工业企业数字化标准云平台建设探索

刘定书

（安徽省新技术推广站，安徽合肥 230001)

0 引言

标准化在推进国家治理体系和治理能力现代化中发挥着基础性、引领性作用。中共中央、国务院《国家标准化发展纲要》以及《质量强国建设纲要》等文件中提出要加快构建推动高质量发展的标准体系。推动全员、全要素、全过程、全数据的新型质量管理体系应用[1]；引导企业开展质量管理数字化升级、质量标准制定等；深入实施“标准化+”行动，促进全域标准化深度发展。

随着物联网、人工智能、云计算及5G等技术的快速发展，如何利用数字技术推动制造业在研发、生产、运营等环节的变革成为解决当下问题的突破点和探讨热点，数字技术正在重新定义制造业。信息时代为企业的发展提供了新的契机，但是同时也产生了大量数据，如何利用现有数据，将数据信息化知识化为企业提质增效服务还需要进一步探索[2]。但是，鉴于现阶段各企业的发展参差不齐，在企业标准化体系建设过程中仍然暴露出许多问题，如企业制定的标准与生产实际两张皮、生产一线参与标准化体系建设内生动力不足、生产过程数据资源价值利用不充分、缺乏具有可操作性的标准化建设理论指导等[3]。

面临以上产业格局新时代巨变的挑战，本文探索建立工业企业数字化标准云平台，打通企业原有各信息系统的数据屏障，以工业企业生产全过程生产要素参数为数据基础，将企业标准建设与生产全过程紧密联系，将参数标准置于后台，建立覆盖企业全业务、全过程、全要素的标准化四率数字化云平台，通过标准体系支撑，以数字化手段不断提升企业精细化高效化管理水平，挖掘数据潜力，节约成本提高产出的同时，稳定输出高质量产品，实现企业提质增效的目标，使平台成为推动工业企业迈向数字化发展的关键抓手。

1 平台标准化数字化应用机理

数据、信息、知识和智慧是数据创造价值的四个递进层次，企业利用数据技术工具进行数据分析，进一步释放数据中的潜在信息，提高信息质量，将数据要素转变为有价值的信息资源，建立庞大的信息数字化体系，成为企业标准化生产的基础。

企业标准化要与企业产品生产、过程控制和提供服务全过程密切结合一致，切实解决“两张皮”“夹生饭”和“靠边站”等标准实施方面的问题。而工业企业生产全过程标准的定标率、贯标率、达标率和一次交检合格率这四率，针对企业标准化建设难点和工业企业特点，提炼企业生产全过程涉及的生产要素参数（生产制造过程中的最小单元参数），将其与企业当前标准文件制度建立有机联系，引导企业建立和完善工艺、质量、物耗、能耗、环保、应急时效等六大类生产要素参数级上下限标准，并在生产全过程跟踪管理，记录标准执行数据，通过数据溯源确定生产过程的关键因子，不断优化调整标准，最终建立企业自适应的标准化体系。

工业企业数字化标准云平台的建设，将企业标准建设与数字化平台相融合，将生产要素标准置于平台后台，通过引入企业其他硬件和信息化软件数据，在不破坏原有企业信息化规划架构的基础上，基于企业现有生产流程分析，以最低代价建立标准化可视化数字平台，为管理者提供生产过程可追溯工具，提升管理效率和产品质量，挖掘现有各类信息化系统数据价值，同时通过不断优化提升的标准化库，改进企业产品质量稳定性，节约成本，达到企业提质增效的目标。

2 平台功能设计与建设步骤

平台的建立是基于对企业现有生产流程进行梳理和优化，整合现场生产运行数据与企业业务管理数据，基于企业工艺、质量、物耗、能耗、环保和应急时效这6大类标准库，利用5G网络传输速度快、稳定性强、安全性高的特点，利用企业生产车间和数字化车间建设基础，实现自动化生产线、设备数据采集系统、智能检测设备等数据的采集，同时平台标准库与企业制造执行系统(MES)和企业资源计划系统(ERP)等企业原有业务信息化系统进行数据对接或离线数据导入，实现对生产制造过程的全程监控，设备管理、生产可视化、管理高效化、打通制造环节的数据价值链条，建立与企业现有各类不同的系统数据通道，通过平台实现生产过程业务各类数据的数字化映射，建立实时在线的标准化数字云平台。

图1 平台逻辑结构图

为降低平台搭建技术门槛，提升使用便捷性，平台架构采用SaaS 云服务，通过租用Iass 云服务，在此基础上搭建标准化云平台软件层和应用层，将平台部署在云端，各类用户可方便通过互联网进行访问和使用。平台模块结构主要包括数据中心首页看板、订单总况、营销管理、生产进度、机台管理、质量检测、物料管理、能源管理、环保监测、任务预警、决策分析、标准设置等，并实现数据链接。平台的建设过程主要分为几个阶段。

2.1 平台建设生产要素标准数据准备

基于企业全流程的标准要素梳理是平台建设的基础。为整合分散的企业应用系统及设备等数据，将其与企业全过程生产要素标准化有机结合[4]，使数据成为新型的生产要素，在实践中，以企业生产制造过程中的最小单元参数为标准数字对象，将所涉及生产要素数据主要分为六大类：工艺参数、质量参数、物耗参数、能耗参数、环保参数和应急时效参数。

2.2 平台标准数据分析与对接

通过生产要素标准与当前生产流程相结合，进而调研当前业务信息系统，定位数据源，建立与各业务系统数据源之间的对应关系，从而为平台标准的应用提供数据支撑。首先通过引导企业勾画生产流程，识别生产工序，进而分析工序所涉及生产要素参数。第二步，识别各类标准数据属性，数据的来源可能是企业建立的ERM、MES、BOM以及设备传感器等，根据平台模块功能需要，以及标准数据溯源所需要的信息，确定平台数据结构，建立与当前各类数据来源的对照关系模板和数据对接方法，为平台数据提供支撑。

2.3 搭建可视标准云平台

云平台的搭建是建设主要过程。将企业建立的全过程参数量化标准与可视化数字工厂建设相结合，利用数字技术和数据分析技术，搭建可视化企业云平台，将参数标准置于后台，企业可以通过工厂内的数字平台，直接查看企业生产情况以及标准执行情况。比如，生产车间的检测设备可将成品质量数据自动上传至数字平台，管理者随时可以灵活查看生产过程数据。实时监控反馈数据：实时追踪物料与物耗标准、生产参数与响应工艺标准、质量指标与质量标准、设备用电与能耗标准等各环节生产数据，为实现标准化生产提供数据依据；平台实时监控标准执行情况，及时预警，通过直观分析图反映不同维度，如时间维度、工序维度、产品维度等反馈标准执行情况，通过预警系统，建立基于应急时效参数标准的可视化响应视图，发现设备故障及责任人以及进度情况等。可视化云平台还可以通过数据分析视图提升标准精准度，通过分析生产全过程的数据，可以了解到生产线的质量瓶颈和关键参数标准的优标方向，保证产品质量稳定性，提升企业产出率，节约成本，有效促进管理标准化、智能化，为企业的数字化转型打下坚实基础。平台应用实施可大致分为几个步骤：1)改造升级内部网络，建立高效工业互联网硬件环境。2)对企业设备进行数字化改造，利用物联网技术，对设备进行数字采集。3)组织项目团队，对涉及业务骨干进行标准化及互联网技术知识培训，对业务流程和生产要素标准进行梳理；4) 在共性基础上进行个性化改造数字化平台，利用技术手段将生产过程知识、管理需求进行软件化，丰富平台功能模块。5)分类设计，分阶段分层次进行测试，先易后难，逐渐实现功能全覆盖。6)把标准与数字化转型经验逐步实现到平台中，不断丰富平台6大类标准库建设，使平台成为企业定制的标准化数字化管理核心。

3 平台标准化应用路径

通过平台建设，采集统计生产过程中各量化标准参数数据，再以大数据分析找出企业生产管控中的薄弱环节[5]，倒逼企业创新现有技术工艺等，增加数字化、信息化、智能化等手段在生产制造过程中的应用，营造工业企业实施以“定标、对标、优标、追标、超标”为目的的“四率”标准化体系建设氛围，推动工业企业迈向高质量发展。

3.1 参数标准从定性到定量，提升企业标准体系建设

制定高质量的企业产品标准，使其既能符合企业产品实际情况，又能满足社会发展需要，并提高企业产品的竞争力，是摆在企业面前的重要课题，也是企业标准化工作的重要任务。建立覆盖工艺、质量、物耗、能耗、环保和应急时效这6大类生产要素的标准库是平台的基础，通过平台功能的建设实施，细化各生产要素标准参数值，将标准文件与参数数据值建立对应关系，此时，企业就可能发现当前车间执行标准与标准制度存在的两张皮现象，标准制度文件中已制定的参数标准对生产实际没有指导意义；还可挖掘生产过程中经验值，并将其补充到平台标准库中，从而完善企业标准的定义，指导生产，提升管理效能。

3.2 基于标准库的自动预警，优化资源配置

通过后台量化标准设置，结合平台对企业生产过程机器采集以及人工巡检等数据进行分析，可以帮助管理者实时了解各类设备或产品的状态，实现对异常状态的预警和实时响应跟踪，从而实现预防性维护，减少风险，避免非计划停机；平台的建设最终可优化企业资源的配置效率，通过完成设备、产线或车间、企业的数字化，从而提升企业一次交检合格率、提高班组产量、提高设备的使用效率，帮助企业提升产品质量，帮助企业节能降耗，提升管理水平。

3.3 数据分析溯源，使标准为生产服务

要提升企业的标准化全过程管理效果，其对标准定标率、贯标率、达标率、一次交检合格率这四种数值的综合分析尤为重要。通过平台决策分析功能，全面排查、筛选统计分析各参数在连续生产负荷运行时间段中的达标率，特别是在线检测参数，找出在较长时间内达标率处于低值或长期完全达标的参数，同时核验采集参数数据的可靠性、参数定标上下限标准设置的合理性，对不合理标准设定上下限进行优化，保证为相关参数设置合理的标准上下限值；对于在生产过程中超过标准上下限范围的参数，能在应急时效相关的标准规定时限内进行处理；对长期或频繁超越标准上下限的参数，可通过技术手段进行改进；通过一次交检合格率与参数达标率进行关联性分析，可以发现影响产品质量一致性的关键参数和关键工序，进一步优化相关参数标准的管理，为企业提升产品质量稳定性、助推企业产品更新提供保障。

3.4 节约成本，提升产品产出率

对于企业而言，质量是生命，效益则是根本。通过中间生产环节控制，节约原材料、人力等成本投入，可直接提高企业效益。通过平台建设，实现产品全过程标准化管理的同时，平台将相关生产数据组织化并进行海量过程数据资源积累，为企业决策者通过数据分析，使发现影响一次交检合格率的关键工序和参数成为可能；通过聚焦应急时效参数，对于出现的质量问题及时处理，同时对相关参数的定标上下限值进行优化；对比同行业相关联领域及国内外行业相关标准，可进一步提升企业的标准定标、贯标、达标和一次交检合格率。通过平台的建设实施，提高企业产品成品率，达到了节约成本的目的，使平台成为企业效益提升的助力。

3.5 挖掘企业数据价值，促进企业数字化转型

企业利用平台进行数据分析，进一步释放生产数据中的潜在信息，提高信息质量，将数据要素转变为有价值的信息资源，建立庞大的信息数字化体系，成为企业标准化生产的基础。平台应用所涉及的企业生产六大类参数将企业各类系统数据、设备数据等充分利用起来，产生一套基于企业自身定制的量化标准。数据作为一种新型生产要素，既能单独发挥效能，也是将其他生产要素联系交互的关键资源，从而促使数据从生产要素的紧密关联中提炼出更有用的信息。对于这些信息中包含的技术能力信息，进一步提炼成标准化的工作流程手册和操作规范，才能将隐性“知识”转化为可视化的技术方法，制定出特定生产模式，用于企业技术标准化管理，提升企业整体效能。四率的应用以标准化促进企业数字化，数字化反哺标准化，实现信息化和工业化的深度融合，促进企业打造数字化工厂。

4 总结

信息化技术发展，为企业数字化标准化建设提供了契机和技术支撑，但要实现数字化与标准化的有机融合，还有很长的路要走。本文探索工业企业数字化标准云平台建设，建立全业务、全过程、全要素的企业标准化体系，将生产要素数据与企业标准质量相融合，在整合企业数字资源，提升企业生产要素数据价值同时，对于推动企业数字化变革，进一步提升企业的生产效率和竞争力有着重要意义。