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浅谈钣金数字化智能制造工厂规划 一、钣金数字化智能工厂的机遇与挑战 《中国制造2025》提出，“基于信息物理系统 （CPS ）的智能装备、智能工 厂等智能制造正在引领制造方式变革”，要围绕控制系统、工业软件、工业网络、 工业云服务和工业大数据平台等，加强信息物理系统的研发与应用。《国务院关 于深化制造业与互联网融合发展的指导意见》明确提出，“构建信息物理系统参 考模型和综合技术标准体系，建设测试验证平台和综合验证试验床，支持开展兼 容适配、互联互通和互操作测试验证。”当前，《中国制造 2025》正处于全面 部署、加快实施、深入推进的新阶段，面对信息化和工业化深度融合进程中不断 涌现的新技术、新理念、新模式，迫切需要研究信息物理系统的背景起源、概念 内涵、技术要素、应用场景、发展趋势，以凝聚共识、统一认识更好的服务于制 造强国建设。在未来一定时期内，钣金工厂的数字化发展目标是什么？为了实现 数字化战略目标，企业所需要的核心能力和资源是什么？在减少产品上市时间， 减少设计修改，降低生产费用以及库存，实现精细化管理提升产品质量，企业应 该做什么，如何做？ 当前，钣金数字化智能制造处于萌芽状态，现在越来越多的企业老板意识到 自动化设备带来的红利，在人工成本越来越高，利润越来越薄的前提下，自动化 设备能够有效的降低成本和提升效率，但是，企业在生产管理过程中常常遇到一 些困惑。  无法实时跟踪订单的生产进度，现场异常问题发现、处理滞后，造成交货延期；  订单排产的过程复杂、由人工手动排产，调整困难，造成效率低下；  生产过程缺乏可追溯性，难以满足客户对产品质量管理的需求；  缺乏有效手段跟踪关键设备的综合利用率以及停机原因；  缺乏有效手段收集员工的实际工时并进行绩效评估；  各工作中心间信息传递滞后，降低了整体效率；  缺乏防错防呆、物料拉动等工具支撑；  自动化设备无法与管理系统进行有效的数据集成，造成信息孤岛。 二、钣金数字化智能工厂架构 企业在数字化智能制造转型过程中会遇到各种各样的问题，生产领域的、信 息化领域的、自动化领域的，因此需要建立顶层框架来进行思考。笔者研究参考 了众多工业4.0 框架体系后，提出的针对钣金企业的数字化转型的三级分布式控 制系统（DCS ）模型，通过制造执行系统（MES ）对人、机、物、料、环等生产要 素进行生产调度、设备管理、物料配送、计划排产和质量监控而构成的智能车 间。 图1 钣金数字化智能制造工厂框架模型 钣金数字化智能工厂构建的重点，是根据当前企业现状从精益生产维度、运 营管理维度以及 IT 信息化维度，分解智能制造时代数字化车间、数字化工厂和 数字化企业的层级关系，面向落地和实施。 最底层是自动化车间，主要是自动化设备，由数控冲床、激光、折弯机、机 器人、AGV 小车、传送带等构成的智能柔性生产线。中间层是数字化工厂，一般 的话是由控制系统和运营系统组成，有MES 、数据采集与监控系统（SCADA ）、 ERP、PDM 、OA、CRM、APS 、WMS 等等。最上层是数字化企业层，包括精益管理和 有关数据分析的服务，比如设备的数据的分析，订单数据、产能数据分析，营运 数据分析等等的服务。核心解决三大领域的问题，分别是数字化工厂战略规划、 数字化工厂详细设计和数字化工厂运营实现。 三、钣金数字化智能工厂的设计 钣金数字化智能工厂基于信息化的平台，融合 ERP、PDM、APS 、MES 、TPM 和编程等应用软件系统，旨在帮助企业打造一个数字化、信息化的立体全方位工 厂。通过多信息流的交换，员工知道产品和材料知道该去哪儿，设备知道该做什 么，管理者随时随地知道工厂状况。结合自动化技术和设备的应用后，只需要工 程师在办公室将图纸和工艺做好后，通过 PDM 和编程软件系统自动将程式编好传 输给机床，APS 高级排产系统通过 ERP 的对接下达生产任务给机床加工，MES 系 统实时地执行和反馈整个状况，TPM 系统实时地监控设备的生产状态，达到实现 无人化生产的目标。 图2 钣金数字化智能制造工厂规划 1、精益生产规划 以前在接触智能制造、数字化工厂的时候，脑海里第一浮现的大多是工厂里 的传感器、大数据、机器人之类的。好像觉得跟我们的成本管理，人员绩效组织 发展没有太多的关系，但其实数字化工厂是一个整体，各个细节各个层面