理性看待玻璃深加工的“工業(yè)4.0”

《中國制造2025》、工業(yè)4.0概念為玻璃深加工行業(yè)帶來了新的熱點。在今年召開的第27屆國際玻璃展會上，筆者看到了許多新的概念和目前流行的4.0元素，如數(shù)據(jù)上傳云端的鋼化設備、整套設備連線的智能工廠解決方案、自動分片系統(tǒng)、半成品倉儲BUFFER的應用、MES系統(tǒng)以及功能更加強大的ERP，總之熱鬧非凡。深加工工廠在這場轟轟烈烈的信息化互聯(lián)網(wǎng)+大潮中如何面對和選擇，將是每位企業(yè)經(jīng)營者值得冷靜思考的問題。

　　明確目標

　　企業(yè)存在的價值就是提供解決方案和為用戶創(chuàng)造價值。對于用戶來說，產(chǎn)品是用人工裝配，還是機器人裝配的，只要質(zhì)量標準是一致的，就價值而言沒有任何區(qū)別。工業(yè)4.0雖然在某種程度上，是希望低成本，實現(xiàn)自動化和個性化生產(chǎn)，但是實現(xiàn)工業(yè)4.0本身則是一筆耗資巨大的工程。對于玻璃深加工工廠來說，在向工業(yè)4.0努力的進程中，應明確為什么要做，怎樣做，做到什么程度。企業(yè)最好事先思考應該提升哪方面的能力，應該有所重點，平衡投資。最好的方法是一步一步走，步步為營，比如優(yōu)化生產(chǎn)工序、ERP、MES系統(tǒng)、數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)聯(lián)通。這些問題的解決并非一蹴而就，有所側(cè)重去實施，效果會更加理想。

　　首先，選擇建設一家數(shù)字化工廠前，就一定要論證項目的必要性。對于玻璃深加工工廠來說，利用各種先進的自動化、智能化設備，靈活的智能倉儲，柔性生產(chǎn)手段，ERP系統(tǒng)，MES系統(tǒng)來提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，縮短交貨期，在提升用戶滿意度的同時，必須要為企業(yè)自身創(chuàng)造價值，以達到雙贏的目的。在項目初期更要參與工廠設計，將工藝路線明確。在項目建設完成后還會遇到新的挑戰(zhàn)，因為工作方式的不同會導致與傳統(tǒng)理念發(fā)生沖突，要敢于面對，盡快適應。

　　其次，應明確工廠未來的產(chǎn)品類型，公司定位是什么，未來以什么產(chǎn)品為主導�？蛻舨煌�，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不同。對于民建門窗來說，玻璃相對面積小，玻璃厚度也相對��；而公建項目則大部分面積較大，玻璃較厚，且夾層和異形玻璃占比大。根據(jù)所生產(chǎn)產(chǎn)品的不同會針對性地購買適合的設備，這已經(jīng)是工廠的標準流程了，但如果采用系統(tǒng)連線的方式，就要考慮得更為清晰。

　　例如，工廠如果以生產(chǎn)門窗玻璃為主，同時可以兼顧生產(chǎn)一些幕墻玻璃，玻璃尺寸90%以上在3500mm×2400mm之內(nèi)，將關(guān)鍵設備選定，大致計算一下設備產(chǎn)能，基本匹配就可以了。但如果希望上全線系統(tǒng)，設備全部連線，則必須充分考慮用到TOC(Theoryofconstraints)瓶頸理論。

　　系統(tǒng)的節(jié)拍和BUFFER的應用

　　TOC把主生產(chǎn)計劃(MPS)比喻成“鼓”，根據(jù)瓶頸資源和能力約束資源(Capacity Constraint Resources，CCR)的可用能力來確定企業(yè)的最大物流量，作為約束全局的“鼓點”。鼓點相當于指揮生產(chǎn)的節(jié)拍；在所有瓶頸和總裝工序前要保留物料儲備緩沖，以保證充分利用瓶頸資源，實現(xiàn)最大的有效產(chǎn)出。必須按照瓶頸工序的物流量來控制瓶頸工序前道工序的物料投放量。換句話說，頭道工序和其它需要控制的工作中心如同用一根傳遞信息的繩子牽住的隊伍，按同一節(jié)拍，控制住制品流量，以保持在均衡的物料流動條件下進行生產(chǎn)。

　　最早的連線方式為切割和磨邊工序直接連線，這樣做的最大好處是切割的下片工和磨邊的上片工為同一組人員，節(jié)約了人力成本。但當切割速度和磨邊速度不匹配時，雖然人力成本降低了，但可能受限于磨邊速度，整體切磨產(chǎn)量卻降低了。所以市面上最多見的是切割機與倒棱機(立式或臥式)的連線方式，生產(chǎn)大多為8mm厚度以下的產(chǎn)品。原因很明顯，倒棱機可以根據(jù)不同的玻璃尺寸適應性工作，節(jié)拍基本和切割機合拍，且供應商之間沒有軟件相連，實施簡單。但這種磨邊質(zhì)量只適合于門窗且相對較薄的玻璃。

　　而大部分用戶所要求的玻璃邊部質(zhì)量還是需要精磨的，所以雙邊磨邊機是必要的。這就會導致一個矛盾的出現(xiàn)。在切割時，我們需要將不同用戶的大大小小不同尺寸、同一厚度的玻璃放在一起進行優(yōu)化，以提高原片的出材率。但磨邊時我們要將尺寸規(guī)整的玻璃放到一起操作以減少磨邊機的調(diào)整，提高磨邊效率。這樣就會產(chǎn)生矛盾，所以在沒有進行設備連線時，我們按各自原則操作，只是在切割時將玻璃依據(jù)分架軟件形成的看板，在下片時進行分片，并形成半成品儲備。

　　如果希望將切割機和雙邊磨邊機通過系統(tǒng)連線時，那就必然會用到玻璃半成品倉儲系統(tǒng)，俗稱BUFFER。BUFFER的存在不僅解決了切割機和磨邊機節(jié)拍不統(tǒng)一的缺點，還可以通過軟件的設計使其發(fā)揮更大的作用。

　　如事先定義好切割的玻璃要求雙邊磨邊，在玻璃入庫時入庫機器人將按倉儲管理原則(如先進先出)將同一尺寸玻璃分配到相鄰的區(qū)域。在磨邊機開始工作時，出庫機器人將尺寸同一的玻璃出庫，傳輸給雙邊磨邊機，這樣明顯減少了磨邊機尺寸調(diào)整的頻率，提高了磨邊效率。

　　同樣，如果工廠在生產(chǎn)過程中長期生產(chǎn)使用四邊磨倒棱機(客戶接受)，那BUFFER的進出片的原則就是以鋼化爐上片所能裝載的最大量為原則，同時驗證最大片和最小片的尺寸差來保證鋼化質(zhì)量。我們還可以在BUFFER出片段增加任何對于工廠有利的設備，如立式加工中心等。在出片機給雙邊磨邊機送片的間隙同時給加工中心送片。由于加工中心的加工節(jié)拍很慢，所以只要通過科學的設計，BUFFER的采用將為工廠帶來極大的收益，可以取代了多個工序的上片工，且減少了搬運倒片的各種麻煩。

　　BUFFER具有中間倉庫的功能，但如果僅僅將其當成倉庫來用，就是大材小用。且使用不好，這個倉庫很快就會被玻璃填塞滿。BUFFER只是一個小型水庫，通過它可以控制上下序的節(jié)拍，使其統(tǒng)一。但是當水庫的蓄水量達到容量的80%時，就是一個很危險的水平了。BUFFER的使用精髓是流動性，就像整流器一樣，雜亂的信號通過它迅速流轉(zhuǎn)，輸出標準信號。

　　如果利用多個BUFFER，則可以依據(jù)不同的使用原則分別按各工序的核心要素來控制工序的生產(chǎn)，如果中空前增加BUFFER，那么BUFFER的進出片就可以按照在生產(chǎn)計劃設定好的原則執(zhí)行。首先是配片原則，其次是裝箱原則，或是客戶提出的特殊發(fā)貨原則等，只要在計劃階段進行了指令的設計，就可以靈活的進行各種柔性操作。

　　如果出于成本的考慮，中空線之前沒有增加BUFFER，而且需要鋼化后的玻璃要成對，那么就可以利用鋼化工序前的BUFFER，可能會犧牲一部分的鋼化裝載率，只要計劃階段將原則定義好了，系統(tǒng)基本可以滿足所有的生產(chǎn)需求。

　　取片系統(tǒng)的優(yōu)化

　　原片取片系統(tǒng)，無論是自動龍門取片系統(tǒng)還是其他廠家的整架取片系統(tǒng)，都有各自的優(yōu)缺點。玻璃傳統(tǒng)的翻轉(zhuǎn)取片臺可以穩(wěn)定、高效的運行，結(jié)構(gòu)簡單，維護費用低。但當玻璃版型變化多，或緊急補片時則反應較慢，而自動龍門取片系統(tǒng)應用起來會更加靈活，但優(yōu)化后如大量使用同一版型原片時，自動龍門取片系統(tǒng)使用起來則有些浪費。如果可以綜合一下，將是一種更理想的方式，當然，靈活的工藝流程設計，就意味著設計更復雜的生產(chǎn)管理軟件。

　　制造執(zhí)行系統(tǒng)和ERP的關(guān)系

　　MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))是對ERP計劃的一種監(jiān)控和反饋，MES其實是ERP業(yè)務管理在生產(chǎn)現(xiàn)場的細化，ERP是業(yè)務管理級的系統(tǒng)，而MES是現(xiàn)場作業(yè)級的系統(tǒng)。

　　ERP是一個對企業(yè)資源進行有效共享與利用的系統(tǒng)。通過信息系統(tǒng)對信息進行充分整理、有效傳遞，使企業(yè)的資源在購、存、產(chǎn)、銷、人、財、物等各個方面能夠得到合理地配置與利用，從而實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)營效率的提高。

　　很多MES管理軟件都會與工業(yè)設備，通過工控技術(shù)進行實時數(shù)據(jù)采集，再上傳給ERP系統(tǒng)進行業(yè)務狀態(tài)改變和業(yè)務指令處理。進行舊工廠升級或新工廠建設時，一定要將生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)(MES)處于ERP的管控之下，再優(yōu)秀的MES系統(tǒng)也不能脫離工廠的ERP控制，因為兩者的側(cè)重點不同。

　　筆者當初在做系統(tǒng)運行時，深刻感受到了這一點。無論再優(yōu)秀的MES系統(tǒng)，也不能實現(xiàn)ERP的全部功能。總會有特殊訂單，如異形，或部分外協(xié)訂單等，脫離生產(chǎn)系統(tǒng)的管控。所以無論采用多么先進的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，當工廠從接收銷售訂單后，應首先進入ERP的管控，適合于系統(tǒng)生產(chǎn)的訂單由系統(tǒng)接管，而特殊訂單可以按傳統(tǒng)模式操作，一直流轉(zhuǎn)到產(chǎn)成品的收發(fā)存。當然最好的方式是MES系統(tǒng)供應商與ERP供應商可以合作為工廠設計流程。

　　人員的選擇和培訓

　　在構(gòu)建一個數(shù)字化工廠的過程中，會遇到許多的挑戰(zhàn)。所以要求從業(yè)人員具有創(chuàng)新精神和較強的綜合能力。隨著數(shù)字化生產(chǎn)，熟練工種逐漸減少，能動性崗位會變多，所以具有創(chuàng)新意識和能動性的人，才可以迅速適應并創(chuàng)造價值。

　　目前企業(yè)使用的人，都是玻璃深加工行業(yè)工作過很長時間的人，對于傳統(tǒng)企業(yè)運作方法已經(jīng)很熟悉。但新變革下，需要大量復合型人才，而這些復合知識、技能和經(jīng)驗是在工作中不斷積累的，企業(yè)需要加大對于員工的培訓力度，使得他們盡快適應新的生產(chǎn)模式。生產(chǎn)經(jīng)理的主要精力將放在自我學習和培訓員工上。

　　畢竟要實現(xiàn)工業(yè)4.0，靠的正是每一個人的努力，團隊合作，以及整個社會的相互協(xié)作。