建數(shù)字化工廠到底有什么好處?
建設數(shù)字化工廠的好處多多，我們僅僅從一個維度判斷數(shù)字化工廠的好處：提高數(shù)字化工廠經(jīng)營過程的能見度。
本文作者：章月洲，教授級高級工程師、信息化專家、工廠管理專家！
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數(shù)字化工廠現(xiàn)狀
2015年國家發(fā)布了《中國制造2025》，國內的智能制造熱潮興起，至今已經(jīng)形成了建設數(shù)字化工廠、數(shù)字化車間的熱潮，各級政府的支持力度比較大，比如金華市對兩化融合的支持是30%的補貼（項目費用包含信息化規(guī)劃、設計、咨詢、培訓和軟件費用），嘉善縣的補貼更加優(yōu)惠，是在金華市政府補貼政策的計劃上，MES系統(tǒng)的硬件（服務器、客戶端、顯示器、采集盒子、條碼槍等），而且普通企業(yè)的補貼總額是100萬，獨角獸企業(yè)是200萬，支持力度空前。
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建立數(shù)字化工廠的益處
建設數(shù)字化工廠的好處多多，我們僅僅從一個維度判斷數(shù)字化工廠的好處：提高數(shù)字化工廠經(jīng)營過程的能見度。
建立數(shù)字化工廠，可以提高4個方面的能見度：
第一，實現(xiàn) 物料和物料流動狀態(tài)的能見度
建立數(shù)字化工廠，可以極大低提高物料和物料流動過程的能見度：
供應商的需求可視化
利用SRM（供應商關系管理系統(tǒng)）可以方便地實現(xiàn)供應商與工廠之間的物料需求狀態(tài)，尤其是電子、機械設備、服裝等組裝類企業(yè)，工廠可以及時地把相關物料需求，實時同步發(fā)布至供應商處，同時將工廠的即時庫存、可用庫存狀態(tài)同步至供應商，讓供應商可以或許更多的物料需求信息，從而做好供應商自身工單的優(yōu)先序和排程計劃安排。
同時，供應商也可以把自身的庫存、發(fā)貨、送貨的狀態(tài)轉換為發(fā)運狀態(tài)，使得工廠可以同步、實時清晰送料狀態(tài)，以提高齊套狀態(tài)的透明度。
第二，實現(xiàn) 庫存狀態(tài)能見度
利用WMS（倉庫管理系統(tǒng)）的庫存實時、動態(tài)信息，可以為S&OP（銷售和運作計劃）、MRP（物料需求計劃）、工單發(fā)料等提供即時信息，確保獨立需求、相關需求的準確。
第三，實現(xiàn) 工序工單的優(yōu)化投放能見度
利用ERP（企業(yè)資源計劃）的生產工單和銷售訂單、MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）的設備狀態(tài)和工序報工，APS（高級計劃和排程）可以實現(xiàn)滿足客戶交期（最高庫存和安全庫存）的前置條件下，根據(jù)TOC（約束理論）瓶頸管理理論，實現(xiàn)瓶頸資源效率最大化、有效產出最佳化和生產成本（懲罰成本）的最小化，從而實現(xiàn)客戶滿意度、資源效率最大化的目標。
注：數(shù)字化工廠建設，唯有通過工序工單的優(yōu)化投放，才可以發(fā)揮出數(shù)字化工廠信息系統(tǒng)的最佳效率。所以，APS高級計劃和排程是數(shù)字化工廠的核心軟件，是真正起到輔助決策作用的核心軟件。
第四，經(jīng)營過程和經(jīng)營結果（資金、庫存、有效產出、準交率等）能見度
充分利用ERP、MES、APS的相關數(shù)據(jù)，可以利用數(shù)據(jù)平臺（IGN等），工廠可以自主開發(fā)或委托開發(fā)與工廠業(yè)務相一致的BI（商業(yè)智能）系統(tǒng)，將經(jīng)營和管理過程透明化、可視化：
1、實時呈現(xiàn)物料流動狀態(tài)：原材料在途、在庫、WIP（在制品）、半成品、產成品在庫、產成品在途、產成品應收等
2、與實物流相對應的資金狀態(tài)
3、產能負荷及瓶頸產能的負荷狀態(tài)，承諾交期的展望
4、生產過程的相關信息：安全、質量和生產效率（人均效率、萬元薪資有效產出、資源有效產出等）
5、按天計算的有效產出趨勢圖、訂單負荷圖等等
全景式、全時域地呈現(xiàn)工廠的運行狀態(tài)，以數(shù)字化透明方式呈現(xiàn)經(jīng)營過程和結果，甚至用仿真的方式實現(xiàn)CPS。
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建設數(shù)字化工廠必要步驟
如何建設好的數(shù)字化工廠，不僅需要有足夠的預算，更需要科學的規(guī)劃和設計，一般做好數(shù)字化建設，必須要依據(jù)以下步驟：
第一，信息系統(tǒng)的規(guī)劃和設計
很多的工廠會購置很多的獨立的信息系統(tǒng)，如CRM（客戶關系管理系統(tǒng)）、PLM（產品壽命管理系統(tǒng)）、ERP（企業(yè)資源計劃）、HR（人力資源）、QMS（質量管理系統(tǒng)）、OA（辦公自動化）等，但是因為沒有做好頂層設計，系統(tǒng)的集成性差，而且軟件的選型、上線程序均不科學，造成很大的資金、時間和人力資源浪費。
所以，要做好數(shù)字化工廠建設，必須做好信息化的規(guī)劃和設計，至少包含以下內容：
1、信息系統(tǒng)未來3-5年的總體方向和目標（與公司戰(zhàn)略相匹配）。
2、硬件系統(tǒng)的整體設計，包括網(wǎng)絡架構、網(wǎng)絡安全、儲存系統(tǒng)的整體設計。
3、軟件系統(tǒng)總體設計和子系統(tǒng)的、子系統(tǒng)供應商要求和上線邏輯順序。軟件系統(tǒng)的總體規(guī)劃和設計非常重要，很多工廠（某些軟件系統(tǒng)供應商也極力推薦）喜歡一體化軟件：將CRM、PLM、ERP、APS、MES、WMS、SRM、BI、OA選用統(tǒng)一供應商一體化軟件。我并不贊同做這樣的選擇，理由如下：
1）如此選擇的話，意味著這家供應商必須是非常強悍實力的供應商，能力超強。目前中國還沒有這樣的供應商出現(xiàn)，有的估計是忽悠。
2）系統(tǒng)的耦合性太強了，為整個系統(tǒng)的更新造成了極大的困擾。一個客戶因為在ERP（企業(yè)資源計劃，單賬戶）系統(tǒng)中做了很多的開發(fā)，需要升級到多組織ERP系統(tǒng)時，就非常麻煩了。如何是多個子系統(tǒng)的集成，則各個系統(tǒng)的迭代和更新會容易很多，很容易使用到更加先進的子系統(tǒng)。
第二，上線好ERP這個數(shù)據(jù)平臺
很多人認為智能制造時代，ERP不重要了，有系列文章?lián)尩紼RP的平臺作用（一共是16論）。確實，就目前而言，MRP是獨立需求、相關需求間最好的方法，除MRP還有什么可以替代，目前最新的關于獨立需求、相關需求的技術DDMRP（需求驅動的MRP），還是在MRP的基礎上優(yōu)化。
實現(xiàn)業(yè)務-財務一體化的ERP，也是標準成本、實際成本、應收/應付、存貨核算和總賬的唯一選擇，是不能規(guī)避的信息系統(tǒng)。
所以，ERP是所有信息系統(tǒng)的基礎，是不可避免的基礎，必須做好，做扎實。
第三，選擇專業(yè)的MES系統(tǒng)
在ERP的基礎上，選擇專業(yè)的MES系統(tǒng)成為關鍵。MES的行業(yè)特征比較明顯，如機械加工行業(yè)，偏重加工過程的管理，工序報工、道具管理、在制品管理是關鍵。電子行業(yè)的電子料防呆、物料齊套是關鍵。
汽車零部件行業(yè)的數(shù)據(jù)追溯（批、件）是核心，不同的行業(yè)需要不同的MES解決方案，而且MES的供應商也各不相同：自動背景的、數(shù)據(jù)采集和物料網(wǎng)、ERP軟件廠商、精益生產顧問轉型等等，供應商不同、行業(yè)不同面向的客戶也不同。
第四，一定要上APS并選擇合適的供應商
目前的MES軟件，一般不包含兩個MES的核心功能：詳細排程、工序工單分派，但是且這兩個功能才是工廠運行的關鍵：確定工序工單的優(yōu)化投放，實現(xiàn)客戶交期滿足和內部有效產出、資源效率的最大化。
“詳細排程”、“工序工單分派”的功能有更加專業(yè)的APS高級計劃和排程軟件實現(xiàn)，所以，一般情況下ERP、MES上線后，高復雜性、高變動的工廠業(yè)務場景，必須要有APS高級計劃和排程的實施和上線，才可以實現(xiàn)發(fā)揮ERP和MES的有效作用。
要選擇一個好的APS高級計劃和排程，可以從以下幾個方面判斷：
1、選擇國外相對成熟軟件系統(tǒng)是一個簡單的選擇
國內號稱有APS高級計劃和排程軟件的MES公司非常多，但是基本上不是太靠譜，因為真的懂生產計劃和排程的專家、精益生產顧問均不懂，更何況要開發(fā)一個滿足DBR、JIT排程的軟件并不容易，其啟發(fā)算法和引擎開發(fā)，尤其是配置型的軟件更加不易。
2、選擇國外軟件時，要注意是全廠統(tǒng)一工序排程、還是需要分別排程的。
如果是廠級、車間工序分級排程的，軟件的優(yōu)化效果會比較差，最好不要選擇。
3、建模和優(yōu)化的便捷性。復雜場景如果需要手工建模和迭代、優(yōu)化是代碼來做的，則APS高級計劃和排程的系統(tǒng)適應性不好，未來工廠業(yè)務狀態(tài)的更新會對系統(tǒng)的優(yōu)化會有困難，需要在選擇中注意。
工廠選擇APS高級計劃和排程時，最好選擇【參數(shù)化建模】、【配置化優(yōu)化】的APS高級計劃和排程系統(tǒng)，確?？梢缘玫介L期使用。
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結語
數(shù)字化工廠的益處是顯而易見的，但是科學建立數(shù)字化工廠是一個長期、持續(xù)的過程，為此工廠必須做好以下準備：
① 長期、持續(xù)建設的觀念
建立科學的數(shù)字化工廠，是一個長期的過程，千萬不要有暫時、短期就可以建設的思想，是建設是長期、收益也是長期的，是核心競爭力的一部分。
② 預算和投資的概念
建設數(shù)字化工廠是一個長期的投資，而不是成本，千萬不應該具備短期內收回的觀念，而是長期、持續(xù)投資的一部分。
做好投資預算，工廠需要有三點考慮：
其一，是資金預算，是基于規(guī)劃期內的資金預算
其二，是時間預算，是幾年才可做成數(shù)字化工廠，不是幾個月，不是1-2年
其三，是人才預算，建設數(shù)字化工廠，不僅僅是信息系統(tǒng)供應商的事情，更是工廠本身的事情，不僅需要具有專業(yè)水平的IT隊伍，更是需要工廠領導層、管理層、操作層的身體力行，親自參與建設、使用和維護，數(shù)字化工廠才會是長治久安。
③ 數(shù)字化工廠要真做而不是為了展示
數(shù)字化工廠設計現(xiàn)在不做，未來還是要做，今天不做明天還是要做，是遲早要做的事情，需要確定的是，何時開始做？先做那個部分？投入多少預算？
但是，做數(shù)字化工廠，千萬別因為有政府補貼提前做、規(guī)模過大、水平過高地做，這樣的話，往往做不好，做不到位或者浪費了時間、費用和人力資源，從而傷害數(shù)字化建設的寶貴的熱情、資金和時間。
總之，數(shù)字化工廠的益處多多，但是建議數(shù)字化工廠需要科學規(guī)劃、嚴密計劃和足夠的預算支撐，并真實落地使用，才可以取得好的效果。
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