WF集團(tuán)數(shù)智化轉(zhuǎn)型規(guī)劃與實(shí)施案例解析

夏志禹 周春柳

（1.無錫WF高科技集團(tuán)股份有限公司，江蘇 無錫 214028；2.安徽工業(yè)大學(xué) 管理科學(xué)與工程學(xué)院，安徽 馬鞍山 243032）

一、WF集團(tuán)簡(jiǎn)介

WF公司成立于1958年，是我國(guó)知名的汽車配件制造商。該企業(yè)始終秉承科技革新的精神，持續(xù)優(yōu)化產(chǎn)品架構(gòu)與提高行業(yè)水平，其經(jīng)營(yíng)范圍已從最初的燃料噴射設(shè)備擴(kuò)展至燃料噴射設(shè)備、排放控制設(shè)備以及排放控制設(shè)備這三個(gè)主要的業(yè)務(wù)區(qū)，建立具備競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的汽車關(guān)鍵組件生產(chǎn)線。此外，該企業(yè)執(zhí)行“雙擎驅(qū)動(dòng)”策略，即將核心業(yè)務(wù)與新興業(yè)務(wù)相互融合，以此加速擴(kuò)充其多樣性的商業(yè)活動(dòng)，并在新型能源驅(qū)動(dòng)以及智慧互聯(lián)科技等前沿領(lǐng)域積極投入。WF公司擁有專業(yè)、高效的智能裝備設(shè)計(jì)制造團(tuán)隊(duì)和信息系統(tǒng)研究開發(fā)團(tuán)隊(duì)，堅(jiān)持自主研發(fā)并驗(yàn)證落地，持續(xù)打造具有WF特色的智能工廠。WF公司智能制造開發(fā)團(tuán)隊(duì)成員近200人，具備豐富的智能裝備制造能力、軟件開發(fā)應(yīng)用能力以及1噸以下智能立體倉(cāng)設(shè)計(jì)及制造能力，配備成熟的AI視覺解決方案，還自主研發(fā)了SCADA、MES、WMS、PMS、PPS等生產(chǎn)類軟件，大大提升了生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)過程的數(shù)字化水平，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)數(shù)據(jù)的可視化、透明化和可追溯。WF公司智能化裝備占比達(dá)85%，設(shè)備聯(lián)網(wǎng)率為95%，并已搭建成數(shù)據(jù)集成平臺(tái)，該平臺(tái)以ERP、BI、PLM、MES、SRM、WMS、SCADA等為核心，以數(shù)字化轉(zhuǎn)型為抓手，穩(wěn)步推進(jìn)公司信息化、智能化的發(fā)展進(jìn)程。

二、“五化”目標(biāo)引領(lǐng)，布局智能制造

數(shù)字化主要是利用數(shù)字技術(shù)（包括數(shù)據(jù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算技術(shù)），實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、料、法、環(huán)等資源的全面數(shù)字化，從而有助于數(shù)字化平臺(tái)的功能實(shí)現(xiàn)。集成化分為兩個(gè)層面，一是從信息流層面，包括信息集成、服務(wù)集成和應(yīng)用集成。二是從業(yè)務(wù)層面，首先進(jìn)行了工藝、業(yè)務(wù)流程和供應(yīng)鏈上下游等各環(huán)節(jié)的集成，然后進(jìn)行基于機(jī)理和數(shù)據(jù)的模型化、可視化和智能化。模型化主要包括工藝數(shù)據(jù)模型、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)模型、設(shè)備模型和優(yōu)化模型等，從而實(shí)現(xiàn)管理決策的精準(zhǔn)化。可視化是通過對(duì)工廠內(nèi)的各種資源進(jìn)行二、三維模型的虛擬建模，并在移動(dòng)終端和儀表平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，融合實(shí)體工廠與虛擬工廠，實(shí)現(xiàn)對(duì)工廠現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的整體把控。智能化是通過對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析和處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程和環(huán)境的診斷、學(xué)習(xí)和適應(yīng)智能化管控。

WF集團(tuán)的智能制造總體規(guī)劃遵循價(jià)值引領(lǐng)，以高品質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)滿足客戶，以持久穩(wěn)定的發(fā)展回報(bào)員工、回報(bào)社會(huì)。智能制造最終要實(shí)現(xiàn)“五化”目標(biāo)，即數(shù)字化、集成化、模型化、可視化和智能化。在“五化”基礎(chǔ)上，WF集團(tuán)構(gòu)建了全過程可控、全過程可追溯和全過程透明的智能制造系統(tǒng)架構(gòu)。該架構(gòu)從上到下依次包含決策層、運(yùn)營(yíng)層、執(zhí)行層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分析層、設(shè)備互聯(lián)層和場(chǎng)景應(yīng)用層六個(gè)層次（如圖1所示）。

圖1 智能制造總體規(guī)劃

（一）決策層是依賴于生產(chǎn)大數(shù)據(jù)、設(shè)備大數(shù)據(jù)、質(zhì)量大數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策，從而提出有利于企業(yè)價(jià)值增值的戰(zhàn)略決策。決策層可以根據(jù)企業(yè)的內(nèi)外部環(huán)境進(jìn)行戰(zhàn)略分析，考慮公司的能力，制定適合公司發(fā)展的戰(zhàn)略規(guī)劃。在智能制造時(shí)代，精準(zhǔn)、跨界、融合及客戶的深度參與是新時(shí)代企業(yè)發(fā)展的主要特征，結(jié)合數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)企業(yè)的最優(yōu)戰(zhàn)略決策，使企業(yè)在利潤(rùn)、客戶服務(wù)、社會(huì)責(zé)任等方面獲得滿意成效。

（二）運(yùn)營(yíng)層是基于決策層的戰(zhàn)略規(guī)劃和執(zhí)行層的執(zhí)行反饋，進(jìn)行企業(yè)內(nèi)外部關(guān)于人、財(cái)、物、資金等各種資源以及供應(yīng)鏈層面的計(jì)劃、組織、管理和控制活動(dòng)。運(yùn)營(yíng)層的數(shù)字化轉(zhuǎn)型主要依賴于客戶關(guān)系管理系統(tǒng)（CRM）、企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）、產(chǎn)品和解決方案支持中心（Products and Solutions Support Center，PSSC）和財(cái)務(wù)共享服務(wù)中心（Financial Shared Service Center，F(xiàn)SSC）等管理信息系統(tǒng)。

（三）執(zhí)行層是運(yùn)營(yíng)層信息向下傳遞和設(shè)備層向上反饋的中間層。根據(jù)管理重點(diǎn)，搭建公司核心業(yè)務(wù)平臺(tái)，主要包括工藝策劃平臺(tái)、物流管控平臺(tái)、生產(chǎn)控制平臺(tái)和質(zhì)量控制平臺(tái)。每個(gè)平臺(tái)通過使用先進(jìn)的工具和管理軟件進(jìn)行產(chǎn)品工藝、生產(chǎn)、物流、質(zhì)量的管控。

（四）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分析層指公司在智能制造中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與優(yōu)化的數(shù)據(jù)管理層，主要涉及邊緣計(jì)算、數(shù)據(jù)建模分析、云計(jì)算、分散式數(shù)據(jù)庫(kù)和主數(shù)據(jù)庫(kù)等數(shù)據(jù)分析與存儲(chǔ)技術(shù)?？梢越⒁粋€(gè)數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)，對(duì)收集各種離線數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、時(shí)序數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析。

（五）設(shè)備互聯(lián)層依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，針對(duì)不同類別資源，建立底層設(shè)備的數(shù)據(jù)采集平臺(tái)和管控平臺(tái)。既包括生產(chǎn)層面的生產(chǎn)設(shè)備、零部件、操作工人、儀器的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控，也包括物流倉(cāng)儲(chǔ)層面的設(shè)備、分揀、配送、倉(cāng)儲(chǔ)等流程的管理。

（六）場(chǎng)景應(yīng)用層主要是通過各個(gè)業(yè)務(wù)場(chǎng)景的分析，利用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同場(chǎng)景設(shè)備的自動(dòng)化和智能化。針對(duì)機(jī)加工類設(shè)備場(chǎng)景，通過設(shè)備與測(cè)量系統(tǒng)交互，或者基于各類傳感器，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能化升級(jí)。針對(duì)自動(dòng)化和裝配類設(shè)備場(chǎng)景，通過建立自動(dòng)輸送系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)裝配物料的齊套性和準(zhǔn)時(shí)供應(yīng)，同時(shí)引入自動(dòng)化裝配機(jī)器人、自動(dòng)私服壓裝機(jī)器人、自動(dòng)測(cè)量尺寸機(jī)器人等，通過RFID等傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)裝配過程的無人化操作；結(jié)合機(jī)器視覺技術(shù)，通過智能定位和視覺檢測(cè)防錯(cuò)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人按需自動(dòng)上下料。針對(duì)不同類別的測(cè)試設(shè)備，如性能測(cè)試、可靠性測(cè)試、油類介質(zhì)測(cè)試、氣類介質(zhì)測(cè)試、綜合性能測(cè)試等，基于萬物互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)智能化測(cè)試。針對(duì)物流倉(cāng)儲(chǔ)類設(shè)備場(chǎng)景，使用線邊超市思想，減少?gòu)膫}(cāng)庫(kù)送貨次數(shù)，使用AGV、無人叉車、自動(dòng)立體庫(kù)、自動(dòng)分揀系統(tǒng)等無人化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)物流倉(cāng)儲(chǔ)的無人化作業(yè)。針對(duì)健康安全環(huán)保類場(chǎng)景，通過使用環(huán)境在線檢測(cè)系統(tǒng)和員工行為識(shí)別系統(tǒng)，實(shí)時(shí)感知環(huán)境變化，管控員工危害生產(chǎn)和安全的不當(dāng)行為，同時(shí)對(duì)能源進(jìn)行監(jiān)測(cè)管理，加快能源消耗的智能化、綠色化升級(jí)。針對(duì)能源管理類場(chǎng)景，利用能源在線檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的效果。

三、建立智能制造創(chuàng)新應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室，助力公司數(shù)智化轉(zhuǎn)型

在傳統(tǒng)的企業(yè)變革中，往往通過項(xiàng)目試錯(cuò)的方式來推行企業(yè)變革，會(huì)給企業(yè)帶來較大的風(fēng)險(xiǎn)和較高的試錯(cuò)成本。WF公司在智能制造和數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中，為了防止過程中的試錯(cuò)成本太高，建立了智能制造創(chuàng)新應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室，簡(jiǎn)稱“創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室”。相較于傳統(tǒng)的制造生產(chǎn)工廠模式來說，智能制造創(chuàng)新應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室是利用5G網(wǎng)絡(luò)將生產(chǎn)設(shè)備無縫連接，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的全自動(dòng)化、智能化，故該實(shí)驗(yàn)也稱為“5G+智造實(shí)驗(yàn)室”。該實(shí)驗(yàn)室作為新產(chǎn)品孵化基地，功能涵蓋應(yīng)用孵化、功能測(cè)試、場(chǎng)景驗(yàn)證、能力培訓(xùn)、投資轉(zhuǎn)化，包含智能倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)、智能裝配系統(tǒng)、智能質(zhì)檢系統(tǒng)、行為異常識(shí)別系統(tǒng)、環(huán)境感知系統(tǒng)和設(shè)備健康預(yù)測(cè)性系統(tǒng)等六大應(yīng)用場(chǎng)景（如圖2所示）。同時(shí)，根據(jù)公司各事業(yè)部的實(shí)際需求，可運(yùn)用先進(jìn)的智能制造技術(shù)與手段，推動(dòng)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)落地應(yīng)用，為事業(yè)部制造賦能和增值。

圖2 智能制造創(chuàng)新應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和5G技術(shù)為基礎(chǔ)，搭建六大場(chǎng)景實(shí)體平臺(tái)，同時(shí)利用可視化技術(shù)和AI算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)場(chǎng)景中安全生產(chǎn)的智能化管控?，F(xiàn)階段，實(shí)驗(yàn)室在6個(gè)場(chǎng)景的開發(fā)、27項(xiàng)技術(shù)取得突破，在經(jīng)過充分驗(yàn)證后，將在各子公司推廣。其智能制造可以提供從自動(dòng)化智能改造、數(shù)據(jù)采集、智能物流等一整套智改數(shù)轉(zhuǎn)的解決方案，可以向全行業(yè)輸出成熟技術(shù)，助力提升制造業(yè)企業(yè)整體工藝競(jìng)爭(zhēng)力。

四、實(shí)施成效

WF公司利用智能制造創(chuàng)新應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室所提出的解決方案，可實(shí)現(xiàn)客戶、設(shè)備、全流程的互聯(lián)，利用可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)全流程可視化，將傳統(tǒng)的制造模式轉(zhuǎn)變?yōu)橥该?、高效的柔性制造模式。利用自?dòng)化物流和立體倉(cāng)庫(kù)，比傳統(tǒng)倉(cāng)儲(chǔ)效率高2~3倍，進(jìn)出庫(kù)效率高3~4倍。整體交貨期縮短20%以上，交貨準(zhǔn)時(shí)率大于98%。產(chǎn)品質(zhì)量水平提高，設(shè)備效率OEE指標(biāo)提高30%以上。供應(yīng)鏈總成本降低15%以上，人力成本降低20%以上。

五、結(jié)語

企業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型是大勢(shì)所趨，這也是制造業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的重要手段。WF集團(tuán)通過對(duì)公司智能制造制訂總體規(guī)劃，形成了價(jià)值引領(lǐng)、循序漸進(jìn)的數(shù)智化轉(zhuǎn)型總體思路。同時(shí)，通過建立智能制造創(chuàng)新應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室，建立創(chuàng)新研發(fā)團(tuán)隊(duì)，推出示范智能生產(chǎn)線，一方面，推動(dòng)了企業(yè)內(nèi)部的數(shù)字化和智能化轉(zhuǎn)型；另一方面，也為制造業(yè)的數(shù)智化發(fā)展提供了行業(yè)解決方案，有助于打造制造業(yè)的數(shù)字經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。