浅述陶瓷制造业数字化发展实施路径

姚青山

（ 佛山众陶联供应链服务有限公司，佛山 528000）

1 建筑陶瓷制造业数字化转型的意义

建筑陶瓷生产企业大部分是手工生产，生产效率低、质量不稳定、成本高；建筑陶瓷生产尽管已经有了很多自动化设备，但是由于原料的不稳定造成配方、窑炉烧成曲线的不稳定，多数生产岗位仍然需要有一定经验的老师傅做生产线管理和工艺调整。当前，许多90 后年轻人不愿意上生产线工作，招来后由于岗位实行计件工资，年轻工人也不愿意通过长期磨炼留在岗位。解决招人难和留人难的问题，需要加快企业智能化改造。

在中国制造低成本优势不再，从“制造”向“智造”转变，提高管理过程、生产过程的智能化水平成为企业发展的关键。在这一背景下的一些头部建陶企业，通过创新发明、设备引进，补齐自动化生产设备短板，生产各工序的劳动生产率有一定的提升。实现成为行业内标杆的企业，需要从数字化智能工厂开始顶层设计，分别从信息智能化建设整体规划和智能装备的研发、技术沉淀与引入两方面切入；其中信息智能化建设整体规划包括8个方面：精益布局与数字化工厂、研发设计系统管理、设备互联互通、工业互联网平台、生产运营管理系统、信息系统集成、信息安全管理、工业大数据分析。而智能工厂核心装备研发流程包括以下几点：（1）设计需求的确定：通过现场考察与需求确定，详细分析每个生产环节及节点，以数据化的形式呈现，充分论证其功能性、正确性与必要性；（2）设备总体设计：根据现场取得的数据、资料进行总体设计，同时找出其中需要验证的关键技术要点，便于前期开发验证；（3）关键点验证：对于每个关键点必须进行实物验证，证明其可靠性与效率、质量的符合性。验证设计与实际效果的差距，不断地修改完善，直至达到理想的效果；（4）样机制造：在所有关键点验证确认的基础上，进行样机制造与验证，这将缩短开发周期，降低成本的基础；（5）验证与推广：样机通过正常运行，取得预期的产量、质量、成本数据参数，同时确定优化方向，助力所研发装备后续的大范围推广；（6）进口国外新设备：详细确认设备的使用场景，是否匹配产品的生产需求，同时拆分对比各项产量、质量、运行耗用参数，判断其适合性。

2 数字化转型的主要工作

在数字化转型中，行业部分头部陶瓷企业及数字化服务商都在积极探索开拓，投入大量的人力物力打造建陶制造化数字化示范工厂或车间。在这个过程中，陶瓷行业有两种模式，一种高投入投建新的生产线打造数字化工厂，另一种是低投入存量生产线打造数字化工厂/车间，都是精心布局及全局规划；通过投入自动化装备，建设信息化管理系统，搭建智能中控平台，实现企业信息高效传递，智能化水平大幅提高，企业数字化转型基本完成。建立数字工厂模型，通过实时数据进行模型优化，提升整体的运作效率，从而做到产品质量及生产效率的提升。从行业整体来看，陶瓷企业通过数字化改造形成了“四系统三平台”的格局。

“四大系统”为PLM 系统、企业资源管理系统（ERP）、信息集成系统、网络运维系统。陶瓷研发设计，通过PLM 系统进行产品数据定义、研发BOM 管理、项目变更管理等工作；该系统不仅支持现有已知2D/3D 设计软件的集成，且支持未知和未来的应用软件的开放式集成；“企业资源管理系统”覆盖了财务、营售、采购、仓储、生产等方面的信息，具有基础数据管理、销售管理、采购管理、仓库管理、销售核算管理、采购核算管理等功能，通过该系统打通采购、仓储、生产、销售等环节的信息流通，可以从采购订单、物料、工单、销售订单等方面维护实现生产进度的控制和查询。在生产环节，陶瓷企业打造了生产制造执行系统（MES），以建立集约、协作、高效、精益的现代生产理念为目标，进一步提高公司生产管控能力，提升生产管理水平，构建新的生产管理体系。MES系统主要包含生产管理、品质管理、工艺管理、物流管理、设备管理等功能，实现从生产计划到产品交付的全过程的信息化管理，包括生产计划下达、领料、生产、入库等业务流程的信息化，实现业务流程数据采集，记录生产过程信息、物料防错信息、产品追溯信息和关键生产资源的实时状况，实现可追溯生产和透明化生产；

“三大平台”为互联互通基础平台、工业互联网平台、工业大数据分析平台。建陶企业主要生产设备包括喂料机、球磨机、干燥制粉、成型装备、施釉设备、各类干燥及烧成窑炉、抛光磨边、智能物流输送线等，均留有对外信息接口模块。通过现场工业网络和DNC 数采控制模块，将主要设备的加工信息、运作状态、产品进度进行数据实时采集；同时通过各类协议将数据从设备传至边缘网关，再经过边缘网关经过处理，将设备的有效数据上传和回馈，实现设备间信息的互联互通，完成数据采集的基础平台建设；建陶企业通过搭建工业互联网平台，实现设备数据的实时采集与监控。

3 智能工厂建设实施要点

建陶企业需要通过突破传统观念，根据自动化设备的需要，确定工艺参数。因此应配置全球资源，实现工艺目标，把质量和效率落到实处。在智能工厂建设实施阶段的第一步，工厂生产需要平衡计算。智能工厂必须是后段的生产能力略大于前段的生产能力，通过计算将流程数据关联起来，包括物料计算、土建设施、设备配置、人员配置、工作班次等内容，也是工厂设计的基础。其次是工厂成本预估与工资待遇承载能力计算。建陶智能工厂项目建设过程中，需要秉承“精益先行、顶层设计、分步实施、三线并进、整体调控”的方针，才能顺利完成数字化转型和智能制造发展。