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新安集團馬目園區(qū)智能工廠項目涵蓋DCS、MES、EMS、APC、倉儲物流等應用，入選工信部2018年智能制造試點示范項目。該項目以大數(shù)據(jù)、工業(yè)云、人工智能等新一代信息技術(shù)為驅(qū)動，以業(yè)務運營數(shù)字化、生產(chǎn)制造智能化、生態(tài)服務平臺化、信息支撐敏捷化的“四化融合”方式為核心內(nèi)容，建成面向市場的綠色、安全、高效、循環(huán)且技術(shù)安全可控的數(shù)字化車間。以數(shù)字化車間為試點，逐步完善智能工廠新模式，助推新安集團打造戰(zhàn)略新材料工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)應用。同時，為我國傳統(tǒng)化工基地以及化工園區(qū)向智能制造轉(zhuǎn)型升級、創(chuàng)新發(fā)展提供良好的示范效應。

1　背景

新安集團創(chuàng)始于1965年，地處浙江省建德市，公司主營作物保護、有機硅材料兩大核心產(chǎn)業(yè)，形成了以草甘膦原藥及劑型產(chǎn)品為主導，殺蟲劑、殺菌劑等多種產(chǎn)品同步發(fā)展的產(chǎn)品群；圍繞有機硅單體合成，形成硅橡膠、硅油、硅樹脂、硅烷偶聯(lián)劑四大系列產(chǎn)品，成為擁有全產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢的有機硅企業(yè)。經(jīng)過多年快速發(fā)展，新安集團成為中國制造500強、全球農(nóng)化銷售20強企業(yè)。然而，2013年草甘膦價格上漲，許多中小企業(yè)陸續(xù)重進草甘膦行業(yè)，產(chǎn)能過剩局面愈加嚴重，草甘膦價格開始持續(xù)走低；作為公司兩大拳頭產(chǎn)品之一的有機硅單體也在國外巨頭的強力沖擊之下，毛利率呈現(xiàn)下降趨勢，企業(yè)經(jīng)營發(fā)展受到挑戰(zhàn)。

與此同時，地處城市之中的白南山生產(chǎn)基地，由于城市的快速擴張，周邊居民越來越多，基地潛在發(fā)展空間受限，難以維持生產(chǎn)規(guī)模的進一步擴大。隨著社會、政府、民眾對環(huán)境要求的不斷提高，企業(yè)在安全環(huán)保方面的壓力也在持續(xù)增大，將白南山生產(chǎn)基地搬遷至遠離城市的馬目園區(qū)勢在必行。面對以上多重問題與挑戰(zhàn)，新安集團決定借助搬遷的契機，通過實施智能制造，打造“智能園區(qū)V1.0”，實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級，增強企業(yè)核心競爭力。

2　案例介紹

在新安集團馬目智慧園區(qū)規(guī)劃建設之初，中控技術(shù)就與新安集團制定“整體規(guī)劃—試點驗證—推廣應用”的基本建設路線，對智能園區(qū)的系統(tǒng)進行平臺化集約設計，制定平臺化建設方案和數(shù)據(jù)集成規(guī)范，提高軟硬件資源的使用效率、降低智能園區(qū)建設總成本、提升建設項目的成功率、縮短整體工程的交付周期。馬目園區(qū)智能工廠的建設總共分為七大階段：

第一階段：咨詢規(guī)劃階段（2015年5月）。啟動并開展了智慧園區(qū)咨詢規(guī)劃工作，對企業(yè)現(xiàn)狀進行摸底、評估與需求分析，并在此基礎(chǔ)之上，繪制未來智慧園區(qū)愿景藍圖，確定總體架構(gòu)與建設內(nèi)容，制定實施路線與風險防范措施，估算投入資金，測算預期效益效果；

第二階段：籌備階段（2016年4月）。前往智能化建設效果較好的同類企業(yè)參觀，籌備白南山園區(qū)搬遷工作；

第三階段：啟動建設階段（2016年11月）。確定智慧園區(qū)建設總承包商，簽訂合同，正式啟動智慧園區(qū)項目建設；

第四階段：模塊上線階段（2016年11月）。歷時1年左右完成智慧園區(qū)各系統(tǒng)模塊建設；

第五階段：試運行階段（2017年10月）發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)問題與故障，并進行修正與優(yōu)化，同時使各類用戶人員逐步從過去傳統(tǒng)的工作管理方式向以智能化技術(shù)為替代或輔助的新型方式進行轉(zhuǎn)變；

第六階段：生態(tài)應用階段（2018年7月）。以 ERP為核心的“1+18”經(jīng)營管理系統(tǒng)的全面投入應用，并與園區(qū)層面實現(xiàn)縱向貫通，至此，馬目智慧園區(qū)基本建成；

第七階段：推廣復制與深化提升階段（至今）。將馬目智慧園區(qū)模式迅速向旗下江南化工、開化園區(qū)進行復制推廣；并積極與中控技術(shù)及阿里巴巴進行深入合作，共同挖掘利用工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)解決生產(chǎn)工藝、經(jīng)營管理深層次問題的新場景，目前正在由智能制造V1.0向V2.0過渡。

圖1 新安集團馬目智慧園區(qū)建設歷程

3　應用創(chuàng)新性、重點與難點問題

新安集團馬目智慧園區(qū)建設覆蓋集團、園區(qū)、工廠三個層次，圍繞安全、節(jié)能、綠色、高效四大核心目標，通過打造高效優(yōu)化的供應鏈系統(tǒng)、柔性精細的生產(chǎn)管控系統(tǒng)、安全穩(wěn)定的生產(chǎn)保障系統(tǒng)三條業(yè)務主線展開建設。

圖2 新安集團馬目智慧園區(qū)建設目標

新安集團馬目智慧園區(qū)建設涉及操作控制、生產(chǎn)運行、企業(yè)運營與經(jīng)營決策4個層面展開，大小共建設20多套信息化系統(tǒng)。經(jīng)營決策層包括大數(shù)據(jù)平臺、商業(yè)BI、綜合報表等系統(tǒng)；企業(yè)運營層包括企業(yè)云、ERP系統(tǒng)、CRM系統(tǒng)、智慧倉儲物流系統(tǒng)、科研系統(tǒng)、采購平臺以及馬目生產(chǎn)指揮中心等；生產(chǎn)運行層包括生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、安全環(huán)保系統(tǒng)（HSE）、計劃優(yōu)化、計劃調(diào)度、質(zhì)量管理系統(tǒng) （LIMS）、設備管理系統(tǒng)（EAM）、視頻監(jiān)控等配套硬件設備、實時數(shù)據(jù)庫（數(shù)據(jù)中心），其中智慧園區(qū)項目將馬目園區(qū)數(shù)據(jù)接入到了數(shù)據(jù)中心，推廣復制階段接入鎮(zhèn)江與開化園區(qū)數(shù)據(jù)；操作控制層包括 DCS/PLC自動化控制系統(tǒng)、新一代物聯(lián)網(wǎng)、地磅系統(tǒng)、自動化儀器儀表、智能傳感裝置與邊緣采點。

圖3 新安集團智能制造建設內(nèi)容

從2013年提出“第四次工業(yè)革命”以來，不少制造企業(yè)投身“智能制造”與“數(shù)字化轉(zhuǎn)型”，期望抓住這歷史機遇優(yōu)化企業(yè)核心競爭力、贏得領(lǐng)先的競爭地位。然而在推進“智能制造”與“數(shù)字化轉(zhuǎn)型”過程中也不是一帆風順的，不少企業(yè)發(fā)現(xiàn)在投入建設后并未取得預期效果，紛紛陷入了“建設困境”。

推進智能制造實際上是一項復雜而龐大的系統(tǒng)工程，需要持續(xù)的優(yōu)化升級。中控技術(shù)率先提出“中控智能制造方法論”，采取“定起點、辨目標、繪藍圖、 創(chuàng)價值”的四步走的方針，推出企業(yè)智能制造診斷、企業(yè)智能制造咨詢規(guī)劃、企業(yè)智能制造項目管理咨詢?nèi)椃?，幫助企業(yè)系統(tǒng)性組織智能制造建設工作。

圖4 智能制造咨詢規(guī)劃全生命周期“3階段、6環(huán)節(jié)”

幫助企業(yè)克服智能制造建設過程中遇到的認知障礙、組織障礙、技術(shù)障礙與投入障礙這“四大障礙”，并且有目標分階段地同步提升企業(yè)工作形式、組織能力、技術(shù)水平和信息治理能力，構(gòu)建起基于企業(yè)智能制造評價體系的循環(huán)迭代有序建設與價值實現(xiàn)的“正反饋激勵”。

圖5 企業(yè)智能制造實施路線

4　效益分析

新安集團在成功實施馬目智慧園區(qū)之后在供應鏈、生產(chǎn)運行、生產(chǎn)保障、倉儲物流以及園區(qū)指揮五個方面實現(xiàn)數(shù)字化智能化，極大地提升企業(yè)生產(chǎn)運行效率，為企業(yè)創(chuàng)造顯著的經(jīng)濟價值。

（1）供應鏈智能化

傳統(tǒng)形式的供應鏈存在的最大問題是客戶與供應商之間的溝通效率低下?？蛻舻男枨髠鬟_到供應商需要一段時間，同樣的，供應商的反饋也存在著延時。低效率的供應鏈不利于企業(yè)生產(chǎn)。新安集團利用互聯(lián)網(wǎng)，將相互割裂的商流、信息流和資金流重新連接起來，成為運營管理的中樞神經(jīng)，基于預測模型和計劃優(yōu)化模型，自動制定集團最優(yōu)采購、生產(chǎn)和銷售計劃。

高效優(yōu)化的供應鏈基于預測模型和計劃優(yōu)化模型，實現(xiàn)自動制定集團最優(yōu)采購、生產(chǎn)和銷售計劃。其中需求預測超過200個牌號產(chǎn)品，大類預測準確率>75%；多方案的盈利性比較分析，利潤達上千萬。

（2）生產(chǎn)運行智能化

在新安集團的數(shù)字化車間，生產(chǎn)鏈條的各個環(huán)節(jié)都進行積極的交互、協(xié)作、賦能，提高生產(chǎn)效率。在智能化生產(chǎn)線上，依稀可見幾個身穿深藍色制服的工人與機器并肩工作，形成了人機協(xié)同的共生生態(tài)。通過智能生產(chǎn)設備，新安集團把上千個參數(shù)傳入“工業(yè)大腦”，通過人工智能算法，對所有關(guān)聯(lián)參數(shù)進行深度學習計算，在生產(chǎn)過程中實時監(jiān)測和調(diào)控變量，最終將最優(yōu)參數(shù)在大規(guī)模生產(chǎn)中精準落地，大大提高生產(chǎn)的精益化水平。不僅僅在工業(yè)生產(chǎn)過程中，新安集團還將智能化應用于園區(qū)內(nèi)的生產(chǎn)計劃、調(diào)度、操作、統(tǒng)計、分析、考核系統(tǒng)中。真正實現(xiàn)系統(tǒng)的一體化、精細化、閉環(huán)管理，并強化大數(shù)據(jù)平臺的輔助決策能力。

柔性精細的生產(chǎn)管控生產(chǎn)過程中大工藝、設備 控制點90%以上實現(xiàn)了實時監(jiān)控與報警，二廠關(guān)鍵生產(chǎn)工藝100%進行量化評價，為生產(chǎn)管控精細化提供依據(jù)。通過“訂單池”的數(shù)字化管理，打通生產(chǎn)制造與經(jīng)營管理之間的業(yè)務鏈條，縮短了20%的交互時間，使生產(chǎn)系統(tǒng)能夠更快速的影響市場變化，實現(xiàn)柔性協(xié)同生產(chǎn)。

（3）保障系統(tǒng)智能化

中控技術(shù)為新安集團提供了涉及日常安全、應急安全和綜合監(jiān)控方面的安全管控手段，將隱患排查、安全報警、作業(yè)管理等安全管理模塊通過企業(yè)微信平臺進行業(yè)務互動。園區(qū)各安全日常業(yè)務均在移動端進行體現(xiàn)，使管理人員能夠在遠程完成對安全業(yè)務的監(jiān)管和工作安排。

安全穩(wěn)定的生產(chǎn)保障園區(qū)實現(xiàn)7×24小時安全信息實時監(jiān)控，重大報警響應流程由5項優(yōu)化至3項，安全作業(yè)實現(xiàn)在線閉環(huán)管理，并通過將應急預案、應急物資、危險源以及視頻探頭等信息與移動終端的集成，實現(xiàn)了應急處置的協(xié)同聯(lián)動與快速響應，終端應急信息推動，時限<10s。智能少人化的倉儲物流建成無人值守地磅、車輛動態(tài)跟蹤和自動立體倉庫，實現(xiàn)了從車輛預約、入廠、過磅、裝卸車、入庫、到車輛出廠全流程的無縫銜接與業(yè)務協(xié)同，降低了人工勞動強度與人員需求，大幅提升物流周轉(zhuǎn)率。

項目從規(guī)劃到落地建成共經(jīng)過6個階段，歷時3年2個月。科學合理的園區(qū)生產(chǎn)指揮通過將集團供應鏈、園區(qū)倉儲物流、各工廠生產(chǎn)運行以及各種保障系統(tǒng)業(yè)務的集中集成，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈層面的高效優(yōu)化運行。通過信息化、網(wǎng)絡化、物聯(lián)網(wǎng)等先進的信息與通訊技術(shù)，同時緊密結(jié)合公司實際生產(chǎn)業(yè)務需求，打造出一個具有結(jié)構(gòu)扁平、集中管控、資源共享、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的新安特色智能產(chǎn)業(yè)園區(qū)。

截至目前，中控技術(shù)智能制造咨詢業(yè)務已服務完成國家項目7項，智能工廠/數(shù)字化轉(zhuǎn)型咨詢28項、智能制造診斷項目49家，助力企業(yè)順利完成由傳統(tǒng)企業(yè)向現(xiàn)代企業(yè)的智能制造與數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

摘自《自動化博覽》2021年3月刊