软包装智能工厂建设要点

 

　　智能工厂是在数字化工厂的基础上，利用物联网技术和监控技术加强信息管理服务，提高生产过程可控性、减少生产线人工干预，以及合理计划排程;同时，集初步智能手段和智能系统等新兴技术于一体，构建高效、节能、绿色、环保、舒适的人性化工厂。下面，笔者以软包装印刷为例，谈谈软包装智能工厂的建设要点。

 

 

　　合理的生产布局

 

　　对于软包装企业来讲，合理的生产布局就是要按照生产工艺流向对设备、物料和物流进行“U”型布局，这样可以减少不必要的物流交叉，达到最佳的物料流通效果，让生产过程更加流畅。软包装智能工厂整体布局如图1所示，包括各种设备、仓储系统、物流系统、智能配套系统等。

 

 

图1 软包装智能工厂整体布局

　　1.设备

 

　　从设备层面来说，在国家政策的要求下，环保设备必不可少，所以排放废气的设备(印刷复合等设备)要尽可能集中排布，并根据排风管道的布置综合考虑环保设备的合理位置。

 

　　2.仓储系统

 

　　智能工厂的仓储必定会引入立体库，存量大、空间利用率高且自动化程度高，同时可以与物流系统自动对接。规划立体库形式和位置时需要充分考虑生产工艺的要求，比如软包装印刷和涂布车间有洁净与非洁净之分，那就需要在两个区域分别设计立体库，而车间立体库只用于物料临时周转缓存，量值可以小，但位置要非常讲究，方便大部分工段取送料;铝箔和熟化后的卷料不能接触托盘，需要悬空挂放，这样最小单元体积就会变大，就需要多布置巷道(堆垛机);等等。

 

　　3.物流系统

 

　　智能工厂的物流系统应实现车间所有物料的全自动拉动，主要包含AGV、提升机、输送平台等。AGV运行通道要比人工物流通道宽，不同形式AGV运行通道也不尽相同，所以在物流规划时要根据实际情况(现有车间大小、物流规格等)选择合适的车型，确定物流通道大小，比如陕西北人研发的背驮AGV通道要求较窄，而叉车AGV空间要求相对较大。如果车间跨楼层，则需要考虑布置提升机。自动化包装生产线须引入输送平台、码垛机器人等。

 

　　4.智能配套系统

 

　　智能工厂所涉及的智能配套系统如自动上下料装置、智能视觉翻转机器人、智能熟化系统、自动称重装置、智能包装生产线等，这些都需要考虑在布局范围之内。比如，自动称重装置需要合理地设计在物流路线当中，智能熟化系统应该加在复合工段之后、分切制袋工段之前等。

 

　　总之，智能工厂的生产布局就是对整个车间及空间的全新考量，并最终把所有生产元素进行合理分配。这是智能工厂的基础建设，对其后期的顺利运行有着重要作用。

 

 

　　数字化

 

　　数字化是智能工厂的基本条件。车间生产信息只有数字化，才能被采集系统自动采集，为生产分析奠定坚实的基础。数字化就是要赋予人员、物料、订单工单编码信息，自动采集设备状态和工艺参数、车间环境、能耗等信息，并通过网络系统将数据存储。

 

　　新设备一般都具备智能基因，设备所有数据都能被快速采集。对于相对老旧的设备，必须进行改造升级，给PLC加网络模块，并加装智能传感器，将机械信号转换成电信号，车间加装温湿度控制系统，车间或设备加装智能电表，设备加装智能配套模块(如在线检测、黏度控制仪、油墨色彩控制仪等)。总之，数字化就是将车间流动的重要生产信息全部转换成计算机可识别的数据。

 

　　信息化

 

　　信息化就是利用软件来实现管理思想。当前印刷工厂信息化水平较低，大部分只上线了具有简单功能模块的ERP，在生产中难以发挥更大作用。智能工厂的信息化建设包含ERP系统、MES系统、WMS系统、AGV系统等。

 

　　ERP系统作为企业资源计划系统，需要涵盖业务、财务、订单、计划、工艺、物料、能源等模块;MES系统是ERP系统与底层设备的连接，接收计划层订单并全程监控订单执行和自动采集生产信息，确保生产数据及时准确，为生产分析和高层决策提供支持;WMS系统是对ERP物料管理模块的补充，可实现对物料过程的精细化管理，保证物料信息实时准确;AGV系统是WMS系统的延伸和执行，负责把生产需要的物料及时准确配送给指定生产设备。

 

　　总之，信息化系统就是一个多系统、设备、人员、物料互联互通的智能生产系统，通过布置在生产现场的专用设备(如PDA、生产看板、条码采集器、PLC、智能传感器、远程I/O、RFID、PC等硬件设备)，以电子方式实现对从原材料采购到成品出库的生产过程进行实时数据采集、控制和监控。

 

　　精益生产

 

　　精益生产与智能生产是两个领域的概念，侧重点不同。精益生产强调生产过程中的管理理念与实现方法，智能生产更侧重技术实现，两者相辅相成。

 

　　精益生产中的很多理念指导着智能生产建设，比如标准化作业。我们在MES系统中首先定义了标准作业流程，规范了产品生产过程，这种方式更容易也更严格地控制生产过程，保证产品质量。智能生产流程里增加来料扫描确认环节，可提高产品质量，减少不必要浪费，这正是借用了精益生产提倡的“零浪费”理念。另外，精益生产里的快速切换、减少浪费、可视化生产等理念，也是智能生产要实现的过程目标。同样，智能生产中的设备互联互通、高级排产、过程协同、质量过程管控、大数据分析、可视化、预测性维护等方法与手段，都有助于促进精益生产的落地与提升。

 

　　总之，智能工厂的生产布局、信息化不是简单复制精益生产模式，而是要在精益生产理念和方法的指导下，深入剖析生产布局和产品工艺，并做出行之有效的改进。比如，对流程中各种浪费进行梳理和改善，反复优化库存量后再确定立体库的大小;改变物料存储方式以减少不必要的重复劳动;确定物料存储以及流转方式后再决定AGV与立体仓库的对接方式，以避免不必要甚至错误的投入等。

 

　　在智能工厂的建设热潮下，企业不宜盲目跟风，而是应该围绕企业的中长期发展战略，结合自身产品、工艺、设备和订单的特点，合理规划智能工厂建设蓝图，并在推进规范化、标准化的基础上，从自身当前最紧迫需要解决的矛盾出发，逐步推进智能工厂建设。