，減少系統(tǒng)集成和接口的數(shù)量。MOM平臺通常提供了生產(chǎn)排程、生產(chǎn)執(zhí)行、倉庫管理、物流執(zhí)行、質(zhì)量控制、設(shè)備管理、采購協(xié)同、能源環(huán)境管理、工業(yè)物聯(lián)等功能。

▲基于單一數(shù)據(jù)源的一體化MOM平臺

5

柔性工廠須配柔性的MOM系統(tǒng)

對于柔性自動(dòng)化工廠，其建設(shè)不是一蹴而就的，必須持續(xù)的優(yōu)化和調(diào)整，不斷提高自動(dòng)化、精益化和智能化水平，這就要求最核心的信息系統(tǒng)MOM也必須是靈活的、可擴(kuò)展的，或者說是柔性的。

從業(yè)務(wù)角度，MOM應(yīng)該提供如下建模功能，可以方便定義產(chǎn)品工藝模型、柔性自動(dòng)化單元、計(jì)劃和調(diào)度模型、倉儲和物流模型、質(zhì)量控制模型、設(shè)備聯(lián)網(wǎng)模型、智能分析等模型，這些建模功能可以方便對模型進(jìn)行調(diào)整。

▲MOM需支持的低門檻的業(yè)務(wù)建模能力

從IT角度，系統(tǒng)應(yīng)該建立一種低代碼可配置的開發(fā)方式，提供包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建模、基于腳本的插件開發(fā)、在線的表單設(shè)計(jì)、在線的報(bào)表看板設(shè)計(jì)、在線的集成接口開發(fā)等工具，可以快速對已有的功能模塊進(jìn)行擴(kuò)展，也可以開發(fā)出新的模塊。

▲從IT角度提供低代碼可配置的開發(fā)方式

對于高度自動(dòng)化的工廠，為了實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化生產(chǎn)，MOM平臺建議具備與產(chǎn)線集成、支持柔性生產(chǎn)建模、工業(yè)IOT物聯(lián)的相關(guān)模塊，可以快速搭建模型，不但可以加快項(xiàng)目推進(jìn)的進(jìn)度，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而且可以保證系統(tǒng)良好的可維護(hù)性和靈活性，滿足工廠持續(xù)改進(jìn)系統(tǒng)調(diào)整的要求。

▲MOM平臺柔性生產(chǎn)建模和工業(yè)物聯(lián)的相關(guān)支撐

FMS（柔性制造系統(tǒng)）的功能與MOM平臺中許多模塊，如計(jì)劃排程、生產(chǎn)執(zhí)行、物料配送、質(zhì)量管理、設(shè)備監(jiān)控等均有相關(guān)關(guān)系，也需要利用“工業(yè)物聯(lián)”模塊用來連接自動(dòng)化生生產(chǎn)、倉儲和物流設(shè)施，基于上述特性我們認(rèn)為FMS系統(tǒng)可以作為MOM平臺的子模塊，通過MOM平臺為傳統(tǒng)FMS“賦能”。

下圖是一條焊接的柔性生產(chǎn)線，包括三個(gè)自動(dòng)焊、人工焊、機(jī)加工作業(yè)島。

▲包含三個(gè)作業(yè)島的柔性生產(chǎn)線

下圖展示了MOM系統(tǒng)內(nèi)置的FMS模塊對柔性產(chǎn)線的建模能力。

▲在MOM中可以通過配置映射到柔性生產(chǎn)線的相關(guān)要素

另外MOM最好提供可配置的指令系統(tǒng)，提供對自動(dòng)化產(chǎn)線設(shè)備的內(nèi)在集成能力，實(shí)現(xiàn)信息的采集、工藝信息下發(fā)、生產(chǎn)過程監(jiān)控、拉動(dòng)物流配送、驅(qū)動(dòng)在制品的轉(zhuǎn)序等功能。

▲MOM內(nèi)置IOT模塊實(shí)現(xiàn)采集控制配置

總體來說，MOM一體化平臺的選型可以考慮如下圖所示諸多方面，可以參見筆者關(guān)于MOM平臺選型和實(shí)施建議相關(guān)的文章。

▲MOM一體化平臺的選型建議

針對柔性智能工廠中，計(jì)劃排程、生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)執(zhí)行、質(zhì)量控制、倉儲物流、包裝發(fā)貨等相關(guān)業(yè)務(wù)的規(guī)劃思路和落地，筆者也有一些產(chǎn)品規(guī)劃和項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)分享給大家，拋磚引玉。

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計(jì)劃智能排程與調(diào)度優(yōu)化

對于多品種、小批量、短交期、多變化的柔性自動(dòng)化工廠，生產(chǎn)計(jì)劃的制定通常是非常困難的，尤其是經(jīng)常插單、工藝經(jīng)常變更、生產(chǎn)過程不穩(wěn)定的情形，同時(shí)還需要根據(jù)多品種的工藝差異，合理組合生產(chǎn)計(jì)劃，減少工藝切換帶來的成本，因此生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度通常是最需要經(jīng)驗(yàn)，工作繁瑣，最有挑戰(zhàn)性的崗位，我們的客戶甚至一個(gè)車間有10多個(gè)計(jì)劃員，但是計(jì)劃制定效果依然不理想。

▲計(jì)劃智能排程與調(diào)度優(yōu)化

生產(chǎn)計(jì)劃是整個(gè)工廠運(yùn)行的指揮棒，生產(chǎn)計(jì)劃需要指導(dǎo)物料的備料、工具工裝的準(zhǔn)備、拉動(dòng)物料的配送、驅(qū)動(dòng)自動(dòng)化設(shè)備自動(dòng)生產(chǎn)、按順序進(jìn)行生產(chǎn)切換等。如果生產(chǎn)計(jì)劃不合理，將導(dǎo)致產(chǎn)能的巨大損失，原材料和在制品積壓、無法按期交貨等許多的問題。

基于MOM平臺，實(shí)施高級計(jì)劃排程APS模塊，建立拉動(dòng)式的計(jì)劃體系，不僅考慮單個(gè)設(shè)備、單條產(chǎn)線產(chǎn)能的約束，最重要的是考慮不同自動(dòng)化產(chǎn)線之間的平衡，優(yōu)化瓶頸，減少在制品。例如有些批量生產(chǎn)的工序(如烘烤、老化、干燥)，或瓶頸工序需要拉動(dòng)上游工序的生產(chǎn)，這樣可以有效減少在制品的數(shù)量，事實(shí)上自動(dòng)化工廠在制品緩存都有一定的容量限制。

系統(tǒng)可以快速驗(yàn)證生產(chǎn)計(jì)劃的合理性，例如檢查物料的齊套性、工具工裝的準(zhǔn)備，并提前驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)準(zhǔn)備，并對異常進(jìn)行及時(shí)的預(yù)警。過去要人工去了解和跟蹤物料的齊套、工具工裝的情況，無疑需要花費(fèi)大量的時(shí)間，而且得到的信息時(shí)效性比較差，經(jīng)常會造成計(jì)劃不合理。

對于多品種、小批量、短交期、多變化的工廠，APS解決了過去常說的“計(jì)劃沒有變化快”的問題，排程模塊可以根據(jù)收集的最新信息，設(shè)備的可用情況、訂單的齊套性等，支持快速滾動(dòng)重排，確保計(jì)劃更新的合理性和及時(shí)性，同時(shí)針對一定周期內(nèi)的生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行鎖定，保證生產(chǎn)計(jì)劃的穩(wěn)定性，這一點(diǎn)對于柔性自動(dòng)化工廠無疑是非常重要的支撐。

對于自動(dòng)化工廠，越來越多的工廠建設(shè)了立體倉庫，并配備了自動(dòng)輸送線、AGV等自動(dòng)化物流設(shè)備。但是如果缺少根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃的提前備料，以及生產(chǎn)執(zhí)行過程中根據(jù)實(shí)時(shí)進(jìn)度驅(qū)動(dòng)自動(dòng)出庫和AGV提前準(zhǔn)時(shí)配送，就無法支撐自動(dòng)化產(chǎn)線的連續(xù)生產(chǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的自動(dòng)化物料配送，一般需要事先將物料入自動(dòng)化立體庫，為了加快自動(dòng)化立體庫的周轉(zhuǎn)率，可以根據(jù)最近生產(chǎn)計(jì)劃所需要的物料將物料事先備料到立體庫中，一旦生產(chǎn)計(jì)劃即將被執(zhí)行時(shí)，就可以提前拉動(dòng)相關(guān)的物料精準(zhǔn)配送到工位。

對于自動(dòng)化設(shè)備，上料點(diǎn)一般只能儲存非常有限的物料，配送太多物料到配送點(diǎn)導(dǎo)致上料點(diǎn)無法接收，甚至占用AGV設(shè)備，或?qū)е伦詣?dòng)化輸送線的擁堵。如果配送不及時(shí)會導(dǎo)致生產(chǎn)線停工待料。所以必須確定合理的配送策略，實(shí)時(shí)監(jiān)控上料點(diǎn)的物料消耗，及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充配送。例如，MOM調(diào)度平臺，可以根據(jù)各個(gè)上料點(diǎn)配送物料的周期及上料點(diǎn)可緩存的容量，設(shè)置物料任務(wù)下發(fā)的數(shù)量，以此來控制物料在途數(shù)以及下發(fā)節(jié)奏，從而保證物料的及時(shí)供應(yīng)，也不至于造成物流的阻塞。

同時(shí)，MOM平臺也可以從業(yè)務(wù)層面，對物流任務(wù)進(jìn)行組合管理，通過建立任務(wù)池的機(jī)制，對一定周期內(nèi)的物流任務(wù)進(jìn)行優(yōu)化組合，提高物流設(shè)備的利用率和物流執(zhí)行的效率。在某項(xiàng)目中有雙工位AGV、堆垛機(jī)，MOM平臺對業(yè)務(wù)觸發(fā)的物流任務(wù)打包組合，將相鄰區(qū)域或者同巷道的物流任務(wù)組合下發(fā)，以便物流設(shè)備一次并行執(zhí)行多個(gè)任務(wù)，提高物流效率和設(shè)備利用率。

▲柔性自動(dòng)化精準(zhǔn)配送場景

現(xiàn)在越來越多的企業(yè)推行精益的供應(yīng)鏈，甚至是拉動(dòng)供應(yīng)商精準(zhǔn)將物料直送到裝配車間的工位，必須將物料拉動(dòng)配送系統(tǒng)進(jìn)一步延伸到供應(yīng)商，這就要求對供應(yīng)鏈的精準(zhǔn)掌控能力，必須實(shí)時(shí)掌握供應(yīng)商的物料齊套情況，并且確保供應(yīng)商能夠按要求實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)配送。

除了物料以外，還需要進(jìn)行工具工裝的準(zhǔn)備，根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃，系統(tǒng)可以自動(dòng)檢查工具工裝的齊套情況，不齊套的工具工裝需要實(shí)現(xiàn)入庫到立體庫，并實(shí)時(shí)監(jiān)控工具工裝的齊套情況。生產(chǎn)過程中，根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)時(shí)進(jìn)度，驅(qū)動(dòng)立體庫自動(dòng)出庫、AGV自動(dòng)將工具工裝配送到工位。

例如對于某剎車片工廠，熱壓工序需要對剎車片進(jìn)行粉末冶金成型，模具是重要的工具工裝，不同剎車片的形狀、尺寸不同，需要使用不同的模具，因?yàn)樯婕暗綌?shù)以百計(jì)的熱壓機(jī)，每天有大量的模具出庫、預(yù)熱、配送任務(wù)，這些工作必須合理的安排，否則會影響到熱壓工序的連續(xù)生產(chǎn)。

▲拉動(dòng)模具的配送、驅(qū)動(dòng)模具的回收

上圖展示了模具的出庫、配送、預(yù)熱、更換、模具回收的全過程。其中只有更換過程需要人工參與，其他所有工作包括模具的自動(dòng)出庫、模具輸送線AGV自動(dòng)配送到預(yù)熱箱、模具在預(yù)熱箱自動(dòng)預(yù)熱、預(yù)熱好的模具AGV配送到工位、AGV將回收的模具配送到立庫、立庫堆垛機(jī)自動(dòng)入庫全過程都自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。

基于這種方法，即使還沒有到上班時(shí)間，MOM系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)日生產(chǎn)計(jì)劃，可以調(diào)度立體庫模具提前出庫，通知AGV將模具配送到指定的預(yù)熱箱進(jìn)行預(yù)熱，這樣員工上班之后就可以立刻進(jìn)行模具安裝或換模，最大限度減少熱壓設(shè)備等待時(shí)間。這樣人和機(jī)器和諧交互，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢。

對于自動(dòng)化的生產(chǎn)，MOM需要建立一套可自動(dòng)執(zhí)行的閉環(huán)控制流程，包括設(shè)備的喚醒、拉動(dòng)物料配送、工藝參數(shù)下發(fā)、自動(dòng)上料、啟動(dòng)設(shè)備生產(chǎn)、采集與自動(dòng)報(bào)工、任務(wù)完工、生產(chǎn)切換控制等。自動(dòng)化產(chǎn)線需要遵循標(biāo)準(zhǔn)的集成協(xié)議，以實(shí)現(xiàn)與MOM平臺的統(tǒng)一集成。

▲MOM驅(qū)動(dòng)自動(dòng)化生產(chǎn)控制流程

對于自動(dòng)化設(shè)備，MOM在某個(gè)自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)完成時(shí)，通知設(shè)備進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，以最大限度節(jié)省能源，當(dāng)需要再次生產(chǎn)時(shí)，MOM發(fā)送指令給設(shè)備對設(shè)備進(jìn)行喚醒。

生產(chǎn)線按一定的速率生產(chǎn)產(chǎn)品/半成品，同時(shí)消耗零部件和原材料，MOM需要監(jiān)控上料點(diǎn)的消耗情況，提前拉動(dòng)物料的配送，維持生產(chǎn)的持續(xù)性同時(shí)，確保生產(chǎn)物料的持續(xù)供應(yīng)。

當(dāng)某自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)完一個(gè)訂單時(shí)，按計(jì)劃排程的順序要自動(dòng)切換到下一訂單繼續(xù)生產(chǎn)。前一個(gè)訂單生產(chǎn)完成之前，下一個(gè)訂單的物料可能已經(jīng)開始配送，以便可以確保產(chǎn)線的連續(xù)生產(chǎn)。

為了確保與設(shè)備的可靠集成，MOM一般提供指令池，并提供對指令的調(diào)度，以便跟蹤指令的執(zhí)行情況。

有些產(chǎn)線提供了在線檢驗(yàn)功能，能夠?qū)崟r(shí)采集產(chǎn)品的質(zhì)量信息，基于SPC分析對異常進(jìn)行監(jiān)控，一旦出現(xiàn)異常立刻停止生產(chǎn)，并及時(shí)進(jìn)行預(yù)警，通常是聲光提醒，避免大批量的不合格品，并及時(shí)對異常進(jìn)行處理。

我們有些項(xiàng)目實(shí)施了在線測量功能，例如實(shí)時(shí)采集磨削之后的厚度，并進(jìn)行SPC分析，例如監(jiān)控到尺寸連續(xù)7個(gè)點(diǎn)上升（異常判定規(guī)則的一種），即可判定存在異常。另外有些項(xiàng)目實(shí)施了機(jī)器視覺檢測，并對不合格品進(jìn)行剔除。

▲質(zhì)量信息實(shí)時(shí)采集與監(jiān)控預(yù)警

有些生產(chǎn)工序，需要進(jìn)行首件檢驗(yàn)，這通常需要人的介入，生產(chǎn)完首個(gè)產(chǎn)品（也可能是幾個(gè)）時(shí)，設(shè)備自動(dòng)停下等待首件檢驗(yàn)，并進(jìn)行聲光提醒和計(jì)時(shí)，檢驗(yàn)員基于PDA反饋首檢結(jié)果，支持一鍵確認(rèn)繼續(xù)生產(chǎn)，最大限度確保首件檢驗(yàn)得以及時(shí)進(jìn)行，減少設(shè)備等待時(shí)間。

對于自動(dòng)化產(chǎn)線產(chǎn)出的半成品，應(yīng)該及時(shí)裝盒（或其他容器、托盤等），MOM應(yīng)實(shí)時(shí)掌控產(chǎn)線產(chǎn)出半成品的情況，并及時(shí)驅(qū)動(dòng)AGV將半成品配送到下一自動(dòng)化產(chǎn)線和設(shè)備的上料點(diǎn)。同時(shí)在在制品到達(dá)下一工序前，下達(dá)工藝參數(shù)、檢驗(yàn)參數(shù)等加工信息，保證設(shè)備加工時(shí)有對應(yīng)的工藝控制信息。

對于后工序有較長等待時(shí)間的情況，例如產(chǎn)品需要靜置若干小時(shí)、或者后工序是批量生產(chǎn)方式（例如烘烤、老化、干燥），需要積累一定量的半成品，此時(shí)可能需要驅(qū)動(dòng)AGV臨時(shí)入緩沖區(qū)，甚至驅(qū)動(dòng)入自動(dòng)化立體庫。

MOM需要掌握在制品流轉(zhuǎn)的實(shí)時(shí)情況，包括監(jiān)控在制品緩沖區(qū)、立體庫的貨位使用情況、并調(diào)度空容器，以確保自動(dòng)化產(chǎn)線產(chǎn)出產(chǎn)品時(shí)不會因?yàn)榭杖萜鞑蛔愣Ｖ股a(chǎn)。對于已消耗的物料產(chǎn)生的空容器，MOM應(yīng)該及時(shí)回收。

▲在制品自動(dòng)轉(zhuǎn)序和成品入庫

MOM必須實(shí)時(shí)掌握工廠的運(yùn)行情況，實(shí)物流和數(shù)據(jù)流必須保持一致。原材料的配送、在制品的周轉(zhuǎn)、成品的入庫、工具工裝的配送都離不開容器和托盤。一般需要采用RFID和條碼技術(shù)。

隨著個(gè)性化定制的需求越來越突出，制造企業(yè)建設(shè)柔性智能工廠的需求越來越迫切。我們認(rèn)為，建設(shè)智能工廠必須同時(shí)考慮自動(dòng)化、精益化和信息化，三者缺一不可，只有三者互相支撐、融合提升，必須同時(shí)兼顧局部優(yōu)化和全局優(yōu)化，避免信息孤島、自動(dòng)化孤島，才能真正實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化提升引領(lǐng)，從而成為領(lǐng)先的精益智能工廠。

制造運(yùn)營平臺MOM是制造系統(tǒng)的大腦，要實(shí)現(xiàn)多生產(chǎn)資源的計(jì)劃排程和動(dòng)態(tài)調(diào)度，確保生產(chǎn)資源的優(yōu)化和高效利用。必須實(shí)現(xiàn)MOM中信息流和實(shí)物流的一致，并通過工業(yè)智能、自主控制實(shí)現(xiàn)對工廠的動(dòng)態(tài)調(diào)度和優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)大腦的作用。應(yīng)該考慮建設(shè)統(tǒng)一的MOM平臺，避免信息系統(tǒng)碎片化。MOM應(yīng)該覆蓋零部件到總裝發(fā)貨全制造業(yè)務(wù)鏈條、實(shí)現(xiàn)異地多工廠協(xié)同，各組織職能橫向高效協(xié)同，支持人機(jī)料法環(huán)全生產(chǎn)要素、支持與供應(yīng)商的協(xié)同等。

智能工廠需要持續(xù)改進(jìn)，MOM平臺應(yīng)該是柔性可配置的。包括了對產(chǎn)品工藝、柔性單元產(chǎn)線、計(jì)劃排程、生產(chǎn)資源、倉儲物流、質(zhì)量控制、設(shè)備聯(lián)網(wǎng)、分析優(yōu)化等方面業(yè)務(wù)方面的建模能力。從IT角度，MOM提供一種低代碼可配置的開發(fā)方式，提供包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建模、基于腳本的插件開發(fā)、在線的表單設(shè)計(jì)、在線的報(bào)表看板設(shè)計(jì)、在線的集成接口開發(fā)等工具，可以快速對已有的功能模塊進(jìn)行擴(kuò)展，也可以開發(fā)出新的模塊。

對于高度自動(dòng)化的工廠，為了實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化生產(chǎn)，MOM平臺建議具備與產(chǎn)線集成、支持柔性生產(chǎn)建模、工業(yè)IOT物聯(lián)的相關(guān)模塊。FMS（柔性制造系統(tǒng)）的功能與MOM平臺中許多模塊，如計(jì)劃排程、生產(chǎn)執(zhí)行、物料配送、質(zhì)量管理、設(shè)備監(jiān)控等均有相關(guān)關(guān)系，也需要利用“工業(yè)物聯(lián)”模塊用來連接自動(dòng)化生生產(chǎn)、倉儲和物流設(shè)施，基于上述特性我們認(rèn)為FMS系統(tǒng)可以作為MOM平臺的子模塊，通過MOM平臺為傳統(tǒng)FMS“賦能”。