淺述平板玻璃智能工廠的建設思路

關建光

（福耀玻璃工業集團股份有限公司 福清 350301）

0 引言

近年來隨著平板玻璃行業高速發展，國內外大資本先后進入平板玻璃行業，使生產工藝裝備水平大大提高。但產能的增加面臨資源限制、運輸緊張等因素的制約，同時綠色發展、環境保護的要求日益提高，企業的競爭壓力越來越大。傳統的管理模式下，企業管理水平與生產力發展的不相適應日益彰顯。信息化可以有效提升管理水平和技術水平，促進節能減排，達到降本增效的目的。

1 平板玻璃智能工廠建設背景

一般而言，智能化工廠建設分信息化和人工智能兩方面技術。隨著物聯網、大數據、云計算等技術的發展，平板玻璃工廠智能化建設所需的信息化技術已經日漸成熟。已有相當一部分工廠開始信息化建設。平板玻璃工廠的人工智能建設，主要集中在“聯合車間熔錫退冷端”系統工藝操作技術的開發與集成。DCS與自動化設備的廣泛應用及信息化系統的建設，已為“智能化”打下了良好的基礎，從某種意義上說已經實現了操控的自動化和智能化，平板玻璃智能工廠是在此基礎上的進一步完善升級。

信息化是智能化的前提，沒有工廠的信息化建設，智能化就無從談起。但由于對信息化認識的局限、經營成本的考慮，推動信息化建設的工作面臨一定的阻力。許多工廠管理者不愿意改變原有的作業模式，實時、真實的“產供銷”數據，會給相關工作人員帶來壓力。同時，配套信息化系統需要資金投入，加大了企業財務負擔。多數老的產線，因建設時沒有考慮信息化問題，加之現有系統確有待完善之處，導致多數工廠不愿意“數字化”轉型，已建好的系統沒有真正全面地發揮作用。

2 平板玻璃智能工廠建設主要內容

2.1 建設思路與實施路徑

智能工廠是在數字化工廠的基礎上，利用物聯網、大數據、人工智能等新一代信息技術加強信息管理和服務，提高生產過程可控性、減少生產線人工干預，合理計劃排程，同時集智能手段和智能系統等新興技術于一體，構建高效、節能、綠色、環保、舒適的人性化工廠。智能工廠建設的基礎就是現場數據（人、機、料、法、環、測）的采集和傳輸，數據信息使操作人員、管理人員、客戶等都能夠清晰地了解到工廠的實際狀態，并形成決策依據。

平板玻璃智能工廠建設以圍繞生產計劃、生產調度、設備管理、成本管理、能源管理、數據采集、生產掃碼、輔助決策等幾個方面開展智能化應用，建設信息物理融合系統CPS（Cyber-Physical Systems），并與現有的ERP（Enterprise Resource Planning）、安全管理等系統進行單點登錄對接，與自動化DCS（Distributed Control System）、PLC（Programmable Logic Controller）、機械手進行無縫融合，實現生產運營的自動化、數字化、模型化、可視化、集成化，提高企業勞動生產率、安全運行能力、應急響應能力、風險防范能力和科學決策能力。智能工廠架構圖見圖1。

2.2 建設目標

職能部門運營管理方面：實現數字化，企業“產供銷”各環節能效狀態“分級透明”。使各級運營管理者能夠方便、快捷、全面、真實地掌握相關信息，以便決策者優化組織架構，合理調配“人財物”各種資源。

生產部門運營管理方面：實現智能化工廠，生產過程可視可控，質量體系標準化、生產操作規程精細化，設備運、維動態監控，生產數據由產線終端設備自動采集保存、智能匯總分析，實現生產智能、穩定、高效、低成本、高質量，促進生產技術不斷提高。

2.3 智能生產管理

生產管理分為生產計劃、生產調度、生產掃碼、技術數據規整與分析等生產單元，采用現代化信息技術，將生產管理所涉及的人、設備、工藝、質量、成本、原材料消耗與供應等信息關聯起來，實現生產全過程信息化。同時將物料消耗、各工段生產工藝技術數據、產品質量與產量實時自動統計并上傳，為日后技術升級、生產管理、人員組織與調配、生產績效獎懲、成本分析與銷售市場策略的制定做好數據準備。

同時，智能生產管理系統建設的最終目標是“智能生產”，通過對系統進行訓練，積累生產工藝技術數據、產品質量與產量數據并研究優化，最終實現生產系統的自動運轉。即實現在產線收到使用原料、生產計劃相關必要信息指令后，系統設備自動運作完成。

2.4 智能設備管理

智能工廠管理系統中應建立設備管理體系，形成全過程、全方位、全生命周期的設備管理手段，融入先進規范的設備管理理念，它的功能主要從以下幾個方面進行闡述：

（1）基于故障的缺陷管理，建立設備故障知識體系。通過對設備故障檢修維護的知識積累，形成知識體系，為以后設備檢修工作提供指導依據，實現設備可靠性分析。

（2）基于計劃性策略的預防性維護，制定周期預防性維護策略，進行設備定期維修、維護，提高對設備的維護預見性和計劃性。

（3）基于定期維修策略的項目管理，保障設備的可靠性，維護的經濟性。建立科學的檢修管理體系，組織實施設備的維護、大修、中修、小修、技改等項目。并對項目進行標準化管理，嚴格控制項目的質量、進度和費用，確保工作整體質量、降低費用。

（4）建立標準化設備故障停機考核體系，提升設備綜合效率，降低對流程性行業生產影響。通過對設備計劃外故障停機率考核管理，針對重要設備發生的停機故障對生產質量產量產生的影響大小制定相應的考核標準，進而督促設備管理及生產部門積極分析發生設備故障原因；督促維修人員提高維修技能水平，加強設備的正常維護管理，降低設備的故障率，促進產品質量和生產任務的完成。

2.5 智能質量管理

智能質量管理包括質量基礎、質量控制、質量檢驗等，涵蓋了原材料進廠商檢、生產過程、二次質量、成品出廠全過程的質量管理，并與生產、物流等系統緊密集成。同時，系統可以根據每日的動態業務數據按照管理的需要生成各類質量管理綜合報表，實現質量追溯與質量預測，為企業的質量管理與質量改進提供分析的手段和工具。

（1）建立質量指標控制為核心的質量控制體系。

建立質量標準體系，將質量標準、質量管理標準融入質量管理過程。

（2）實現質量事中控制，解決質量控制的滯后性。

對質量控制過程指標偏差自動預警，提示生產管理人員及時調整工藝配比。提高了生產質量過程控制的及時性、準確性。通過生產過程質量偏差、分析相關影響因素。對產品質量關鍵指標進行趨勢分析、偏差分析及預測。

（3）實現質量的全過程追溯、分析、預測，實現生產工藝優化，創造質量效益。

2.6 能源管理

建材行業屬于高耗能行業，能源支出在其成本上占很大比重（36%～43%），節能目標的確立，意味著能源管理系統對企業節能管理工作的重要性。

能源管理包括數據采集與存儲管理、綜合統計、指標分析統計對標等能源管理功能模塊，幫助用戶實現能源數據的集中管理、能耗周期統計、能源使用過程監視、能源利用效率評價及對標考核、能效優化指導等，通過平臺的數據挖掘和關聯追溯分析特性，確保能源管理從整體到局部、從結果到過程、從異?，F象警告到原因分析、從偏差到責任部門崗位的透明可視、準確、全面、實時，為企業界定節能職責、挖掘節能潛力、制定節能績效考核提供輔助決策的數據支撐。

3 平板玻璃智能工廠的建設難點

玻璃智能工廠建設初期，可能會遇到由于系統沒有得到充分的應用，各類報表數據還是依靠人工記錄，疏漏難以避免，導致生產進度、設備狀態、物料狀態等難以科學跟蹤；在數據采集和系統集成時，因為裝備選型以及自動化程度高低不平衡，制造裝備來自不同的設備供應商，導致通訊協議和接口難以統一，造成數據采集和系統集成存在一定的困難。

在生產工藝優化方面，由于玻璃產品規格多樣化，窯爐溫度、環境等多種不可控的因素，生產工藝經常會發生動態的調整，導致生產工藝、生產計劃千變萬化，難以協調。在生產過程中，產品的質量和生產率過于依賴操作工人的技術水平，成品率得不到大幅提升。同時，雖然設備的自動化程度相對較高，但人工智能化相對比較欠缺，生產工藝數據不知道如何應用，使數據產生價值。

我國玻璃行業發展不平衡、不充分特點十分明顯，玻璃行業制造尚處在起步階段，必須運用現代信息化技術，打造實用優秀的玻璃智能工廠平臺。針對上述的建設難點，首先，在玻璃智能工廠的建設初期，綜合管理人員、現場工藝制造人員利用系統集中數據，必須基于玻璃生產日常管理需求，運用監控、計劃、分析、評估、預警等產品功能，通過采集工段實現數據采集，使生產透明化。以設備資產和工藝數據為抓手，實現生產操作、能源管控的自動優化，從而實現生產過程的數字化、智能化。其次，針對設備自動化程度高，但智能化程度低的問題，應先打造數據接口協議平臺，打通市面上常見的30多種數據協議，讓設備即接即用，數據高效運轉。在數據采集的同時，建立自己的方法數據模型庫，分析生產熔爐溫度、退火、濕度等生產工藝數據，同時監控碳排放，節能降碳、提質增效，讓平臺對生產工藝產生實質的作用。

4 結語

通過玻璃智能工廠的建設，在管理模式、業務流程、作業標準、制度規定等方面實現規范化和標準化，使工廠的管理成本最低，管理效率最高。在規范統一的基礎上，融入預算管理、資產管理等思想對設備管理、運行管理、質量管理、能耗管理等業務活動進行高效協同和精細管理，能夠有效提升玻璃的工廠運營管理水平和技術水平。