本文以盛宏纸业作为案例，项目采用“工业互联网平台+智慧应用”的模式构建了智能工厂新范式，以工业互联网平台思维帮助制造业拉长产业链，形成跨设备、跨系统、跨企业的互联互通，推动了企业制造业融通发展，有效解决了工厂设备工艺落后、能耗高、数据孤岛、业务不协同等难题。
当下，疫情给造纸行业的营销、融资、管理都带来巨大的挑战，同时造纸行业的竞争愈加激烈，对供给企业的上游原料采购、下游市场份额造成一定影响。本文研究的盛宏企业从企业智能化、数字化改造入手，实现生产经营与生产的纵向集成、产供销价值链的横向打通。该项目对浦江盛宏纸业智能工厂的建设，实现财务一体化、生产管控一体化、经营决策由粗放型向数字化、科学化、精细化转型具有重要的意义，给造纸行业建立起了样本方案。
一、企业现状
盛宏纸业是一家营收规模上亿的企业，初步建立现代企业管理架构。盛宏纸业在发展过程中遇到各种挑战，企业信息化尚属空白，存在较多待解决问题，可总结如下：
企业信息化比较落后，信息化系统比较少，没有ERP企业管理系统，导致企业管理效率低下，各种财务数据统计依靠人工统计，数据不精确，无法精确核算各种成本。
企业没有MES生产执行系统，生产过程就是一个“黑盒子”，生产订单管理、产品工艺管理、生产报工都靠人工记录。产品没有追溯，无法实现质量管理，导致生产成本居高不下，人力浪费严重。
企业的IT基础设施比较薄弱，生产设备老化陈旧，故障频发，经常造成停机停产。
企业灰板纸工艺属于高能耗、高排放行业，企业对能耗、排放监管薄弱，能耗浪费严重。
二、建设目标
盛宏纸业打造具有以“通过工艺流程精益化、生产过程自动化、信息传输数字化、经营决策透明化”为特征的智能工厂项目。项目的目标是提高当前生产效率，增加人均产量，促进产品性能稳定性，保证产品质量一致性，减少能源消耗和浪费。通过智能工厂的实施，产品收得率、产品质量、生产效率均明显提升，单位能耗明显降低，产品生产周期明显缩短，产品不良率显著降低，运营成本得到明显改善。具体体现在以下几个方面：
构建智慧共享、协同优化的企业供应链协同管理体系。将销售、采购、仓库和计划等职能组织起来，达到物流、资金流、信息流的同步，实现业务流程的全面跟踪与控制，提高对客户的响应速度和交货准确性。纸卷基于二维码管理，使仓储配送与生产计划、制造执行集成，根据市场和生产动态调整库存水平。以客户为中心，订单拉动，与供应商有效对接，从而更好地满足客户要求，提高了生产效率和客户满意度。
构建精益拉动、透明生产的执行管理体系。实现纸浆、造纸和公用工程关键过程的自动化控制和安全连锁保护，建立水、电、汽及物料消耗的实时监控、统计分析和调度优化，与销售、计划和采购协同，实现安全管控、绿色制造、协同制造。
构建数据驱动、效率较高的部门协同体系。本项目的目标是通过系统建设，提升月产量，提升设备利用率，提高原料利用率，提升订单及时交付率，减少成品平均周转周期，减少吨纸电耗，减少次品率，减少订单平均生产交货周期。
三、建设方案
项目整体系统架构
系统通过ERP获取订单，通过MRP形成生产订单。生产计划对生产订单实现滚动排程，形成生产工单。推送生产执行模块，生产执行结果通过报工模块与WMS系统同步，实现生产管理与供应链的协同。运营驾驶舱抽取MES、财务、供应链数据实现数据呈现与分析，实现工厂数字化管理闭环。项目采用工业互联网平台底座该项目采用浙江蓝卓的supOS工业互联网平台，该平台是新一代信息通信技术与现代工业技术深度融合的产物，是制造业数字化、网络化、智能化的重要载体。supOS工业互联网以企业为核心，以工厂信息全集成为突破口，实现设备互联互通、多元数据采集、对象化模型组织、机理模型构建、工业App微服务化、垂直业务领域应用等，构建企业级工业大数据平台、工业人工智能平台，开放工业数据接口、工业大数据和人工智能场景式应用。开发完成App开发平台、工业机理建模平台、大数据建模平台、数据可视化分析平台。
‖图1：蓝卓supOS工业互联网平台示意图
来源：蓝卓数字科技有限公司
IT基础设施与装备改造
基础设置方面，重建企业局域网，视频监控网，工控网，中心机房，实现智能仪表远程数传至云端。装备实现全流程升级改造，新装备投产后产量与人均生产率大幅度提升，吨纸单耗、能耗明显下降，良品率有显著改善。
智慧供应链管理
智慧供应链管理系统的采购管理实现采购业务流程管理，保证了整个采购流程业务的规范性、信息传递的及时性和准确性。系统提供了企业所需原材料采购价格管理、供应商的等级评价、产品的追溯管理。智慧供应链管理系统销售管理以销售订单和交货计划为设定目标，帮助销售人员对产品价格、数量和交付期限等进行有效的计划期和执行期管理。智慧供应链管理系统的财务管理实现凭证管理、标准账表管理、出纳管理等功能，为企业的生产财务成本核算建立了基础。
智慧仓储物流管理
智慧仓储物流管理系统实现原料、备品备件采购收货入库、生产领用、产成品生产入库、销售出库的物料库存全过程管理。大力提高了仓储管理效率和减少了企业管理成本投入。
‖图2：盛宏纸业智能化工厂示意图
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智慧设备管理
智慧设备管理系统利用安全网络与信息技术，对生产设备集控操作，对所有生产现场进行视频监控，实时管控生产的设备健康度、故障预警、设备运行效率、产品质量，从而对设备进行全面、有效的全生命周期管理。
智慧MES系统
智慧MES系统向下可与实时生产数据监测系统、质量管理系统等实现无缝连接，实现各种生产数据的整合和高度共享，实现生产管理人员对生产过程的全面、有效、实时地监管。向上可与仓库管理、销售管理、采购管理和生产计划实现无缝连接，为企业生产管理、经营决策提供准确、完整、实时的生产数据。系统将规范作业流程，使现场操作人员能够准确地执行生产指令，及时、准确地采集生产现场过程数据，包括人、机、料、法、环、测等生产管理信息。通过对数据的统计、分析，及时发现生产中存在的问题。推动管理目标持续改善以及精益化生产的实现。
智慧质量管理
智慧质量管理系统以客户为中心，从来料检、过程检、QCS，到母卷、复卷分切和产品合格证打印，实施全面质量管理。智慧能源管理智慧能源管理系统建立能源计量网络，根据峰谷时用电价格和浆料配置需求，与设备、生产计划排程和执行协同优化。
智慧驾驶舱智慧驾驶舱通过数字化孪生集成了盛宏纸业全过程的3D数字模型，这些模型与实际的组态软件、各个管理子系统数据、生产设备运行数据进行无缝地集成和同步，从而使用户能够在数字孪生三维可视化系统中看到实际物理世界发生的情况。运营驾驶舱将与企业业务实现深层次融合，以多维数据库的形式重构重要业务数据，实现数据挖掘与分析，发现运行企业运行偏差，实现了企业管理层关注的关键指标。调度管理层也可以利用系统发现具体生产过程中计划与执行、工艺标准与实际运行的差别，以及环境变量异常、物料准备、设备状况等信息，以调度指令方式直接指挥生产。
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‖图3：工厂数字化闭环管理示意图
四、应用效果
本项目智能工厂实施后效益十分明显，实施项目前盛宏工厂生产工人约170人，实施智能工厂项目后产线工人仅需100人左右，仅工资支出一项就可减少约500万。同时，企业通过改造实现了生产线自动化，业务流程信息化，极大地提升了工厂自动化水平和管理水平。造纸产业是能耗大户，原产线工艺落后陈旧，吨浆吨纸单位能耗非常大，新产线上线后预计电单耗减少25%，蒸汽消耗将减少20%，仅能耗一项每年可减少100万费用。此外，通过新产线上马，由于采用了多项新工艺，盛宏纸业的原纸良品率极大提升，产品质量也大幅度提高，不良率降低了15%左右。智能工厂实施效果良好，帮助企业实现了高质量发展。
五、结束语
本项目通过对智能工厂建设进行探索，项目的成功实施提升了整个造纸供应链的快速响应，降低了成本，提高了生产制造过程的工艺生产效率，使造纸过程变得更加绿色低碳、可持续发展，助力企业实现数字化和智能化。本项目对智能工厂的应用成果进行了分析，为造纸行业的智能工厂建设提供了参考和探索。（文︱王飞 张峻瑞 翁浩海 李秋实 蓝卓数字科技有限公司）
