旺工言物

当前，我们生活在一个数字化的世界里，企业的内外部环境都发生了巨大的变化，随着5G、工业互联网、AI等技术的发展，未来企业的发展方向将是资源统畴、高效节能、绿色低碳的数字化智能工厂。顺应时代的发展，升级企业的产品与服务、生产方式、管理方式、商业模式才是唯一的出路，固守传统必然会被时代的洪流所淘汰。

要想实现建设数字化智能工厂这个目标，企业至少经历三个阶段：

第一阶段：整合资源
打破企业内部之间信息不畅，各部门之间信息化手段滞后，或分散建设各自为政的弊端，组建信息化部门，以 ERP 建设为标志，建立统一的经营管控平台，统一管控企业的信息化。

第二阶段：全面感知
走出生产自动化水平低的现状，实现设备在生产、运维、安全等方面物与物之间的互联，实现生产数据的自动采集、提高产线自动化水平。

第三阶段：集成协同
建立智能制造体系，在生产运行层集成多个业务场景，实现从计划 、调度 、操作 、控制 、质量、能耗、绩效、库存乃至物流等所有从生产到流通环节的贯通、产供销形成闭环，提高企业对生产经营的“分析、预测、优化”的能力，推动企业生产、管理、甚至营销模式的变革。

本文仅从润滑油生产过程中的调合技术、计量、包装等环节为切入点，逐步展开，与君共同探讨润滑油企业的智能制造。

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1. 润滑油生产工艺简述

润滑油生产工艺流程中，基础油是润滑油的主要组分，占总质量的比例大约为85%~95%，添加剂是润滑油的另一主要组分，占总质量的比例约为5%到15%,两者通过油泵按照比例加入调合釜中。经搅拌调合化验合格后，经过滤器过滤，用泵打入成品油储罐内或直接灌装，以备包装运输。

1.1同步计量自动调合系统(SMB)

将各原料组分及添加剂通过专用管道泵打入同步计量自动调合系统进行初步混合，每条管道设置有自动进料阀、质量流量计、流量控制调节阀以此来控制各组分的总进料量。

各原料经质量流量计计量，到达定量时，进料阀与泵联锁，进料阀关、联锁泵停。

添加剂通过计量泵实现微量添加剂的计量，一般添加剂进料速度比基础油快，添加剂进料完成后，由PLC自动控制用基础油来冲洗添加剂管道，计量后的各组分经汇管输送到调合釜(罐)中，这时按事先设定好的脉冲频率、延时和压力等参数，通过现场一整套特殊的控制装置和安装在调合釜(罐)内的集气盘，产生动力强大的大气泡。大气泡产生以后，自下而上，自上而下地搅动油品，使油品中的各种组分在极短的时间内被均匀地混合，从而达到合格的产品质量。
(注：每调合一个批次后，进行一次管道冲洗及吹扫，使管线中几乎不再有残留油品，从而避免交叉污染，以便进行下一批次的计量调合工作。)

同步计量自动调合系统的特点：

（1）大批量调合时效率高，采用“脉冲气动调合系统”往往可以在传统生产方式调合一罐油的时间内完成三到四罐的调合批量。这种高效的生产方式，可使工厂在现有调合罐不增加的前提下，使产量提高 2 ～ 3 倍。
（2）生产现场使用气动执行机构来操纵整个调合生产的过程，可有效地防止电器带来的火灾隐患。
（3）因为在调合釜(罐)内没有机械运动部件，不存在机械故障，也没有可觉察到的磨损，故不需要停产维修。
（4）由于SMB调合系统形成的大气泡具有强劲的能力，能迅速地搅动调合釜(罐)内的各种组分，使其不停地上下循环运动，可有效地使上下油品快速运动，降低或减少了对调合罐油品加热的温度和时间，这意味着能彻底解决因过度加热，导致油品氧化变质的可能。

1.2自动批量调合系统(ABB)

自动批量调合工艺就是根据调合配方要求采用基础油、添加剂原料依次注入调合釜(罐)，通过机械搅拌至混合均匀的调合方式。其过程为：原料组分由各基础油罐通过专用管线输送至计量罐，利用计量罐上的称重传感器，进行精准计量。

调合生产时，设备都由计算机控制，装置的各个通道同时输送至计量罐，利用自动阀门来控制组分的进料量,出料的集合管送至调合釜(罐)，在调合釜(罐)中实现组分配比，调合釜(罐)配有导热油伴热夹套、垂直高速搅拌器、进料阀、自动卸料阀、保护气气动阀等。

在调合过程中边加热边搅拌、同时釜(罐)内充入氮气(防止了油品氧化，降低了油品损耗),直至将各组分搅拌均匀调合成质量合格的产品。 ABB调合一般用于生产添加剂加入比例精度高 (一般不低于0.1％)，加入组分种类多的小批量高档产品的调合，如航空类润滑油产品。

自动批量调合系统的特点：

(1)能够直接称重计量，对于固体添加剂可以直接使用。
(2)自动化操作程度高，能大幅降低生产过程中的原料消耗，生产灵活性强且可快速的进行产品的切换。

缺点是：生产速度慢，原料必须依次加入。

1.3 储罐自动计量

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储罐自动化计量系统方案建议利用静压法测量原理，静压法计量系统英文缩写为HTG，它是通过压力或差压变送器测量油品介质作用在罐底部静压的方法来测量油罐内介质的质量，系统计量精度优于2‰,即：每储罐安装一台压力变送器，一台数字温度变送器，一台罐前处理器。

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整套计量系统采用现今世界上广泛应用的现场总线智能化装置和标准的数字式通讯链路，可进行全数字化、双向、多站总线式的信息数字通讯。

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储罐自动计量系统的优点：

采用现场总线技术将储罐现场设备( 如压力变送器、数字温度变送器、仪表与执行机构) 与工业过程控制单元( 如现场处理器) 互连而成计算机网络。该网络具有全数字化、分散、双向传输和多分支的特点，系统完整地实现了控制技术、计算机技术与通讯技术的集成。系统采用的分散的功能模块，既便于系统维护、管理、扩展，又提高了系统运行的可靠性。

网络数据通讯采用基带传输，数据传输速率高，实时性好，抗干扰能力强。

1.4 润滑油自动灌装系统

全自动润滑油灌装生产线是油类灌装机械的一种，是大型的综合性油类灌装设备。它采用自动化技术，集光、电、机、气为一体，具有高效、智能化、适应性广、稳定性好等特点，是现代化的整合式灌装设备。
全自动灌装生产线由上桶机、灌装机、旋盖机、铝箔封口、上盖机、输送机、开箱机、封箱机、防伪贴标机、喷码机等单元组成。

上桶机检测空桶灌装位置，空桶经过上桶机输送入灌装机中。灌装机两侧双排灌装，每侧 8 个灌装头，通过压力传感器可以设定灌装量，灌装量根据包装规格设定，灌装后由输送带送到压盖机。目前，有铝箔封口和压盖封口两种包装。装箱规格设定为6 桶每箱或者 12 桶每箱，纸箱通过开箱机，先封底后输送到装箱机部分，装箱机完成桶装油品装入，并添加合格证。包装成箱的油品在进入码垛机前需要粘贴防伪标识，码垛机根据设定好的程序，每托盘 27 箱或者每托盘 36 箱进行码垛，堆放在托盘上送入仓库。

2. 智能化工厂设计

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智能化工厂真正需要实现生产设备网络化、生产数据可视化、生产文档无纸化、生产过程透明化、生产现场无人化，做到纵向、横向和端到端的集成，动态掌握订单情况、进度情况、在制品情况、包括用工、用料的成本变化，从而达到加强及规范企业管理、减少工作失误、堵塞各种漏洞、提高工作效率和产品质量，进行安全生产、提供决策参考、建立基于工业大数据，提高产品的市场竞争力。

2.1 车间物联网

利用物联网的技术和设备监控技术加强信息管理和服务，其目的是实现物与物、物与人、所有的物品与网络的连接，传统的工业生产采用 M2M (Machine to Machine) 的通信模式，实现了设备与设备间的通信，而物联网通过 Things to Things 的通信方式实现人、设备和系统三者之间的智能化、交互式无缝连接，从而清楚掌握产销流程、提高生产过程的可控性、减少生产线上人工的干预、即时正确地采集生产线数据，以及合理的生产计划编排与生产进度。

传统制造企业车间在生产过程中，将所有的设备及工位统一联网管理，使设备与设备之间、设备与计算机之间能够联网通讯，设备与工位人员紧密关联。如: 工艺技术人员可以在自己的计算机上进行配方设定，将配方上传至服务器，调合操作可以在生产现场通过生产控制程序下载所需要的配方，待调合任务完成后，再通过网络将调合过程中的数据回传至服务器中，由管理员或工艺人员进行比较或归档，整个生产过程实现网络化、追溯化管理。

2.2 生产数据可视化

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随着“中国制造2025”战略的实施，信息化与工业化快速融合，信息技术渗透到了传统制造企业产业链的各个环节，条形码、二维码、ＲFID、工业传感器、工业自动控制系统、工业物联网、EＲP( 管理信息系统) 等技术在企业中得到广泛应用。

制造企业生产线处于高速运转，由生产设备所产生、采集和处理的数据量远大于企业中计算机和人工产生的数据，对数据的实时性要求也更高。在生产现场，每隔几秒就收集一次数据，利用这些数据可以实现很多形式的分析；在生产工艺改进方面使用这些大数据，就能分析整个生产流程，了解每个环节是如何执行的。
例如某润滑油公司搭建的储罐自动计量平台，实现HTG自动计量数据采集、存储和管控，采集的数据包括油品液位、油温、油品密度、油品净重和油品体积等；并同步数据至ERP系统; 通过储罐自动计量平台实现罐区实时监控管理、实时过程数据管理、质量管理和仓储管理、采购管理，并根据业务需求开发相关统计报表。

2.3生产文档无纸化，实现高效且低碳环保

构建绿色制造体系，建设绿色工厂，实现生产洁净化、废物资源化、能源低碳化是“中国制造 2025”实现“制造大国”走向“制造强国”的重要战略之一。

目前在传统制造企业中产生繁多的纸质文件，如工艺过程卡片、生产运行记录、质量文件、操作程序等等，这些纸质文件大多分散管理，不便于快速查找、集中共享和实时追踪，而且易产生大量的纸张浪费、丢失等。

生产文档进行无纸化管理后，工作人员在生产现场即可快速查询、浏览、下载所需要的生产信息。

生产过程中产生的资料能够即时进行归档保存，大幅降低基于纸质文档的人工传递及流转，从而杜绝了文件、数据丢失，进一步提高了生产准备效率和生产作业效率，实现绿色、无纸化生产作业。

2.4 生产过程透明化

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传统制造企业生产现场，MES 在实现生产过程的自动化、智能化、数字化等方面发挥着巨大作用。

首先，MES 借助信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理，减少企业内部无附加值活动，有效地指导工厂生产运作过程，提高企业及时交货能力。其次，MES 在企业和供应链间以双向交互的形式提供生产活动的基础信息，使计划、生产、资源三者密切配合，从而确保决策者和各级管理者可以在最短的时间内掌握生产现场的变化，做出准确的判断并制定快速的应对措施，保证生产计划得到合理而快速的修正、生产流程畅通、资源充分有效地得到利用，进而最大限度地发挥生产效率。

2.5 有效监控生产过程成本耗用

数字化智能工厂可以全流程监控生产过程，因地制宜地制定管控措施，以便当企业的生产条件发生变化时能够及时对生产进行调控， 监控设备物料的领用，生产的进度，员工的工作效率进行实时的反馈，对于生产过程中发生的不合理支出和浪费现象，可以做到及时提示，并予以制止。

采取有效的遏制措施，促使各项成本的实际支出从数量上符合预算指标，从效果上使其能发挥最大的功能，以努力完成各项成本管控目标，提高企业生产环节的经济效益。

3. 润滑油企业目前存在的问题和解决方案

3.1存在的问题

在传统的润滑油企业中，通常会分为两个大的部门，一个是生产部门，一个是业务部门，常常忽略信息部门的建设。前者通过MES管理，后者通过EＲP来管理，而信息部门是承载着建设、完善及维护两大系统的重要使命，保证生产经营系统的正常运行，组织打通MES与ERP之间的连通。

在企业中很多时间，即使有了ERP和MES，但其实两套系统并没有连起来，所以当ERP给MES下达生产计划指令后，MES在生产过程中发生了与计划偏差的事项（比如设备坏了，原料不合格等等），MES会根据车间的实际情况进行调整。但是ERP是不知道的，所以它会继续按照原本的计划执行订单，时间久了，财务系统和工厂的实际情况就会出现非常大的偏差。所以工厂车间通常会定期把MES的调整项做成一个表，交给业务部门，然后由业务部门手动在ERP中调整过来。这样就没有体现出先进管理工具的优越性，工作效率低下，人工多，增加了人工错误的发生。分析问题出现的两个原因，首先是ERP和MES的开发公司通常是两拨人，搞财务的和搞生产的不懂对方的工作，连接不上。另外，最重要的一点是业务部门和生产部门在独立运行，没有人员能把分开运营的两个部分工作融会贯通，缺乏具有“中国制造2025”与“工业4.0”模式下的技术人员。

3.2解决方案

1.引进人才，组建专门的信息化部门。

2.建设智能工厂，工厂总体设计、工程设计、工艺流程及布局均应该建立较完善的系统模型，并进行模拟仿真、设计，相关的数据进入企业核心数据库;配置符合设计要求的数据采集系统和先进控制系统; 建立实时数据库平台，并与过程控制、生产管理系统实现互通集成，工厂生产实现基于工业互联网的信息共享及优化管理; 建立 MES，并与 EＲP 集成，实现生产模型化分析决策、过程的量化管理、成本和质量的动态跟踪; 建立 EＲP，在供应链管理中实现了原材料和生产成品配送的管理与优化。

4.结语

在许多制造企业中，生产现场只有很有限的 IT 系统或者根本是没有 IT 系统，从而产生很多不必要的沟通、联络、接洽、电话咨询，产生了很多文件，时间耽搁，查找，增加了额外的成本，上层执行层的管理与下层车间环境之间产生了断层，因此出现了低效率与附加成本，从而降低整个公司的绩效。

智能制造的本质是实现贯穿企业设备层、控制层、管理层等不同层面的纵向集成，跨企业价值网络的横向集成，以及从产品全生命周期的端到端集成，标准化是确保实现全方位集成的关键途径。结合智能制造技术架构和产业结构，从系统架构、价值链和产品生命周期等三个维度构建了智能制造标准。