理性看待玻璃深加工的“工業(yè) 4.0”

中國復(fù)合材料集團(tuán)有限公司????????? 高 猛

 

《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(diǎn)。在今年召開的第27屆國際玻 璃展會(huì)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(shè)備、整套設(shè)備連 線的智能工廠解決方案、自動(dòng)分片系統(tǒng)、半成品倉 儲(chǔ)BUFFER的應(yīng)用、MES系統(tǒng)以及功能更加強(qiáng)大的 ERP，總之熱鬧非凡。深加工工廠在這場(chǎng)轟轟烈烈 的信息化互聯(lián)網(wǎng)+大潮中如何面對(duì)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(biāo) 企業(yè)存在的價(jià)值就是提供解決方案和為用戶創(chuàng) 造價(jià)值。對(duì)于用戶來說，產(chǎn)品是用人工裝配，還是 機(jī)器人裝配的，只要質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是一致的，就價(jià)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和個(gè)性化生產(chǎn)，但是實(shí)現(xiàn)工 業(yè)4.0本身則是一筆耗資巨大的工程。對(duì)于玻璃深 加工工廠來說，在向工業(yè)4.0努力的進(jìn)程中，應(yīng)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(yīng)該提升哪方面的能力，應(yīng)該有所重點(diǎn)，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(shí)施，效果會(huì)更加理想。

首先，選擇建設(shè)一家數(shù)字化工廠前，就一定要 論證項(xiàng)目的必要性。對(duì)于玻璃深加工工廠來說，利 用各種先進(jìn)的自動(dòng)化、智能化設(shè)備，靈活的智能倉 儲(chǔ)，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(shí)，必須要為企業(yè)自身創(chuàng)造價(jià)值，以達(dá) 中國復(fù)合材料集團(tuán)有限公司 高 猛 理性看待玻璃深加工的“工業(yè) 4.0” 到雙贏的目的。在項(xiàng)目初期更要參與工廠設(shè)計(jì)，將 工藝路線明確。在項(xiàng)目建設(shè)完成后還會(huì)遇到新的挑 戰(zhàn)，因?yàn)楣ぷ鞣绞降牟煌瑫?huì)導(dǎo)致與傳統(tǒng)理念發(fā)生沖 突，要敢于面對(duì)，盡快適應(yīng)。 其次，應(yīng)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(dǎo)?？蛻舨煌?，產(chǎn)品 結(jié)構(gòu)不同。對(duì)于民建門窗來說，玻璃相對(duì)面積小， 玻璃厚度也相對(duì)?。欢?xiàng)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(huì)針對(duì)性地購買適合的設(shè)備，這已 經(jīng)是工廠的標(biāo)準(zhǔn)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(shí)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(shè)備選定，大致計(jì) 算一下設(shè)備產(chǎn)能，基本匹配就可以了。但如果希望 上全線系統(tǒng)，設(shè)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(yīng)用 TOC把主生產(chǎn)計(jì)劃（MPS）比喻成“鼓”，根據(jù) 瓶頸資源和能力約束資源（CapacityConstraintResou rces，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(diǎn)”。鼓點(diǎn)相當(dāng)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(chǔ)備緩 沖，以保證充分利用瓶頸資源，實(shí)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(duì)伍，按同一節(jié)拍，控制住制品流量，以保持 BOLILUNTAN 玻 璃 論 壇 22 專 家 論 壇 ZHUANJIALUNTAN 上海玻璃 2016年·第4期 玻 璃 論 壇 BOLILUNTAN 在均衡的物料流動(dòng)條件下進(jìn)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(dāng)切割速度和 磨邊速度不匹配時(shí)，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(jī)與倒棱機(jī)（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(jī)可以根據(jù)不同的玻璃尺寸適應(yīng)性工 作，節(jié)拍基本和切割機(jī)合拍，且供應(yīng)商之間沒有軟 件相連，實(shí)施簡(jiǎn)單。但這種磨邊質(zhì)量只適合于門窗 且相對(duì)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(jī)是必要的。這就會(huì)導(dǎo)致一 個(gè)矛盾的出現(xiàn)。在切割時(shí)，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(jìn)行 優(yōu)化，以提高原片的出材率。但磨邊時(shí)我們要將尺 寸規(guī)整的玻璃放到一起操作以減少磨邊機(jī)的調(diào)整， 提高磨邊效率。這樣就會(huì)產(chǎn)生矛盾，所以在沒有進(jìn) 行設(shè)備連線時(shí)，我們按各自原則操作，只是在切割 時(shí)將玻璃依據(jù)分架軟件形成的看板，在下片時(shí)進(jìn)行 分片，并形成半成品儲(chǔ)備。

如果希望將切割機(jī)和雙邊磨邊機(jī)通過系統(tǒng)連 線時(shí)，那就必然會(huì)用到玻璃半成品倉儲(chǔ)系統(tǒng)，俗稱 BUFFER。BUFFER的存在不僅解決了切割機(jī)和磨 邊機(jī)節(jié)拍不統(tǒng)一的缺點(diǎn)，還可以通過軟件的設(shè)計(jì)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(shí)入庫機(jī)器人將按倉儲(chǔ)管理原則（如先進(jìn)先 出）將同一尺寸玻璃分配到相鄰的區(qū)域。在磨邊機(jī) 開始工作時(shí)，出庫機(jī)器人將尺寸同一的玻璃出庫， 傳輸給雙邊磨邊機(jī)，這樣明顯減少了磨邊機(jī)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(zhǎng)期生產(chǎn)使用四 邊磨倒棱機(jī)（客戶接受），那BUFFER的進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(duì)于工廠 有利的設(shè)備，如立式加工中心等。在出片機(jī)給雙邊 磨邊機(jī)送片的間隙同時(shí)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(xué)的設(shè)計(jì)， BUFFER的采用將為工廠帶來極大的收益，可以取 代了多個(gè)工序的上片工，且減少了搬運(yùn)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(dāng)成倉庫來用，就是大材小用。且使用不好，這 個(gè)倉庫很快就會(huì)被玻璃填塞滿。

BUFFER只是一個(gè) 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(dāng)水庫的蓄水量達(dá)到容量的80%時(shí)，就是 一個(gè)很危險(xiǎn)的水平了。BUFFER的使用精髓是流動(dòng) 性，就像整流器一樣，雜亂的信號(hào)通過它迅速流轉(zhuǎn)， 輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。

如果利用多個(gè)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(jìn) 出片就可以按照在生產(chǎn)計(jì)劃設(shè)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(jì)劃階段進(jìn)行了指令的設(shè) 計(jì)，就可以靈活的進(jìn)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(duì)，那么就 可以利用鋼化工序前的BUFFER，可能會(huì)犧牲一部 分的鋼化裝載率，只要計(jì)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(dòng)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(diǎn)。玻 璃傳統(tǒng)的翻轉(zhuǎn)取片臺(tái)可以穩(wěn)定、高效的運(yùn)行，結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，維護(hù)費(fèi)用低。但當(dāng)玻璃版型變化多，或緊急 補(bǔ)片時(shí)則反應(yīng)較慢，而自動(dòng)龍門取片系統(tǒng)應(yīng)用起來 會(huì)更加靈活，但優(yōu)化后如大量使用同一版型原片 時(shí)，自動(dòng)龍門取片系統(tǒng)使用起來則有些浪費(fèi)。如果 可以綜合一下，將是一種更理想的方式，當(dāng)然，靈 活的工藝流程設(shè)計(jì)，就意味著設(shè)計(jì)更復(fù)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(duì)ERP計(jì)劃的一種監(jiān) 控和反饋，MES其實(shí)是ERP業(yè)務(wù)管理在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的 細(xì)化，ERP是業(yè)務(wù)管理級(jí)的系統(tǒng)，而MES是現(xiàn)場(chǎng)作 業(yè)級(jí)的系統(tǒng)。

ERP是一個(gè)對(duì)企業(yè)資源進(jìn)行有效共享與利用的 系統(tǒng)。通過信息系統(tǒng)對(duì)信息進(jìn)行充分整理、有效傳 遞，使企業(yè)的資源在購、存、產(chǎn)、銷、人、財(cái)、物等 各個(gè)方面能夠得到合理地配置與利用，從而實(shí)現(xiàn)企 業(yè)經(jīng)營效率的提高。 很多MES管理軟件都會(huì)與工業(yè)設(shè)備，通過工控 技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，再上傳給ERP系統(tǒng)進(jìn)行業(yè) 務(wù)狀態(tài)改變和業(yè)務(wù)指令處理。進(jìn)行舊工廠升級(jí)或新 工廠建設(shè)時(shí)，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?yàn)閮烧叩膫?cè)重點(diǎn)不同。

筆者當(dāng)初在做系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，深刻感受到了這 一點(diǎn)。無論再優(yōu)秀的 MES 系統(tǒng)，也不能實(shí)現(xiàn) ERP 的全部功能。總會(huì)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(jìn)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，當(dāng)工廠從接收銷售訂單 后，應(yīng)首先進(jìn)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(dāng)然最好的方式 是 MES 系統(tǒng)供應(yīng)商與 ERP 供應(yīng)商可以合作為工廠 設(shè)計(jì)流程。

人員的選擇和培訓(xùn) 在構(gòu)建一個(gè)數(shù)字化工廠的過程中，會(huì)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(qiáng)的 綜合能力。隨著數(shù)字化生產(chǎn)，熟練工種逐漸減少， 能動(dòng)性崗位會(huì)變多，所以具有創(chuàng)新意識(shí)和能動(dòng)性的 人，才可以迅速適應(yīng)并創(chuàng)造價(jià)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(zhǎng)時(shí)間的人，對(duì)于傳統(tǒng)企業(yè)運(yùn)作方法已經(jīng)很熟 悉。但新變革下，需要大量復(fù)合型人才，而這些復(fù) 合知識(shí)、技能和經(jīng)驗(yàn)是在工作中不斷積累的，企業(yè) 需要加大對(duì)于員工的培訓(xùn)力度，使得他們盡快適應(yīng) 新的生產(chǎn)模式。生產(chǎn)經(jīng)理的主要精力將放在自我學(xué) 習(xí)和培訓(xùn)員工上。 畢竟要實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0，靠的正是每一個(gè)人的努 力，團(tuán)隊(duì)合作，以及整個(gè)社會(huì)的相互協(xié)作。