中国两化融合服务联盟

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导读

2016年8月26日，中国两化融合服务联盟在2016中国两化融合大会上发布了《中国两化融合发展数据地图（2016）》，基于全国近70000家企业近百项两化融合评估指标的一手数据，全面剖析了全国、31个省市、13个重点行业的两化融合发展现状、关键指标情况、发展重点、价值成效、特征模式等，是延续近六年两化融合年度评估报告的升级版，是我国两化融合发展的全景图。

中国两化融合服务平台将分十四期对《中国两化融合发展数据地图（2016）》进行解读，本期内容为“提升生产管控水平，提高生产资源利用效率”。

生产管理与控制一直以来都是我国工业企业的核心关注点，也是两化融合能够发挥作用的重点领域。随着产品个性化需求趋势日益显著，生产管理与制造过程也越发复杂多变，企业主要通过加强企业生产管控水平，推动生产管控形成闭环，解决产能利用不充分、生产资源配置效率低和精确度差、交货期长、库存过大等问题，进而推动稳定生产、准时生产、精益生产等先进生产模式的普及应用。

对于一个典型的工业企业，生产管理与控制可以分为四个层级，自下而上依次是底层装备层、过程控制层、制造执行层、生产管理层，如图1所示。底层装备层和过程控制层侧重于实现对生产制造过程中装备和生产工序的自动化控制，制造执行层和生产管理层侧重于车间级和企业级的生产管理与资源调度。生产管控水平的提升需要从企业管理级、车间级、过程控制级到设备级均实现精细化管控和优化调度，在这个过程中离不开每个层级的自动化、信息化和智能化水平的同步提升。

 

图1  企业生产管控四级模型

一、制造执行和过程控制是实现生产管控的重要突破点

当前，我国企业在生产管理与控制四个层级上的数字化水平整体呈现“两端高、中间低”的特征。底层装备层和生产管理层的数字化普及率在50%左右，过程控制层和制造执行层的数字化普及率则相对较低，仅为约30%，如图2所示。底层装备层数字化水平的提升与企业底层装备数控化率密切相关，企业可通过引入成熟的数控设备或对已有设备进行数控化改造来提高关键工序数控化率；而生产管理层数字化水平则主要体现在企业能否基于信息系统有效开展生产计划和物料需求计划管理，ERP作为成熟解决方案在企业的个性化实施能够在一定程度上提高生产管理层的数字化水平。相对于底层装备层和生产管理层，过程管理层与制造执行层管理的个性化程度更强、数字化水平提升更难。生产过程控制侧重于生产作业现场控制，涉及到从产品投料开始到产成品的多工序关联自动控制，控制内容涵盖了物料、设备运转状况、关键工序、产品质量等方方面面；制造执行层则主要侧重于车间层面的生产排程与实时调度，随着车间生产组织方式的不同，制造执行数字化的要求差异较大，同时作为生产管理层与过程控制层间的纽带，其与上下两层的互联互通要求也相对复杂。当前过程控制层和制造执行层的数字化普及率低是直接制约生产管控水平提升的薄弱环节，也是实现生产管控的突破点。

 

图2  企业生产管控不同环节数字化情况

二、企业生产管理层和控制层之间存在割裂

生产管控各层级的有效集成和无缝衔接，能够帮助企业实现企业级生产计划、车间级生产调度、生产现场操作等的多层集成、在线优化和闭环管理，一方面能够精准、及时将生产指令下达至生产设备和生产装置，另一方面要对生产制造过程信息进行全流程监控与反馈，根据生产设备运行数据对生产安排进行智能优化，同时还能对生产制造过程中的质量、安全、能耗等重大影响因素进行精细化管控。

生产管控集成水平最直观的体现就是生产管理层、制造执行层、以及过程控制层之间的指令下达与生产实绩上传水平。目前我国企业生产管控相邻层级间的数据互通能力已初步形成，制造执行层向生产管理层进行数据上传的能力最为薄弱，生产管理层与过程控制层之间的数据双向传输通道尚未完全打通。从数据自动上传的普及率看，制造执行层向生产管理层上传信息的普及情况（25.7%）严重落后于过程控制层向制造执行层上传信息的普及情况（48.1%）；从指令自动下达的普及率来看，制造执行层向过程控制层指令下达的普及情况则相对较好（45.4%）。从生产管控各层级统筹来看，仅18.8%左右的企业实现了多层级之间的数据双向联通，其中，生产管理层与制造执行层之间实现数据双向联通的企业比例为20.5%，是多层级之间数据双向联通的制约环节。总体上，生产管理层和控制层之间存在割裂，生产管理层无法实时获取底层生产信息，过程控制层无法及时获取上层生产指令，严重降低了企业生产资源管控与优化调度能力，制约了企业生产资源高效合理配置，如图3所示。

 

图3  企业生产管控各层级间集成互联情况

三、生产管控集成优化生产资源配置，有效提高企业设备综合利用效率与产能利用率

为应对多变的市场需求，企业需要合理调配有限的生产资源，不断提升生产资源利用效率。在生产资源配置上，生产管理层面涉及到生产计划、物料需求计划、配送计划、外协计划等的安排，生产作业现场涉及到生产工序动态优化、以及机台、人员、工装工具、物料等生产资源的安排。企业生产管控水平与企业生产资源配置水平关系密切。不同生产管控水平企业的设备综合利用效率与产能利用率显示，随着企业生产管控集成水平的不断提升，企业生产资源配置效率和效益同步提升。具体而言，相对于未开展数字化生产管理的企业，开展了数字化生产管理企业的设备综合利用效率由80.3%提升至82.9%，产能利用率由77.1%提升至80.3%。随着生产管控集成水平的提升，生产管理层与底层设备层之间的信息双向传输通道完全打通，生产管控形成闭环，企业对生产资源的管控与配置能力持续加强，生产资源利用效率进一步提升。与仅开展数字化生产管理的企业相比，实现了生产管理与控制全面集成的企业设备综合利用效率进一步提升至85.7%，产能利用率进一步提升至86.2%。如图4、5所示。生产管控集成已成为企业实现精细化生产管理、优化生产资源配置、提升生产资源利用效率的有效途径。 

图4 生产管控不同水平VS设备综合利用率               图5  生产管控不同水平VS产能利用率