智能制造技术在卫品行业的应用

2019-06-24刘伟科大智能科技股份有限公司

生活用纸 2019年6期

刘伟科大智能科技股份有限公司

目前，卫生用品行业在生产工艺、生产设备、产品质量的改进升级方面投入了大量的精力，但是在经营管理方面还有较大的提升空间。利用新的智能制造技术，可以帮助企业面对新的互联网冲击、柔性制造的冲击，降低企业运营成本。

如果既能通过工艺的改进提高产品的质量和核心竞争力，又能通过智能制造技术获得更大的柔性、降低运营成本，那么，企业在未来的市场竞争中就将拥有更强的竞争力。

1 新形势下卫生用品行业面临的冲击与挑战

目前，“互联网+”对各行各业都带来了巨大的影响和冲击。卫生用品行业处于消费端，以终端消费品的方式呈现在消费者面前。所以，在消费者购买行为受到互联网电商影响的大背景下，设备制造商、产品生产商、品牌商需要提前布局，在与更多的电商渠道或者互联网渠道合作的过程中，对制造过程逐步进行优化。

1.1 行业生产模式亟需向柔性制造升级

“互联网+”带来更多小批量、多品种的业务需求，生产商要根据订单柔性地使用生产设备并安排每天的生产，满足网上或者分销渠道的需求。

B2B/B2C混合营销模式需要支持柔性制造的智能生产线，以及能够负载海量SKU及电商消费高峰的智能物流。即使电商的需求增长，更大的出货量还是在B端，通过分销商、经销商的网络进行销售。这就决定了未来很长时间，生产商将保持一种混合式增长模式，既有线上的订单，又有线下渠道的订单。生产商需要一个很好的智能制造体系，来维持两种增长模式。

渠道和客户需要更加敏捷的订单响应，实时透明的订单执行过程将成为标配。通过智能制造技术对企业进行赋能，让生产企业也能拥有一流电商公司那样的物流和订单响应能力，这也是互联网带来的冲击。

1.2 消费者购买行为改变，产品个性化突出

消费者购买行为的多样化，对产品本身和产品的外包装都有多样化的要求。一方面，由于线上/线下的促销活动，或者试用装等，需要对产品进行更加灵活的组合，这些都要通过包装来实现。如，多少片或多少件组成一个独立的包装；有一些高端产品，可能是单件就需要有一个独立的包装。这些都会给生产过程带来新的影响。

由于订单的多样性，在订单频繁切换，SKU非常多的时候，如何做到尽量不出错并且花费的时间尽量短，就需要通过互联网和数据分析技术，自动推送工艺参数，同时在线监测设备的工作，包括成品率、合格率等，间接地指导生产车间的生产调度。后续对接的包装设备，还要根据订单的变化、包装规格的变化，进行快速、敏捷的调整，适应新的包装。这就是对生产设备以及包装设备的新需求。

1.3 后端拣配包装需提升自动化程度

卫生用品行业属于典型的成本领先型行业，在生产环节，设备的自动化程度已经很高，但是在成品下线之后，很多企业还需要大量的人力进行包装、搬运，甚至是装卸货车，这些环节消耗的人力成本在整个企业的成本占比可能是逐年上升的。

通过自动化的物流机器人、搬运机器人，自动化的仓储设备，可以降低后端的人力成本，提高产品发货的及时性。包括对货车的装车计划、行车路线等进行适当的规划，降低运费，目前该技术在卫生用品以外的行业都得到了很好的应用，在卫生用品行业里也有很好的解决方案可以尝试。

1.4 卫生用品行业供应链协同是发展趋势

实际上，把一个产品交付到消费者手上，是由多家供应链企业协作完成。在这个过程中，如何实现信息的互联互通，以更加准确的销售预测、订单预测、采购预测，让整个供应链上的参与企业库存数量降到相对较低？我们可以借助大数据，通过一些算法，打通供应商、制造商、渠道商/客户的信息壁垒，实现多级产品库存协同策略，更加准确地进行需求预测和判断。

同时在供应链协同的过程中，通过软件，实现原材料收货单据、产品发货单据电子化流转，减少边界环节流程损耗，让整个供应链的运作达到更高的效率。

图1 供应链协同发展

图2 电子化单据传递

2 卫生用品企业智能制造解决方案

面对新的形势和变化，卫生用品企业如何运用智能制造技术？

2.1 数据驱动的运营管理

首先要从数据的角度对企业做一个数字化改造，对企业所有产品的生产工艺及全生命周期的产品信息建立档案，包括生产过程的工艺数据、产品的批次数据、质量合格数据、发货数据等。建立企业大数据存储与智能分析处理中心，为智能工厂提供智能决策分析，负责从需求到发运，供应链计划、订单管理与执行；生产与计划管理；供应链协调运作、渠道配送；营销数据集成，包括需求感知与引导、订单状态、发运信息、直销/电商和渠道客户信息等。

图3 数据化管理模型

主要数据模型可分为任务数据、工艺数据、质量数据、资源数据、制品数据等5个方面。

任务数据，主要是分析订单的结构及下单的规律，把过去服务的客户订单都形成任务分析数据。

工艺数据，产品工艺不断升级换代，核心是把工艺参数和产品的批次绑定在一起，一旦产品端产生质量问题，可以追溯定位到底是哪个环节出现了问题，再进一步有针对性地建立质量管控的闭环。

质量数据，建立从原材料IQC到生产过程P2C的质量点，再到产品O2C的质量点，把质量点信息做成一个电子证书，也就是产品质量合格证的电子版，以这样的媒体或者介质把它保存下来，把这个数据发送给渠道，或者是下游经销商，就可以更好地保证产品质量。

资源数据，企业的经营者必须详细了解企业的资源，比如工厂有哪些生产设备、设备的表现、生产能力、有没有更大的潜力可挖、需不需要做维护保养，这些都是跟资源有关系的数据。

制品数据，就是从原材料库存到车间在制品的库存，再到成品的库存，通过同一套物流技术来进行监测，对物料需求进行计算时，就能把所有物料全维进行分析。

2.2 生产物流自动化

我们建议从物流的角度来切入，改造现有的制造业工厂。现在卫生用品行业生产设备的水平已经很高，自动化程度、智能化程度也非常高，但是在车间里、生产线上，各个工序之间的组织还有很多环节可以再优化。

图4 优化流程的关键环节

图4所示为优化流程的关键环节，其中需要一些硬件设备来实现在不同的工艺流程和生产制造环节的自动化，如MES生产制造执行系统、WMS仓储管理系统和MM物料系统等。比如，在第三个环节生产制造环节，生产制造过程需要用到原材料，而原材料是储备在仓库里，对于仓管来说就需要有一套系统，知道此时此刻正在生产的订单，下一个小时需要从仓库里出哪些物料，送到几号机台。以前这些都是靠人工进行维护，未来将实现全自动化，通过传感器采集车间生产设备的速度数据，根据设备的实时产量以及订单的需求量，通过MES系统预测送原材料的时间。原料可能是卷材，上料比较费时费力，可通过机械手将卷料抓起来，自动地插入生产设备里，在节省送料时间的同时实现智能送料功能。

通过每个环节的智能制造技术挖掘，实现仓储、生产车间、生产机台三者的信息和物料的协同联动，让仓储能更加智能地服务于生产设备。同时在生产设备下线的成品，能够比较快地进入到仓储，进行下一步的发货。智能制造就是实现卫品先进设备的数字化联网，实现物料端到端的供应链预测与自动化物流智能送料。自动化车间物流、生产设备完全联网，通过物料缓存位监控实现机台自动叫料，减少因缺料引起的非工时，并通过与立体仓储出入库模块对接，避免物料拥堵现象。

通过使用自动化，可以带来明显的好处：第一，有效防止原材料使用的错误；第二，防止跳工序，保证生产工序的完整性；第三，全过程的信息采集，可以实现双向追溯；第四，实时掌握生产计划和完成情况，做出相应的调整。

对于规模较大的制造企业来说，排产是很难的课题，首先要考虑物料是否齐全，要不要发起采购需求，其次排产能不能达到设备开工量大、开工效率高的要求。在这个过程中，可以通过数据分析，结合自动排产系统，实现排产过程自动化，同时实时掌握生产进度，一旦有插单、跳单或者比较紧急的生产任务时可以灵活调整生产过程。

图5 生产全过程管控工作流程

结合APS排产系统，以及MES生产制造执行系统，就可以让机器人来服务生产设备，让生产设备开工率更高。如图5所示，假定企业已建立自动化仓储，仓储可以同时储备原材料和成品，中间的搬运通过输送线、机器人等自动化物流设备进行，但物流指挥调度通过WMS系统和MES系统协同执行，这样可以实现全景的生产过程可控。尤其在车间的物料管控方面，往往有一个盲区，就是在车间的线边存放物料，因为那里离开了仓储，所有权转移到车间。通过RFID或者扫码标签技术，我们可以很快地盘点出在车间到底有多少正在生产的物料，有了这些信息，排产计划可以更精准，减少浪费。

2.3 营销物流自动化

营销面对的是消费者，就是要把货物从工厂车间里送到仓储，再从仓储交付到消费者手里。营销物流自动化一般要建设自动化立体仓储，提高成品仓储土地利用率；实现成品发货无人化/少人化24小时运作，提高库存周转率；采用堆垛机式立库应对B2B托盘式发货，采用多穿车密集库应对B2C纸箱式发货。丰富的上架/拣配策略，保证严格的先进先出，精准的盘点数据保持账实相符。ASN单据电子化流转，增强了制造商与渠道商的对接效率。在工厂园区内规划货车交通管制方案，通过建设TMS运输管理系统并对接ERP，实现订单发货计划自动生成货车装车计划及运输路线，并实施在途信息监控。

营销物流自动化主要带来以下几个方面的好处：

● 无缝对接的信息系统实现从订单到交付的数据闭环，并通过数据共享优化库存、备货、补货及盘点计划。

● 支持线上/线下营销模式，自动对接第三方电商平台定时读取订单数据，通过软件算法自动进行波次计算和拆分生产下架任务，并适应电商节发货高峰的作业效率。

● 针对日常装/促销装的频繁切换，采用Kiva机器人下架，以及货到人拣配及包装方案，建设自动封箱机及纸箱/包装容器自动贴标及交叉带分拣线，完成货物拆零及拣配。

2.4 深度的设备连线与绩效优化

图6 营销物流自动化流程

智能制造解决方案还有一个重要方面，就是通过深度的设备联网实现绩效优化。如何让生产设备运行更快、效率更高？科大智能现在正在实施“设备上云”计划，通过云端监测生产数据、工艺数据、维护保养数据等，构建以工艺综合效率为核心指标的生产绩效。假设给整厂设定一个目标——整厂的工艺综合指标达到90%以上，然后对生产设备的速度、时间和质量合格率这3个因素分别进行监测，如果达不到设定的目标，系统会自动进入预警，同时通过报表分析出原因，如排产不合理、物料输送不及时、设备调试时间过长、设备老化等。通过大数据分析，还可以给出生产改进和管理提升方面的经验和建议。

3 总结与展望

在卫生用品行业推广智能制造技术可能面临一些问题，大家会有一些担心。

● 商业数据的分享合作亟待改善

大家都意识到数据有价值，但是往往担心数据的隐私和安全性。目前随着云计算技术的发展，数据保密技术越来越好，安全性风险微乎其微。

● 智能工厂投资收益的不确定性

传统的工厂改造成智能工厂需要比较大的投资，而投资收益不确定，往往企业在决策的时候，会担心建成之后能不能达到收益，企业现有的人员结构能不能培养出一个队伍去管理。针对这个问题，科大和京东合作提供价值链解决方案，有顾虑的企业可以使用其中一些供应链的基础工具，甚至是以租代建。

● 智能产品、智能服务需求存在不确定性

目前，电商、互联网发展迅速，未来是不是电商能一统江山，大家判断不一样。最稳健的策略就是既要拥抱互联网、拥抱电商，同时又能连接现在B端的线上服务。

● 卫品企业的智能制造基础准备尚需时日

对于生产企业来说，可能对信息化、自动化技术不一定很了解，企业信息化的基础不一样，需要根据具体客户的工厂情况、实际生产经营现状，定制化适合的解决方案。

● 卫品行业亟需提供智慧工厂整体解决方案的产品制造商和系统集成商

在整个卫生用品行业里推广智能制造，需要构建一个生态环境，不同的服务商提供不同的材料、设备和服务。科大智能提供智能制造的解决方案和生产技术，大家一起合作，形成一个生态系统，共同去面对行业的挑战和未来的机遇。

卫生用品企业智能制造的整体框架见图7，计算机通过网络可以接收订单，企业的控制中心接收全方位的数据，通知仓储在正确的时间把物料由机器人控制搬运到车间某一个生产设备上料点。生产设备在生产过程中，物联网采集数据，通过监控中心可视化地监控生产效率和生产的成品，通过自动化物流运送到仓储进行分类存放，再通过分拣技术、订单技术进行柔性发货。同时，生产设备的工艺技术、订单技术资料可以存放在企业的“私有云”里进行跨区域的共享。在这个框架下运作，企业可以降低生产经营成本，把更多的精力花在改善工艺和质量上，真正提高市场占有率。