两化融合在玻璃纤维行业的发展趋势及应用的探索
时间：2020-03-31 05:18:59 来源：千叶帆 本文已影响人
摘要：党的十六大提出走新型工业化道路，十七大进一步强调推进信息化与工业化的融合，这是党中央、国务院的重大战略部署。玻璃纤维行业作为国内优势产业代表，肩负了重塑产业新优势、抢占产业发展制高点的重任。玻璃纤维制造作为中国制造2025 发展指导下的十大重点产业之一，学习智能制造实施办法，结合国内外自动化技术与信息化特性，探索出具有中国特色的两化深度融合的发展之道，对玻璃纤维产业的转型升级具有重大的战略意义。
关键词：中国制造2025；两化融合智能制造自动化信息化
1.引言
當今世界，随着快速发展的中国与其强大的工业制造体系崛起，中国制造已经成为国际制造业的重要组成部分。为保持快速发展势头，提升中国制造的定位，2017 年3 月，工信部组织修订《“中国制造2025”分省市指南（2017 年）》，将各省重点任务与区域资源相结合，旨在发展各地产业所专所长，打造新的中国制造强国计划。玻璃纤维作为浙江省优势行业，也肩负了探索本行业智能制造创新之路的重任，如何发展今天、约战未来，寻找产业升级突破口，将是一场以两化深度融合为载体，建设智能制造为目标的攻坚战。
2.自动化发展趋势
2.1.设备的自动化
2.1.1.单一设备的自动化
通过发展单一设备自动化，未来将从点到面注重整体性，结合行业实际生产环境及装备水平，升级生产过程中各单元节点的自动化水平，避免单一提升造成木桶短板效应，逐步将单一设备的自动化改造为集成自动化，从单一设备自动化向成套装备集成化发展，完善玻璃纤维装备的工业化体系建设。
2.1.2.单一设备的信息化
随着国家对智能装备的发展引导和政策支持，越来越多企业重视智能装备的应用和开发，引入“产学研用”的联合开发的新模式，采取合作、应用、互补等方式影响自动化设备厂商的研发方向，设备制造商进一步研发集实时通讯、数字采集、智能控制等新一代信息化技术应用，进一步提升自动化设备的数字化和信息化能力，不断突破自动化设备供应商技术水平的限制，向高端化产品发展。
2.2.集成的自动化
2.2.1.数字化与智能化集成发展
玻璃纤维企业应用国际先进的经验模式，开展设备网络化、可视化、数字化及智能化等全方位的探索，以窑炉、配料控制为核心，向下集成拉丝成型、烘制、络纱机包装的全生命周期管理，实现从人工化、机械化向自动化、智能化的转变。通过工业控制系统（ICS）与制造执行系统（MES）在数据与通讯上的深度结合，构建自动化与信息化桥梁，为流程自动化改造、远程实时监控、节点实时控制等智能化要求发展；以工业控制系统（ICS）为自动化数据起点，逐步向网络模块化发展，统一各设备通讯协议，对设备信息、运行情况、执行参数等进行数据提取；并在完成信息提取后，进一步发挥ICS 的控制功能，完成反向控制终端设备的要求，提升制造装备的智能化能力。
2.2.2.数字化与智能化集成发展的场景与选择
2.2.2.1.简单场景
生产过程分布很近，设备简单，现场环境明确的，采用就近控制的办法，使用可编程逻辑控制器（PLC）。特征描述：以现场单一设备为对象，现场接线，现场监视，现场控制，灵活性强，整体影响小，使用条件低，投入低。
2.2.2.2.一般场景
拥有复杂的生产过程，且对一套或多套已经形成完整闭环的自动化单元进行控制，采用分布式控制系统（DCS）。特征描述：以完整自动化单元为对象，就近控制，线路直连，通讯协议统一成TCP/IP，具有可扩展性，有一定使用条件，整体影响中等，投入中等。
2.2.2.3.复杂场景
生产过程的各个环节分布散、距离远，且传统远程控制手段无法满足实际生产的情况下，采用SCADA（数据采集与监控系统）。特征描述：以分布式子系统或其他控制系统为对象，控制对象分布区域广，距离远，通讯情况复杂，数据不保证可靠传输，以TCP/IP 为唯一通讯协议，整体影响大，投入大。
2.2.3.装备与流程控制集成应用
以制造执行系统（MES）为自动化数据终点，对工业控制系统（ICS）发送的设备信息数据进行统一接收，同时制造执行系统（MES）需开发具备对象化明确、易用性强、涵盖面广等特点的视窗操作界面，对玻璃纤维生产过程中的各环节工况进行图形化展示及分析，并与业务流程进行数字化集成。
2.3 流程的自动化
2.3.1.信息集成管理与展示
以生产过程中各工业控制系统（ICS）发送的信息为起点，以制造执行系统（MES）统一汇总的信息为终点，达成企业生产信息管理的统合，并在MES 系统中图形化展示各生产过程、生产环节、生产节点，做到产品全生命周期、设备全生命周期、工厂全生命周期三个维度的集成化管理，为生产设计者、执行者、监督者提供直观、迅速、准确的信息追溯和反馈。
2.3.2.智能反向控制与优化
在制造执行系统（MES）系统图形化管理生产执行的基础上，直接发送指令至各工业控制系统（ICS），由ICS 端直接通过不同的设备通讯协议，控制相应自动化设备，完成反向控制功能。同时将发展思路由自动化向信息化转移，以完善企业层级信息系统建设、大数据分析、人机互动与控制、人工智能为核心内容。最终通过将信息化与自动化结合，不断优化和指导作业效率和质量的提升，达成智能制造要求。
3.信息化的发展趋势
3.1.完善企业层级信息系统
3.1.1.企业资源计划系统（ERP）
通过行业化、本地化、客户化的实施过程，获得符合企业实际运行情况的ERP 系统。高效、快速地优化企业资源，包括供应链、生产物流链、资金结算链及市场分销链。将企业资源数据进行集成分析，制定主生产计划、物料需求计划、销售物流计划、能力需求计划、人力资源计划五大规划策略。
3.1.2.供应链管理系统（ICSCM）
以协同供应链管理的思想为指导，结合各供应链单位的实际业务情况，将基于ERP 的物料需求计划、销售物流计划与ICSCM 进行信息化串联，形成由ERP 物料需求计划、销售物流计划发起的，包括物流、信息流、单证流、商物流、资金流等各环节的无缝衔接，最后将ICSCM 供应链信息反馈输入ERP，完成供应链管理闭环。
3.1.3.客户关系管理系统（CRM）
以改善企业与客户间关系為目的，构建客户关系管理系统（CRM），推进包括销售管理、市场营销、客户服务等多方面的客户服务体系建设。并与ERP 的客户管理、订单管理等模块进行信息联通，凭借大数据和企业计算服务，推动由客户使用CRM 系统反映业务需求，通过智能分析与处理，传入ERP 并发起生产计划的企业生产前置战略，完成企业生产定制化、柔性化、智能化的业务需求。
3.2.大数据服务
3.2.1.大数据服务理念
深入了解大数据核心理念，通过有效数据存储、大数据对象化、深度挖掘分析的思路，将传统统计学难以发现的数据内在联系进行体现，从中获取价值。
3.2.2.大数据存储与分析
不断完善企业层级信息系统建设，通过开发数据接口服务，提取各信息系统中的有效数据，并通过以分布式、多点支撑、服务化为代表的主流前沿技术进行数据存储，建设企业数据仓库。持续不断从原料、产品、工艺、客户需求为出发点，多维度地对存储的数据进行分析整理，保证大数据内容的实时有效性。
3.3.企业计算服务体系建设
深入开展企业计算服务体系的建设。以SOA 为核心理念，建立分布式服务计算框架。应对物料需求的供应链服务；客户定制化、柔性化的产品定制服务；生产计划管理的自动排产服务；生产、仓储、物流统一协同管理服务等一系列智能服务产生的计算要求。
4.自动化与信息化深度融合的应用
4.1.智能的客户需求前置
以完成满足智能制造自动化和信息化要求的初级建设为条件，制定智能制造实施策略，以达成生产计划前置策略为起点。将企业资源计划系统（ERP）的产品信息，推送至CRM 系统前端，由客户进行常规产品下单、定制产品需求申请等，并以此创建ERP 主生产计划。
4.2.智能的产品研发/设计
根据客户申请的定制化产品需求，通过大数据和企业计算服务，分析过往产品研发成功与失败的信息资料，自动生成新的产品样品生产方法，传入企业资源计划系统（ERP）并建立样品生产计划。
4.3.智能的生产计划执行
根据企业资源计划系统（ERP）中的生产计划，发送生产信息至制造执行系统（MES），由MES 制作生产单，制定自动排产计划并按时执行。执行过程由MES 调配生产单，将信息发送至各ICS，由ICS 反向控制生产设备进行生产。生产执行过程由MES 进行管理监控。生产完成后入库，信息输入ERP，由其进行仓储管理。
4.4.智能的物流计划执行
根据企业资源计划系统（ERP）仓储信息，统计客户订单生产情况，按照客户要求的送达时间，创建物流供应需求单，并通过供应链管理系统（ICSCM）执行事务管理。最终由ICSCM完成预约、出库、物流整套作业流程，最后将信息回传CRM，展示产品订单、质检、物流等信息并等待客户收货确认。
4.5.智能的需求计划执行
通过大数据服务，汇总企业资源计划系统（ERP）中的物料存货情况、生产计划情况、库存商品情况，制造执行系统（MES）的订单排产情况、生产执行情况。由企业计算服务进行分析，将结果发送至ERP，生成物料需求计划，再将需求计划交由供应链管理系统（ICSCM），根据需求信息发起供应链购货流程，视供应商信息化水平采取系统接口传输、邮件、短信、app 推送等多种方式完成事务操作。
5.总结
我国工业化和信息化正处于发展的战略机遇期，党中央、国务院面对国内外新形势新要求，抓住信息化深入发展的战略机遇，提出大力推进信息化与工业化融合，走中国特色新型工业化道路，实现经济从粗放经营向集约经营转变，从规模速度型向创新效益型、科技先导型转变，逐步转入科学发展的新阶段。走新型工业化道路，推进工业化与信息化融合，是当前和今后一个时期的工业和信息化部的首要任务，玻璃纤维行业紧跟国家战略及政策，顺应自动化及信息化的发展趋势，全面深入应用两化融合，在顶层设计和局部应用上加快落实，不断探索和优化技术方案。
综上所述，玻璃纤维行业深入融合自动化和信息化，两手抓，两手硬，必将为玻璃纤维行业的发展起到重要的作用。
参考文献：
[1] 孙优贤，陈杰等编著，【中国自动化技术发展报告】。出版社：化学工业出版社，出版时间：2018 年01 月。
[2] 王喜文著，【中国制造2025 思维：从两化融合到互联网+工业】。出版社：机械工业出版社，出版时间：2016 年10 月。
[3] （德）奥拓·布劳克曼（Otto Brauckmann）著，【智能制造：未来工业模式和业态的颠覆与重构】。出版社：机械工业出版社，出版时间：2015 年09 月。__
（作者单位：巨石集团）
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