【深度】智慧工厂现实路径|卷烟工厂智慧化水平分析

智慧工厂是工厂数字化、精益化之后的发展方向，是智能制造的基础及关键技术。王博士回顾国内外在智慧工厂相关领域的研究成果，从不同角度给出一种智慧工厂的全景描述，即“三四五-五六体系”[1]（限于篇幅，本文不再描述智慧工厂的体系）。

图1：图片来源于网络

本篇文章将基于行业课题的调研数据，全面分析卷烟工厂在基础数字化、过程数字化、管理数字化、决策分析数字化四个层次信息化建设的广度及深度。对照智慧工厂体系模型，指出与智慧工厂的差距主要体现在资源智慧化融合及数据优化驱动不足。同时，以四大重点工程为引领，给出一个迈向智慧工厂的现实路径。

数字化卷烟工厂体系

在烟草工业的生产体系中，卷烟工厂是一个执行单元，接收省级工业公司“四个中心”对生产提出的要求，建立统一生产指挥平台，建立“按订单组织生产”的管控模式，安全生产，稳定产品质量，降低制造成本，提升“制造力”水平[1]。

烟草企业较早开展信息化建设，并将信息化上升到行业战略高度。十二五期间，行业开展创建优秀卷烟工厂的专题活动。其中工厂信息化专题进行了行业信息水平的全面调研。

专题分析得出：卷烟数字工厂的建设可以归纳为基础设施数字化、过程数字化、生产管理数字化和分析数字化四个层次[2]。

图2 数字化卷烟工厂体系

实现基础设施数字化

园区的智能化、数字化建设是卷烟厂的基本要求，包括闭路监控系统、智能化会议系统、安全防范系统、一卡通系统和楼宇自控系统等弱电平台。以及计算机主机平台、网络平台、数据库等所组成的信息平台。

实现生产过程数字化

制丝、动力、卷包、物流车间建立集控系统，基本实现的生产过程数字化控制。通过集控系统，一方面稳定生产过程中各类工艺参数及设备参数，另一方面，为管理系统提供人、机、料、法、环的实时工况。

实现工厂管理数字化

卷烟工厂主要业务管理包括生产、质量、成本、安全及团队建设，通过实施以生产执行系统（MES）为核心的业务管理系统，实现工厂管理业务的流程化、协同化。企业管理将经验型向规范化转变，事后管理向事中、事前管理转变，提升管理效率。

实现决策支持数字化

随着业务管理统的建立，基于业务数据开展数据分析应用，生成的各级指标提供给管理者做经营决策，实现决策支持数字化。

数字化建设成效分析

烟草行业明确提出了“信息化企业，智能化工厂”的信息化建设目标，相对国内其它制造业来说信息化起步较早，起点较高，目标导向明确。

图3所示的基础数字化部分，网络覆盖率低于85%的工厂只占到总数的1%，有69%的工厂实现了100%的全覆盖。

图3 基础数字化网络覆盖率

图4表示过程数字化层面，制丝、卷包、动力三大车间的自动化水平较高，平均值超过70%，而制丝车间更是达到90%以上。物流自动化相对来说发展较慢，但成品和辅料自动化立库也达到了50%左右。

图4 过程数字化关键应用占比

图5表示管理数字化层各核心应用占比情况。其中办公自动化（OA）覆盖达到90%以上，企业资源计划（ERP）达到了70%以上。MES为作为工厂的核心应用，应用率也超过50%。设备运维也达到40%以上，这与设备密集型行业特性高度相关。

图5 管理数字化关键应用占比

图6表示决策分析数字化的应用情况。可以得出，综合数据分析应用较好，但未能超过40%，而综合型决策支持，领导决策平台等代表全局性的分析优化平台，占比甚至未能超过5%。

图6 决策分析数字化应用占比

在上述决策分析应用深度来看，高级水平的占比为0%，而低级水平占比为58%，可见数据分析大多还停留在数字报表的层面。

图7 决策分析数字化应用深度分析

智慧化差距分析

可以得出，卷烟工厂基本实现了自动化、数字化，但对照智慧工厂的模型，还存在很多薄弱环节和亟需突破的瓶颈。

一是全面感知系统不完善。生产资源（人、机、料、产品、基础设施）的自动化感知还不完善，无法进行进一步统计和分析应用，无法满足智慧工厂的信息要求。

二是互通互联尚未彻底实现。卷烟厂与中烟公司、设计与生产、管理与控制之间，虽然存在着多个集成接口，但只限于有限的业务信息交互为主，智慧工厂意义上的融合、信息平滑流动还没有实现。

三是智能应用水平较低。数据收集不全面、不统一、不实时，造成企业对数据的智能化分析和处理不够。对于已经有的数据，也存在着数据分析建设滞后、对海量大数据不能充分使用等问题。

四是广泛适用的智能化模式及人机应用还不完善。目前，部分企业实施的生产仿真、优化调度、3D人机可视化等智慧应用，都是零星的、区域性的，还未达到整体化的智能生产管理水平。

同时，也要看到，卷烟工厂的硬件条件和技术储备、人才培养在我国制造业中处于领先水平，在自动化、数字化系统运用方面也有很多成熟的经验，特别是烟草行业全国一体化的整体架构，顺畅有效的指令和信息传递系统等，都构成了建设智慧工厂的坚实基础。

向智慧演进的方向

烟草行业信息化会议指出，重点工程是引领信息化建设及抓手。对照当前不足，基于智慧工厂模型明确信息化建设任务，按照价值输出组合形成从数字化迈向智慧化“重点工程”。

图8 从数字化迈向智慧化的重点工程

透明化工程

全面审视工厂物联网建设的情况，在基础及协议层面实现资源状态的信息可采集，信息在全厂无缝流动及可视，实现生产资源的智慧化改造。

大数据化工程

数据在全厂的产生、流动，信息红利产生。基于大数据平台优化“微循环”和决策支持。

客户中心化工程

客户中心化工程：客户、员工、社会资源在智慧工厂的融合程度，建立客户关怀及服务体系。

产品中心化工程

产品中心化工程：全面审视个性化产品的支持力度，改造系统的集成方式，支持系统的APP化改造及按需调用，支持柔性化生产模式的转变。

结语

我国工业的发展现状是多元化的，从工业2.0的水平、工业3.0的水平，一直到正在迈向工业4.0的水平都存在着。智慧工厂是继数字化、精益化之后工厂的发展模式，是智能制造的基础与关键技术之一。

在向智慧工厂迈进的过程中，学习工业发达国家的发展规划、策略和路线，固然是很好的借鉴，但更为重要的应该是我们必须审视国内工业现状全局，找到符合实际情况的突破口。

卷烟工厂的信息化水平较高，基本完成了数字化工厂的建设，未来将重点加强一是自底向上的智慧化改造，形成大数据驱动下的企业管理优化机制；二是加强现有业务系统按照智慧工厂的五个集成做好融合。

智慧工厂的学术及理论研究还不深入，特别是能够指导企业建设的应用研究不多见。本文总结提出的智慧工厂“三四五-五六框架体系”，从不同角度给出一个智慧工厂的现实描述，对制造业两化深度融合的推进具有现实的意义。 

免责声明：本文来源于网络，系转载或改编，由“天拓四方”推荐阅读，文章内容不代表“天拓四方”观点，版权归原作者所有。“天拓四方”尊重知识产权，如有涉及公司或个人权益，请及时告知删除，谢谢！