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中國亞麻紡織業(yè)的數(shù)字化之旅

金達(dá)集團(tuán)依托數(shù)字化工廠踐行精益管理理念

亞麻紗線織就的衣物充滿自然氣息，富有健康色彩，一直以來備受青睞。這種氣質(zhì)*的植物發(fā)源于歐洲，種植歷史悠久。歐洲亞麻產(chǎn)業(yè)也曾一度輝煌，但從上世紀(jì)60年代開始，隨著制造用工成本的大幅上升，產(chǎn)業(yè)開始逐漸向東方轉(zhuǎn)移。于是在地球的另一面，中國美麗的“江南水鄉(xiāng)”浙江、江蘇，亞麻紡織業(yè)迎來蓬勃發(fā)展，為世界亞麻產(chǎn)業(yè)歷史的延續(xù)注入了新的生機(jī)。

在這美麗的“魚米之鄉(xiāng)”中誕生的浙江金達(dá)集團(tuán)，起步于絲綢，轉(zhuǎn)型于亞麻，現(xiàn)今作為亞麻紡織領(lǐng)域的領(lǐng)軍者，在發(fā)展過程中，同樣也遭遇了制造成本增加、產(chǎn)量很難提升的瓶頸。

金達(dá)集團(tuán)的執(zhí)行董事兼總經(jīng)理沈躍明表示：“在紡織領(lǐng)域，亞麻產(chǎn)業(yè)小，用工多，設(shè)備陳舊。要想繼續(xù)生存，就必須在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提高自動化和數(shù)字化水平，減少用工、降低成本、提升效率！于是，我們決定和西門子合作。”

制造成本和產(chǎn)量瓶頸只是外壓，更重要的內(nèi)因則是金達(dá)覺得自己有責(zé)任改變行業(yè)現(xiàn)狀，讓亞麻紡織擺脫低端的烙印，提升至自動化、數(shù)字化、信息化的新水平。所以它才迫切的需要尋找途徑，把亞麻紡織產(chǎn)業(yè)從古典的“江南婉約女子”改造成時尚的“現(xiàn)代摩登女郎”，而西門子無疑是這條改造之路上的最大助力。

把脈工廠，抽絲剝繭

其實(shí)早在幾年前，金達(dá)就已經(jīng)開始從能源管理項目著手，對工廠改造進(jìn)行了初步嘗試，最初選擇西門子作為合作伙伴，是看中了其品牌知名度和良好口碑。而后在鍋爐控制系統(tǒng)的實(shí)際改造中，節(jié)煤率15%，節(jié)電率26%的突出成效，更讓金達(dá)充分感受到西門子過硬的專業(yè)能力和負(fù)責(zé)的做事態(tài)度。

所以這次產(chǎn)業(yè)升級、構(gòu)建數(shù)字化工廠的重任，金達(dá)同樣希望和西門子共同來完成。2013年初，西門子團(tuán)隊入駐金達(dá)亞麻工廠，開始了抽絲剝繭的咨詢規(guī)劃，經(jīng)過一番梳理，發(fā)現(xiàn)了兩大問題。

首先，工廠中的產(chǎn)線處于“黑箱”狀態(tài)。表面上，生產(chǎn)在有條不紊的進(jìn)行，可是若想知道生產(chǎn)計劃的具體信息，比如原材料用了多少？生產(chǎn)進(jìn)行到了什么程度？有多少銷售訂單？根本沒法立刻給出答案。

在這種“黑箱”狀態(tài)下，一旦生產(chǎn)設(shè)備出現(xiàn)故障，機(jī)器重修、多修、不及時修的情況就會拖慢運(yùn)轉(zhuǎn)效率，嚴(yán)重時甚至?xí)绊懻Ｉa(chǎn)。更重要的是，若想對物料、質(zhì)量、銷售進(jìn)行追溯，則是*不可能的。

其次，管理模式相對粗放。一些重要的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，比如質(zhì)量數(shù)據(jù)被隨意寫在紙條上，短期之內(nèi)還能看到，長期而言查找非常不便。同樣，人事部門在月底核算績效和獎金時，也只能看書面記錄或是聽員工口頭描述，這給薪資的發(fā)放造成了極大的不便，還容易產(chǎn)生糾紛。

把脈出這兩個痛點(diǎn)后，西門子深知要對癥下藥—既要解決產(chǎn)線自動化，又要實(shí)現(xiàn)管理透明化。經(jīng)過精心設(shè)計，專家們決定從位于浙江省嘉興市橫港鎮(zhèn)的金達(dá)老廠開始，逐步構(gòu)建制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）。

軟件為基，管理為核

MES是面向制造企業(yè)車間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)。它能夠加強(qiáng)生產(chǎn)物料需求計劃的執(zhí)行功能，把物料需求計劃通過執(zhí)行系統(tǒng)同車間作業(yè)現(xiàn)場控制系統(tǒng)聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的關(guān)鍵就在于MES可以提供各部分的管理模塊。所以，西門子專家到達(dá)老廠的*要務(wù)，就是對亞麻紗線的整個生產(chǎn)周期進(jìn)行梳理。

但是這*步就遇上了極大的挑戰(zhàn)—亞麻紡織生產(chǎn)工藝包含櫛成、并條、粗紗、漂煮、細(xì)紗、烘干、絡(luò)筒、包裝及運(yùn)輸這八道工序，每一道流程都應(yīng)該參照規(guī)范有序進(jìn)行，但現(xiàn)狀卻是經(jīng)驗(yàn)在主導(dǎo)生產(chǎn)。比如亞麻紗線的生產(chǎn)配比。亞麻原材料來自比利時、法國以及中國新疆等地的農(nóng)田，每一批次的性質(zhì)都有一定差異。那么生產(chǎn)特定規(guī)格的產(chǎn)品時各種亞麻的用量究竟需要多少？以前的金達(dá)只能靠人來解決—配比員依據(jù)自身的經(jīng)驗(yàn)觀察原料的色澤、質(zhì)地，以此決定原料配比。這就造成系統(tǒng)的隨機(jī)性太大，無標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范可言，MES將變成空中樓閣。

“要是源頭上都混亂了，那之后追溯的意義也就不大。”金達(dá)集團(tuán)質(zhì)保安全部主管，同時也是數(shù)字化工廠項目總協(xié)調(diào)的沈益飛對這個問題有十分深刻的認(rèn)識。在西門子的建議下，金達(dá)購置了專業(yè)的檢測設(shè)備，能夠?qū)υ系奈锢硖匦赃M(jìn)行精準(zhǔn)的檢測。在系統(tǒng)運(yùn)行一段時間后，配比員發(fā)現(xiàn)所有的原料大概可以分為六個檔次，不同檔次的原料又可以組合成三套以上的標(biāo)準(zhǔn)配方。檢測結(jié)果將直接提供給MES系統(tǒng)，讓采購部能對原材料進(jìn)行清晰的劃分，之后的生產(chǎn)計劃才能井然有序地進(jìn)行。

于是，讓整個紡織業(yè)都頭疼的原料配比難題就這么迎刃而解。經(jīng)過一年多的努力，西門子幫助金達(dá)梳理出了包括計劃管理、質(zhì)量管理、設(shè)備管理、物料管理和作業(yè)管理在內(nèi)的五大主要管理模塊和50多個業(yè)務(wù)流程，相對應(yīng)的關(guān)鍵功能點(diǎn)足有56個。

這些管理模塊正是生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化和構(gòu)建MES的核心，西門子MES系統(tǒng)*符合ISA-95標(biāo)準(zhǔn)，能夠降低與ERP集成的成本，還能與產(chǎn)品生命周期管理軟件協(xié)同工作，提供生產(chǎn)能力和狀態(tài)，提高了生產(chǎn)制造的靈活性。

生產(chǎn)透明，管控精細(xì)

構(gòu)建數(shù)字化工廠的路途才剛剛開始，更多的問題接踵而至。

首先，金達(dá)老廠設(shè)備落后，很多老舊的設(shè)備根本沒有數(shù)字采集系統(tǒng)。數(shù)據(jù)都采集不了的話，又談何數(shù)字化？談何生產(chǎn)透明化？

為此，西門子對老廠的部分設(shè)備進(jìn)行了升級改造，借助傳感器和工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)，*老舊設(shè)備的數(shù)字采集能力。把底層設(shè)備數(shù)據(jù)連入MES，自下而上打通工廠內(nèi)部的信息流。

其次，在MES的推行過程中，由于一線操作人員多是老員工，要他們直接操作現(xiàn)代化設(shè)備困難很大，這相當(dāng)于要改變他們20、30年以來的工作習(xí)慣，很多人都感覺手足無措。

對此，西門子的專家為一線員工進(jìn)行了大量的精益生產(chǎn)培訓(xùn)，對于操作要求比較高的崗位進(jìn)行分流，那些不愿意改變的人就被分流到其他崗位上去。除此之外，工程師還在系統(tǒng)的界面和操作方式上下了功夫，大部分的輸入操作都被改成了掃描二維碼，簡單高效。

兵來將擋，水來土掩，一個又一個的難題被攻克下來。在MES系統(tǒng)試運(yùn)行階段，工廠的生產(chǎn)效率和管理水平都有了明顯的提升。

首先是物料管理，哪些原材料需要采購，哪些還沒有用完，現(xiàn)在都能隨時獲悉，這提高了亞麻的資源利用率，加快了在制品流轉(zhuǎn)。

在生產(chǎn)計劃方面，所有的生產(chǎn)數(shù)據(jù)都被有序的儲存在MES系統(tǒng)中，打開系統(tǒng)界面，就能清楚地看到生產(chǎn)進(jìn)行到了什么程度？銷售訂單有多少，還有多少沒有完成？管理層想要數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊手機(jī)APP即可獲悉。數(shù)據(jù)不但使得各生產(chǎn)環(huán)節(jié)透明化，還能幫助管理層更加科學(xué)地做出決策。

在作業(yè)管理方面，標(biāo)準(zhǔn)化業(yè)務(wù)流程使作業(yè)管理更加精細(xì)。不像以往把作業(yè)現(xiàn)場的檢查結(jié)果寫在紙上，工廠的管理人員開始使用iPad記錄數(shù)據(jù)，檢查完后打印整改清單，使得整改更有成效。

在質(zhì)量管理方面，每一批次每種規(guī)格的產(chǎn)品質(zhì)量都要接受檢驗(yàn)，都要有數(shù)據(jù)，通過對生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格質(zhì)量監(jiān)控，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。當(dāng)出現(xiàn)客戶投訴的情況，管理層就可以隨時追溯全年每一次的生產(chǎn)批次，以及當(dāng)時生產(chǎn)的質(zhì)量情況。這在追溯方面是質(zhì)的飛躍！

還有重要的設(shè)備管理，有了設(shè)備管理模塊后，系統(tǒng)按照設(shè)備周期、設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行任務(wù)排程和設(shè)備維修保養(yǎng)排程。在設(shè)備上找到一些冗余環(huán)節(jié)，以提高設(shè)備利用率，減少故障，保證生產(chǎn)。

自此，生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)變得透明；管理變得精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化，一切都有章可循。

數(shù)字工廠，精益踐行

除了橫港老廠的改造升級，在幾十公里以外的海鹽，金達(dá)全新的數(shù)字化工廠也在同期建設(shè)之中。這背后，自然少不了西門子中國研究院顧問們的通力支持。在他們眼里，構(gòu)建數(shù)字化工廠不只是軟硬件技術(shù)升級，更是生產(chǎn)信息系統(tǒng)與自動化體系的*集成，建立企業(yè)運(yùn)作流程體系才是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心關(guān)鍵。

利用可以簡化并加速實(shí)施過程、提高生產(chǎn)力、加強(qiáng)協(xié)同的Teamcenter軟件，西門子專家們構(gòu)建了虛擬仿真工廠，參與了海鹽新廠的全部規(guī)劃建設(shè)—既包括網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、現(xiàn)場通訊、接口、設(shè)備信息化定義在內(nèi)的信息化布局，又包括EPC、工藝、物流在內(nèi)的機(jī)械布局。

在具體建設(shè)中，新廠里所有的變頻器都使用了Sinamics S120，這是西門子推出的全新的集V/F控制、矢量控制及伺服控制于一體的驅(qū)動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)不但具有高度靈活的模塊化設(shè)計，即允許不同功率等級與控制性能的單元自由組合；還支持“一網(wǎng)到底”的通訊技術(shù)，上位通訊支持標(biāo)準(zhǔn)的PROFIBUS DP現(xiàn)場總線或工業(yè)以太網(wǎng)PROFINET；“一心多用”的多機(jī)控制技術(shù)讓一個控制單元就可同時控制多達(dá)多臺逆變和一臺整流，所需數(shù)據(jù)都保存在控制單元中，保證系統(tǒng)高效可靠運(yùn)行。除此之外，新廠使用的所有電機(jī)都是高效節(jié)能電機(jī)，漂煮工序中的鍋爐也按照老廠進(jìn)行了改造，每年節(jié)省成本300-500萬元。這一系列的建設(shè)再結(jié)合利用B.Data軟件構(gòu)建的能源管理監(jiān)控系統(tǒng)，使得新廠整體的用水量下降了20%，用電節(jié)約了10%。

沈躍明對此給予了高度評價：“從新工廠的規(guī)劃上來看，無論是布局、安全性還是節(jié)能，都達(dá)到了我們的預(yù)期，尤其是節(jié)能，令人驚喜。”

新廠目前的員工人數(shù)只有老廠的1/3，自動化程度非常高，可以說是成為了面向“工業(yè)4.0”的數(shù)字化工廠。無論是老廠的改造還是新廠的建設(shè)，西門子希望通過數(shù)字化技術(shù)，把精益管理的理念像種子一樣播撒到亞麻產(chǎn)業(yè)的土壤中去。

從浙江到江蘇，從新疆到黑龍江，從埃塞俄比亞到歐洲，金達(dá)前進(jìn)的腳步從未停止。而西門子，作為金達(dá)在全球擴(kuò)張之路上的合作伙伴，將用信息化和數(shù)字化做武器，帶領(lǐng)金達(dá)始終走在行業(yè)前列，迎接新一輪工業(yè)浪潮。