干货｜数字化工厂规划中的“七剑论”（风云七剑神兽现世）

相传世间有七把绝世神剑，每隔百年这七把绝世神剑便会现世，更有传言得七剑者便可号令天下，武林中人为此争相夺取。它们分别为莫问剑、游龙剑、青干剑、舍神剑、天瀑剑、日月剑、竞星剑，此七把神剑是铸剑大师晦明在天山上经过七个不同剑境所铸。

现如今，数字化工厂规划作为当前智能制造落地的首要环节，可以帮助企业在数字化转型升级的过程中明晰企业的核心优势、发展瓶颈，并根据现有状况找到可行落地路径。七把神剑在手，数字化工厂尽在囊中。

1、莫问剑 VS 方法论

企业在数字化转型过程中会遇到各种各样的问题，生产领域的、信息化领域的、自动化领域的，因此需要建立顶层框架来进行思考。笔者研究参考了众多工业4.0框架体系后，提出的针对企业的数字化转型的“金字塔容器”模型，对既有的制造金字塔进行了改良，成为一把衡量顶层视角的莫问之剑。

“金字塔容器”模型的重点，是根据当前企业现状从管理咨询维度、运营咨询维度以及IT信息化维度，分解智能制造时代数字化车间、数字化工厂和数字化企业的层级关系，面向落地和实施。

金字塔容器模型，核心解决三大领域的问题，分别是数字化工厂战略规划、数字化工厂详细设计和数字化工厂运营实现。

数字化工厂规划是这么一个迭代过程，首先是去收集信息，注意这里的信息不都是指信息化、数字化的领域，往往是需求相关的、产品相关的、工艺相关的、物流相关的，安全相关的，这些都是企业最核心的生产要素。再往下要做分析归纳，这里面包括产品族分析、xyz abc库存矩阵分析、工艺流程分析和价值流分析。根据分析归纳的结果，首先做宏观布局规划，其中包含功能区域规划、功能区面积需求计算以及各功能区布局组合优化。然后是微观布局规划，包括工作站设计、生产线设计、生产单元设计、站间物流设计。最后是验证和决策，可以通过仿真模型的设计来辅助最终决策。

2、竞星剑 VS 现状分析

现状分析该怎么做，首先得知道企业的自身做得到底怎么样，了解自身的状态首先需要有一个对标的体系。美国的制造成熟度MRL评级标准，把制造成熟度分为从1到10十个等级，想要知道制造业企业的全面数字化该怎么去做非常有帮助和指引作用。现在大家都迫切的需要数字化转型，但是不知道该怎么做，或者说怎么往下细分，具体该细分到什么样的层次，都有很多的疑问。其实再往下细分的话，可以分到运营管理层、研发与设计层、生产层、物流与服务层等等。举例来说，其中运营管理层里面还可以往下细分到成本管理、持续改进、供应商策略与管理以及人员绩效与组织发展等等。

3、日月剑 VS 愿景规划

企业在做数字化转型升级远景规划的时候，同样需要明确分析数字化企业的愿景。愿景是一个具体的目标，一个向往的将来的生动画面，它既是可以被描述的，又是具有挑战性的。同时，它还指出了一个组织工作的具体方法以及在这个组织工作的人们的期望获得。其实，这就是企业的数字化战略。所谓数字化战略，就是对企业的内外部环境做出科学分析，并根据企业的远景目标，提出企业未来在数字化转型中所采取的行动，然后付诸实施，并对实施过程进行监控、对实施结果进行评估。大多数企业的数字化远景再往下细分，又可以分为数字化设计与仿真、数字化制造、数字化运营与管理以及数字化工厂数据服务。有了愿景，就有了清晰的目标可以对标、找出自身的不足，朝着数字化转型升级远景目标持续改进。

4、青干剑 VS 价值流分析

价值流分析是企业在做数字化工厂规划很关键的一个环节，“数字化工厂”拆开了看是由“数字化”和“工厂”组合而成的，首先得有工厂、有业务才能谈得上数字化。工厂业务的优化是数字化的核心目标，不能舍本逐末。价值流分析就是要把企业的生产理顺，企业需要知道产品的客户需求节拍和各个工序的生产周期，通过节拍和生产周期的比较分析，可以明确需要改进的环节，从而采取针对性的措施进行调整。当生产节拍大于生产周期时，生产能力相应过剩，如果按照实际生产能力安排生产就会造成生产过剩，导致大量中间产品积压，引起库存成本上升、场地使用紧张等问题。如果按照生产节拍安排生产，就会导致设备闲置，劳动力等工等现象，造成生产能力浪费。当生产节拍小于生产周期的情况下，生产能力不能满足生产需要，这时就会出现加班、提前安排生产、分段储存加大等问题。

工厂布局规划貌似与智能制造和数字化工厂没有直接的关系，但是任何一家企业都会面临两种情况，一种是老工厂地方不够用，或者产线、物流路线设计不合理，再怎么修补也不能满足产能提升；另外一种情况是建造新工厂，那么新设计就要做物流布局和路线的规划，如何提升生产线的精益程度，最大程度避免浪费，这些其实关系是非常密切的。宝马的莱比锡工厂建厂时就做了很多布局规划，比如物流方案规划，从而保证产业链运转顺畅，和较高的供应链效率。

5、天瀑剑 VS 信息化规划

如果按照生产节拍安排生产，就会导致设备闲置，劳动力等工等现象，造成生产能力浪费。当生产节拍小于生产周期的情况下，生产能力不能满足生产需要，这时就会出现加班、提前安排生产、分段储存加大等问题。当前企业基本围绕分布式建设走向数据大集中，数据大集中完成后，企业信息化建设必然存在应用系统多、系统间交互复杂、数据共享迫切、技术架构优化等问题。企业架构是一种从企业战略出发去梳理业务架构，进一步分析和规划IT架构，并用于指导、规范计算机信息系统建设的理念和方法，是当前数字化工厂、数字化企业规划所采用的一种最佳实践和方法论。通过对企业架构的分析，在对业务战略和业务流程理解的基础上，对企业的信息系统进行总体规划和科学实施，从而可以将企业的业务战略和业务流程与具体的信息系统紧密地结合起来，为企业描绘出一个未来的数字化企业中业务、数据、应用和技术互动的蓝图。

制造业企业在数字化转型升级的过程中，随着业务规模的扩展，会涉及到越来越多的信息化平台，不同的平台，不同的厂商，不同的平台之间需要做数据的集成和打通。ERP和MES之间需要传递什么数据？ERP和PLM之间需要传递什么数据？PLM和MES之间的数据交互又是如何？MES会给SCADA传递什么指令，得到何种类型的数据反馈？如果这些数据交互没有梳理清楚，那么上了信息化就又是建成了一个个的信息孤岛，不能最大化发挥信息系统的价值。尤其现在随着智能制造的大热，上MES系统成了很多制造业企业在做数字化转型的核心手段。在ERP时期，ERP实施成功率很低，其实放到现在上MES也是一样的，涉及到企业生产管理的方方面面，如果没有规划好匆忙上线，不仅不会提高效率，还会因为生产流程的打乱影响产品交付和客户满意度。MES的导入需要正确的规划，严谨的供应商选型，科学的实施，这三个重要的环节缺一不可。

6、舍神剑 VS 自动化规划

自动化是指机器设备、系统或过程（生产、管理过程）在没有人或较少人的直接参与下，按照人的要求，经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制，实现预期的目标的过程。在数字化工厂规划领域，核心的三大规划内容分别是生产自动化规划、物流自动化规划和现场总线规划。

现场总线规划要保证系统运行的可靠性、实时性、多任务和多回路分布特性。需要考虑网络节点数、节点的位置分布、总线速率和传输能力。由于各种历史原因，企业的现场设备往往都是老、中、青并存，为了保证系统设备的互联、互操作和互换性，还需要考虑总线设备之间遵从的协议以及网络的升级和设备的替换。现场总线是联接信息层和设备层的关键技术，是智能生产、智能物流、智能服务等业务，得以实现的关键所在，也是互联网技术和制造技术相互融合的关键所在。

7、游龙剑 VS 仿真建模规划

数字化工厂的规划包括整个工厂、车间、生产单元（生产线）和设备、工位等层次。与传统制造技术相比，数字化制造技术的关键是建模与仿真技术。建模和仿真技术不仅仅是一种计算机辅助分析的支撑技术，也是企业从传统制造向可预测制造转变的一种新方法、新模式。这样企业可以构建虚拟的数字化工厂环境，以期在实际工厂建设投产之，就能对其性能进行系统和综合评价优化，数字化工厂仿真建模规划也存在一个不断的规划、调试、优化的过程。

基于仿真建模技术的制造过程规划、验证和管理。企业可以通过修改或者仿真摸一个工艺段，完成工艺验证，然后在整个生产流程中进行试生产，并且反馈真实工厂的运行情况，从而积累工厂运行数据，直观展示，辅助决策，达到制造规划与物理制造的完美融合。