吉特日化配料系统 - 2019 数字化工厂总结和分享

晚上的时候翻了一下手机的行程单, 今年还要飞三次就结束了, 本应该在 2019 年底做一个总结的, 由于一直在路上也抽不出时间来做写这些玩意, 但是总觉得不写也不好, 毕竟也写过这么多了, 为了宣传也好, 为了积累也罢还是想好好的总结一下并且分享. 当这个点窝在宾馆想提笔写点什么时候, 突然又不知道写什么了, 索性随心而作.

一 明确自己要做的事情

2018 年的时候偶然的机会接触到了日化, 医药 生产制造行业, 由于机会太突然其实也没有过多的时间考虑就头脑一热冲进了这样一个行业, 当时只是觉得做《吉特仓储管理系统》要走下坡路了, 物极必反的道理必须懂, 要找到另外一个适合自己发展的行业和方向, 由于这么多年一直有一个做自动化, 数字化工厂的梦, 所以感觉自己的机会来了. 其实当时自己并没有理解自动化工厂, 数字化工厂, 智能工厂的含义以及它真正体现的价值, 只是多年前去一个德国汽车的生产车间, 那个流水线做的真的漂亮, 各种设备自动运行就是一场视觉盛宴, 或许就是在那个时候心中有了这样的一个想法, 做一个自动化工厂的项目.

日化, 药业行业其实不同于机械制造, 汽车制造等行业, 他们属于典型的流程性行业. 众所周知生产制造系统的复杂度远高于一般的信息化系统, 而在离散型制造行业的生产执行制造系统其实有很多成熟的案例和系统, 在日化医药等类似的流程性行业应用实施的成果的案例其实不多. 在日化医药生产行业中, 生产过程其实可以分为两段:(1) 生产配料线 ;(2)灌包装线, 而在一般的企业中罐包装线都做的比较成熟, 自动化程度也是相对比较高的, 绝大部分这个行业生产执行制造系统也集中在这一段, 而在生产配料线这一段相对比较薄弱.

进入这个行业其实是有人指引的, 并非自己发现的这个行业, 当时偶然的机会有人 (也就是后面我们这边的大老板) 给我打了一个电话, 问我是否愿意去制造业企业工作, 由于薪资原因我其实并不太想去制造业工作. 他让我不要急于拒绝, 让我去他们客户工厂去参观了解情况之后再考虑是否要来走这个事情, 后面的事情自然是我心动了, 不然也就没有现在的故事了. 他们公司是做药机设备和日化生产设备的厂商, 接触了全国大量的药厂和日化工厂, 他们也有在做一些自动化工厂和智能工厂的项目, 有和西门子公司, 浙江大学, 广州某 IT 公司, 某智能研究所合作, 但是项目的效果都不尽人意. 其中他们给我说的最多的就是中山的某个项目和汕头的某个项目, 都是西门子公司和西门子代理公司实施的, 其中一个进行了差不多三年, 一个差不多两年项目验收不掉.

结束之前的工作之后确定合作关系, 我开始了逐一了解目前所承接的项目以及所遇到的问题, 大概走访了 10 来个工厂以及参观了三四次国内比较出名的化妆品展会, 了解这个行业的特点以及我将来要做的事情. 刚开始之初由于只有自己一个人, 刚如何我也没有十足的把握一定能够做好, 毕竟别人做了那么多年失败的那么多, 凭什么我一来就可以搞定.

总之经过多方的综合考虑, 以及项目工程上遇到的问题, 大致确定了自己要干的活, 主要解决两个生产重大问题即可:

(1) 称量防差错: 其实这个在市面上已经有很多软件都实现了, 也没有多复杂

(2) 投料防差错: 这个其实做的人相对少一点, 但是做的也很一遍, 主要是没有和前置的生产流程贯穿起来.

其实这就是自己最初做这个事情的目标了, 这个是这个行业很明显的两个痛点, 做两个小软件解决这两个问题就可以了, 其实就可以解决客户的基本诉求. 所以在最初自己的定位就是要走两个小软件《称量防差错系统》,《投料防差错系统》

二 2019 年的规划

2018 年其实定位了自己要解决的行业问题, 其实在当时就很快上线了系统, 基本上花了一个多月就有一个车间开始试用, 虽然效果不是很完美, 但是也掀起了一阵浪花, 因为有个可以用的玩意了, 后面的事情就好做了, 最起码客户看到东西了然后可以给你说有哪些觉得问题, 可以提出改进的意见等. 2018 年其实速度也很快, 半年从零开始一边了解客户需求, 一边开发一边实施让三个客户用起来了, 并且没有出大的乱子, 也没有严重的生产问题. 于是在做的过程中开始规划生产执行制造系统, 也就是别人说的 MES 系统. 最初我也叫 MES 系统, 但是后面又改口了因为我没有做全厂而且只做到了配料环节, 于是后面就定位自己的系统为《吉特日化配料系统》.

(1) 生产配料系统标准化

尽可能的覆盖客户需求, 能够快速的实施到客户现场兵器支持生产使用. 该部分主要包含配方工艺管理系统, 生产排班计划, 称量防差错系统, 投料防差错系统, 生产品质管理, 生产出料等业务范围. 但是该部分不包含和设备自动化对接.

(2) 原料仓库管理

主要解决原料仓库中物料的收发问题, 库存管理问题, 原料一物一码追溯问题, 原料仓库和生产车间暂存以及称量之间的物料流通问题, 达到从生产环节可追溯物料的入库环节.

(3) 自动化对接

原始的设备都是采用单机作业模式, 纯人工作业的方式操作. 目前想通过生产配料系统统一管理生产设备, 生产工艺控制, 生产过程数据采集的问题, 从而自动生成生产过程的电子批记录.

(4) 设备监控系统

希望通过上位系统监控所有的设备运转状态, 包括设备上阀门的开关, 压力, 温度, 重量, 工作状态, 电流, 水处理系统水质分析等. 说白了就是市面上的 SCADA 系统, 这种系统已经相当的成熟, 而且只要花钱就可以解决问题. 但是目前还没有发现可以深度集成我方配料系统的, 而且能够集成的都是高额的费用, 而且主动权不在我自己手上.

(5) 电子看板

希望能够通过大屏幕展示目前的设备状况, 生产状况, 人工作业状况等. 一方面是为了监控作业, 另外一方面是为了外面参观效果好(或者意义居多, 所以要做的很漂亮).

2019 年其实做了很多事情, 其中配料系统标准化有了一个质的提升, 可以覆盖绝大部分生产车间配料的情况. 因为覆盖面广于是导致后面的实施速度快了很多, 在 2019 年中我们实施了 14 个日化车间, 这 14 个车间分为两种情况:(1) 需要自动化对接的 (2) 不需要自动化对接的 ; 在不考虑自动化对接的情况下, 这个 14 个车间可以独立运行生产配料, 并且使用正式生产验证过生产流程. 当时自己总结了一份时间表.

1. 最初时间: 3-4 个月; 在 2018 年的时候实施的项目周期大概在 3-4 个月 / 人 情况下, 那个时候属于边开发边实施的过程.

2. 最短时间: 20 天 / 人 ; 在客户完全配合的情况下, 我们最快实施的一个车间大概花了 20 人天就让生产线正式使用了系统.

3. 平均时间: 1.5 月 / 人; 就目前情况而言, 在客户配合度一般的情况下, 基本一个半月我们可以让生产线使用系统.

另外说到关于自动化对接的事情, 由于配料系统包含的生产工艺的管理, 所以所有的生产工艺都是由上位系统控制, 设备 PLC 部分只是做工艺执行. 和原有的控制模式就有了很大的改变, 要做到这一点就意味着两个方面的改变:(1) 生产过程的标准化; (2) 工艺配方管理柔性化, 其实我们后面统一称呼《柔性化配方管理》. 何为柔性化, 具体名称我也解释不清楚, 不过可以百度. 但是从个人的理解就是:(1)工艺有更多的可编辑性, 就是可以自由组合;(2)设备上的计算机系统(PLC 控制系统) 能够识别并执行这些工艺.

为什么要柔性化, 我先来解释一下日化的概念: 日化是指日用化学品, 是人们平日常用的科技化学制品包括洗发水, 沐浴露, 护肤, 护发, 化妆品, 牙膏, 香皂等等, 所以包含的产品品类比较多, 你总不能说一种设备只能生产一种产品. 不知道在哪里看到的数据, 也不知道是否准确, 目前国内注册的日化产品种类有几百万种. 就是因为有如此庞大的基数, 所以需要同种设备能够生产出不同的产品, 而每个产品所要求的生产工艺不一样, 所以柔性化的工艺是非常有必要的.

三 团队的问题

今年是我真正体会到团队重要性的一年, 2018 年由于刚入行, 也不知道这个行业自己可以做多久, 所以什么事情都自己顶着, 也没有相关行业经验的人员指导和支持, 自己摸着石头过河. 还记得工作这么多年我从未去过广东省, 为了这个事情我去中山的一个车间上了差不多三个月的班. 在一个还在刚装修好的新车间, 炎热的夏日一个人在新车间研究着这些工艺, 不懂的工艺就去老车间问现场的操作人员, 幸运的是付出有了结果, 第一次做了一个称量站出来, 从最初只弄软件到后面的软硬一体化, 交付了客户第一个使用终端, 并且还取得了不错的反馈. 最清楚的记得生产车间的主管给我说:"我们要做这个玩意都好多年了, 换了好几批人了, 我觉得你这次会成功"

自己苦熬了两个车间项目, 配料系统有了实质性的突破, 最起码让客户看到了希望, 细数一下已经确定下来要做这个事情的车间有十多个, 如果靠我一个人那我要干到吐血了, 所以建立团队势在必行. 当时确定了几点原则:

(1) 一定要能够出差, 到客户现场去实施并了解客户需求

(2) 懂一定的. net 程序开发, 可以安装操作系统, 了解 SQL Server 数据库, 会部署 IIS 程序以及安装客户端程序

(3) 懂得基本的网络配置, 能够设置终端设备的网络 IP 且接入上位配料系统

(4) 听从指挥, 善于沟通, 乐于学习, 愿意接受行业知识

(5) 不准轻言放弃, 遇到问题可以寻求帮助, 但是不能说自己做不了

(6) 宁缺毋滥, 不要太聪明的人, 要勤奋踏实的人

当时在上海招团队成员花了很大的精力, 当时的偏重方向是能够做开发的, 但是做开发的人都他聪明了以至于他们忘记了开发的目的是什么. 我记得当时他们提的最多的问题就是你们用的是什么技术, 有没有分布式, 有没有大数据, 怎么不做云模式, 有没有搞微服务 等. 到现在这些也是我一直考虑的问题, 现在越发觉得技术用在恰当的地方, 不是什么新技术都可以解决所有问题的. 当时只是觉得可筛选的人员的确太多, 但是找到合适的真的很难.

再后面在苏州找到了两个比较合适的人员, 开发能力很一般, 可以看得出开发接触的并不是很多, 从后面的相处我看得出来他们就是我想要的那种 不是太聪明的人, 可以认真做事但是又有自己想法的人. 在 2019 年实施的十来个车间中, 他们两个给了我很大的支持, 前期给他们培训好现场可能遇到的问题, 定期我回去现场看他们实施的情况, 有问题反馈共同沟通解决, 到目前为止两个都可以独立自主的实施完成车间项目, 让我轻松了不少.

四 售前技术和行业划分

其实我个人是没有什么销售能力的, 以前做吉特仓储管理系统都是靠网上宣传得来的客户, 现在做配料系统由于太过于贴近行业, 而且这个行业圈子实在太小, 其实我就根本无法直接接触客户. 所以 2019 年项目都是跟着硬件设备一起进入的. 由于合作方式生产日化生产设备的, 所以只要客户又需求, 基本配料系统就能够进入. 但是这样有存在着较大的问题:

(1) 销售设备的同时附带销售配料系统, 销售这边并未与我沟通过具体实施范围.

(2) 对于客户的应用, 是否需要对接设备, 是否需要对接其他三方系统等 导致后期实施的困难较多

(3) 买设备就送系统的事情没有少干, 为了迎合客户低价出系统, 自己利益受损(当然如果不这样自己可能一点利益都没有, 毕竟不是自己的客户资源, 有活干比没活干好).

所以 2019 年下半年有很多时间就在从整体了解这种项目的设计, 从厂房土建开始, 车间布局, 车间规划, 设备布局, 管道供应工程, 设备电气控制自动化, 上位系统控制, 三方信息化系统等. 因为要了解项目的来龙去脉, 才能更好的把握客户需求, 才能更好的控制项目节点. 后面在自己细分了几个日化的配料方案:

(11) 护肤类车间: 一般是由水锅, 油锅, 乳化锅等设备配套生产, 此类产品特点就是需要做预混料的处理, 而且物料的控制精度相对较高.

(2) 液洗类车间: 此类车间一般就使用单台配料罐设备就可以生产, 比如水类产品, 洗洁精, 沐浴露等都可以属于此类, 控制精度没有那么高而且量大.

(3) 彩妆类车间: 这一类主要在于品类多, 主要是颜色多, 同一产品不同颜色, 所含物料不一样, 但是生产工艺一样

(4) 牙膏类车间: 牙膏车间最突出的特点就是有粉仓, 如何实现对粉仓叫料是一个比较突出的地方

当然这个只是我自己个人的分类, 根据产品的特性来分, 日化的品类实在太多, 不同的角度分出来的结果不一样, 这个还有待深入研究, 这也是这个市场的机会, 因为没有标准所以谁能够定义标准那就 TOP1 .

以上的总结其实都是为了后期的实施方便, 不同的行业做不同的解决方案, 以最合适的项目匹配客户需求, 这样可以大大缩短二次开发的工作量和实施工作量, 如果能够做到我就是行业的标杆, 那么事情的主动权会大很多.

五 技术的短板

到了 2019 年下半年自己团队的技术短板就突出的很明显, 那就是设备自动化控制对接, 虽然现在有了解决方案也有实施成功的案例, 但是自动化控制 (PLC) 毕竟不在我这边, 所以导致在对接上存在较大的困难, 首先 PLC 控制还达不到相对完善的标准, 导致 PLC 控制系统变更, 上位系统特别是工艺部分变动较大, 虽然尽可能的做到灵活.

目前在项目实施过程中遇到了如下几个短板问题:

(1) 目前上位系统和 PLC 对接采用的 KepServer OPC 来对接的, 目前对接下发和采集问题都不是很大, 但是存在不稳定和延时的问题, 还没有很好的解决方式.

(2) 设备监控系统(SCADA) , 市面上合作的都太贵了, 而且不支持我们自己深度开发, 希望让 SCADA 系统更加的亲民, 让一般的工厂也有钱能够用得起.

(3) 电子看板大屏幕展示, 目前使用了 DataV 做了开发, 但是受限于很多企业是内网, 所以还要找更好的方式.

以上问题也将是 2020 年要重点突破的问题, 希望朝着数字化工厂再迈进一步.

六 系统展示

该画面主要是用于生产配料称量的操作客户端, 可以直接和上位系统中的配方系统和生产任务关联起来, 并且实现对电子秤的称量控制. 可以校验物料的准确性. 在中控室的电子屏上可以看到具体哪台秤 什么人在称量什么物料, 可以达到一个实时的展示效果.

生产过程出料的理化指标, 用于取样质检, 实验室化验指标之后可以通过系统对接到生产车间, 确定生产是否放行, 并且自动做好对应的留样取样归档记录.

生产批记录, 设备生产完成之后系统可以自动生存对应的批记录报表, 可以在线打印. 可以用于后续的生产记录查阅以及应付相关部门的审查.

由于时间限制, 文字内容也的确太多, 也不是几句话能够写完的, 希望能够在年前的空余几天记录今年具体项目中遇到的问题, 并且在新的一年里能够和更多企业合作, 去完成我们心中的数字化工厂.

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