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数字化工厂的好处

一、现状

2015年国家发布了《中国制造2025》，国内的智能制造热潮兴起，至今已经形成了建设数字化工厂、数字化车间的热潮，各级政府的支持力度比较大，比如金华市对两化融合的支持是30%的补贴（项目费用包含信息化规划、设计、咨询、培训和软件费用），嘉善县的补贴更加优惠，是在金华市政府补贴政策的计划上，MES系统的硬件（服务器、客户端、显示器、采集盒子、条码枪等），而且普通企业的补贴总额是100万，独角兽企业是200万，支持力度空前。

二、建立数字化工厂的益处

建设数字化工厂的好处多多，我们仅仅从一个维度判断数字化工厂的好处：提高数字化工厂经营过程的能见度。

建立数字化工厂，可以提高4个方面的能见度：

第一，实现 物料和物料流动状态的能见度

建立数字化工厂，可以极大低提高物料和物料流动过程的能见度：

1、供应商的需求可视化

利用SRM（供应商关系管理系统）可以方便地实现供应商与工厂之间的物料需求状态，尤其是电子、机械设备、服装等组装类企业，工厂可以及时地把相关物料需求，实时同步发布至供应商处，同时将工厂的即时库存、可用库存状态同步至供应商，让供应商可以或许更多的物料需求信息，从而做好供应商自身工单的优先序和排程计划安排。

同时，供应商也可以把自身的库存、发货、送货的状态转换为发运状态，使得工厂可以同步、实时清晰送料状态，以提高齐套状态的透明度。

第二，实现 库存状态能见度

利用WMS（仓库管理系统）的库存实时、动态信息，可以为S&OP（销售和运作计划）、MRP（物料需求计划）、工单发料等提供即时信息，确保独立需求、相关需求的准确。

第三，实现 工序工单的优化投放能见度

利用ERP（企业资源计划）的生产工单和销售订单、MES（制造执行系统）的设备状态和工序报工，APS（高级计划和排程）可以实现满足客户交期（最高库存和安全库存）的前置条件下，根据TOC（约束理论）瓶颈管理理论，实现瓶颈资源效率最大化、有效产出最佳化和生产成本（惩罚成本）的最小化，从而实现客户满意度、资源效率最大化的目标。

注：数字化工厂建设，唯有通过工序工单的优化投放，才可以发挥出数字化工厂信息系统的最佳效率。所以，APS高级计划和排程是数字化工厂的核心软件，是真正起到辅助决策作用的核心软件。

第四，经营过程和经营结果（资金、库存、有效产出、准交率等）能见度

充分利用ERP、MES、APS的相关数据，可以利用数据平台（IGN等），工厂可以自主开发或委托开发与工厂业务相一致的BI（商业智能）系统，将经营和管理过程透明化、可视化：

1、实时呈现物料流动状态：原材料在途、在库、WIP（在制品）、半成品、产成品在库、产成品在途、产成品应收等

2、与实物流相对应的资金状态

3、产能负荷及瓶颈产能的负荷状态，承诺交期的展望

4、生产过程的相关信息：安全、质量和生产效率（人均效率、万元薪资有效产出、资源有效产出等）

5、按天计算的有效产出趋势图、订单负荷图等等

全景式、全时域地呈现工厂的运行状态，以数字化透明方式呈现经营过程和结果，甚至用仿真的方式实现CPS。

三、建设数字化工厂必要步骤

如何建设好的数字化工厂，不仅需要有足够的预算，更需要科学的规划和设计，一般做好数字化建设，必须要依据以下步骤：

第一，信息系统的规划和设计

很多的工厂会购置很多的独立的信息系统，如CRM（客户关系管理系统）、PLM（产品寿命管理系统）、ERP（企业资源计划）、HR（人力资源）、QMS（质量管理系统）、OA（办公自动化）等，但是因为没有做好顶层设计，系统的集成性差，而且软件的选型、上线程序均不科学，造成很大的资金、时间和人力资源浪费。

所以，要做好数字化工厂建设，必须做好信息化的规划和设计，至少包含以下内容：

1、信息系统未来3-5年的总体方向和目标（与公司战略相匹配）。

2、硬件系统的整体设计，包括网络架构、网络安全、储存系统的整体设计。

3、软件系统总体设计和子系统的、子系统供应商要求和上线逻辑顺序。软件系统的总体规划和设计非常重要，很多工厂（某些软件系统供应商也极力推荐）喜欢一体化软件：将CRM、PLM、ERP、APS、MES、WMS、SRM、BI、OA选用统一供应商一体化软件。我并不赞同做这样的选择，理由如下：

1）如此选择的话，意味着这家供应商必须是非常强悍实力的供应商，能力超强。目前中国还没有这样的供应商出现，有的估计是忽悠。

2）系统的耦合性太强了，为整个系统的更新造成了极大的困扰。一个客户因为在ERP（企业资源计划，单账户）系统中做了很多的开发，需要升级到多组织ERP系统时，就非常麻烦了。如何是多个子系统的集成，则各个系统的迭代和更新会容易很多，很容易使用到更加先进的子系统。

第二，上线好ERP这个数据平台

很多人认为智能制造时代，ERP不重要了，有系列文章抢到ERP的平台作用（一共是16论）。确实，就目前而言，MRP是独立需求、相关需求间最好的方法，除MRP还有什么可以替代，目前最新的关于独立需求、相关需求的技术DDMRP（需求驱动的MRP），还是在MRP的基础上优化。

实现业务-财务一体化的ERP，也是标准成本、实际成本、应收/应付、存货核算和总账的唯一选择，是不能规避的信息系统。

所以，ERP是所有信息系统的基础，是不可避免的基础，必须做好，做扎实。

第三，选择专业的MES系统

在ERP的基础上，选择专业的MES系统成为关键。MES的行业特征比较明显，如机械加工行业，偏重加工过程的管理，工序报工、道具管理、在制品管理是关键。电子行业的电子料防呆、物料齐套是关键。汽车零部件行业的数据追溯（批、件）是核心，不同的行业需要不同的MES解决方案，而且MES的供应商也各不相同：自动背景的、数据采集和物料网、ERP软件厂商、精益生产顾问转型等等，供应商不同、行业不同面向的客户也不同。

第四，一定要上APS并选择合适的供应商

目前的MES软件，一般不包含两个MES的核心功能：详细排程、工序工单分派，但是且这两个功能才是工厂运行的关键：确定工序工单的优化投放，实现客户交期满足和内部有效产出、资源效率的最大化。

“详细排程”、“工序工单分派”的功能有更加专业的APS高级计划和排程软件实现，所以，一般情况下ERP、MES上线后，高复杂性、高变动的工厂业务场景，必须要有APS高级计划和排程的实施和上线，才可以实现发挥ERP和MES的有效作用。

要选择一个好的APS高级计划和排程，可以从以下几个方面判断：

1、选择国外相对成熟软件系统是一个简单的选择

国内号称有APS高级计划和排程软件的MES公司非常多，但是基本上不是太靠谱，因为真的懂生产计划和排程的专家、精益生产顾问均不懂，更何况要开发一个满足DBR、JIT排程的软件并不容易，其启发算法和引擎开发，尤其是配置型的软件更加不易。

2、选择国外软件时，要注意是全厂统一工序排程、还是需要分别排程的。

如果是厂级、车间工序分级排程的，软件的优化效果会比较差，最好不要选择。

3、建模和优化的便捷性。复杂场景如果需要手工建模和迭代、优化是代码来做的，则APS高级计划和排程的系统适应性不好，未来工厂业务状态的更新会对系统的优化会有困难，需要在选择中注意。

工厂选择APS高级计划和排程时，最好选择【参数化建模】、【配置化优化】的APS高级计划和排程系统，确保可以得到长期使用。

四、结语

数字化工厂的益处是显而易见的，但是科学建立数字化工厂是一个长期、持续的过程，为此工厂必须做好以下准备：

1、长期、持续建设的观念

建立科学的数字化工厂，是一个长期的过程，千万不要有暂时、短期就可以建设的思想，是建设是长期、收益也是长期的，是核心竞争力的一部分。

2、预算和投资的概念

建设数字化工厂是一个长期的投资，而不是成本，千万不应该具备短期内收回的观念，而是长期、持续投资的一部分。

做好投资预算，工厂需要有三点考虑：

其一，是资金预算，是基于规划期内的资金预算

其二，是时间预算，是几年才可做成数字化工厂，不是几个月，不是1-2年

其三，是人才预算，建设数字化工厂，不仅仅是信息系统供应商的事情，更是工厂本身的事情，不仅需要具有专业水平的IT队伍，更是需要工厂领导层、管理层、操作层的身体力行，亲自参与建设、使用和维护，数字化工厂才会是长治久安。

3、数字化工厂要真做而不是为了展示

数字化工厂设计现在不做，未来还是要做，今天不做明天还是要做，是迟早要做的事情，需要确定的是，何时开始做？先做那个部分？投入多少预算？

但是，做数字化工厂，千万别因为有政府补贴提前做、规模过大、水平过高地做，这样的话，往往做不好，做不到位或者浪费了时间、费用和人力资源，从而伤害数字化建设的宝贵的热情、资金和时间。

总之，数字化工厂的益处多多，但是建议数字化工厂需要科学规划、严密计划和足够的预算支撑，并真实落地使用，才可以取得好的效果。