1.引言

       随着科技的快速发展，数字化管理已成为企业提升竞争力的重要手段。特别是在制造业领域，数字化管理不仅能够提升生产效率，还能够优化资源配置，降低成本，提高产品质量。

       传统的钣金加工生产过程复杂多变，存在诸多信息不透明的问题，这给生产推进造成了显著阻碍。一方面，生产过程如同被罩上一层迷雾，各个环节的具体进展难以清晰知晓，无论是零件加工状态，还是整体完工比例，都缺乏实时、准确的呈现。另一方面，上下游之间的信息流通严重受阻，齐套情况不明，导致装配环节常常因零部件缺失而暂停；物流信息缺失，无法合理预估物料到厂时间，进一步打乱生产节奏。与此同时，原材料耗用核算由于缺乏精准的计量手段与系统记录，在生产过程中，难以对各类原材料的实际使用量进行有效统计，无法实时追踪原材料的消耗去向，这不仅增加了成本核算的难度，还可能因原材料库存管理的混乱，引发额外的采购成本与仓储成本，使生产成本居高不下。

       鉴于此，实现数字化转型成为钣金喷涂加工生产突破困境、迈向高效发展的关键路径。通过建设车间过程数字化管理平台，畅通上下游信息交互渠道，利用物联网、传感器等设备实施采集数据，在平台实现生产现场数据可视化，钣金喷涂工厂生产过程数字化管理平台架构如图1所示。借助平台实现计划自动排产与智能调度，确保生产资源得到合理配置。针对钢卷原材料，从领用、套裁到分条等全流程实施数字化管理，实现对原材料的精准把控。此外，还构建了设备及能源智能监控体系，不仅能够实时监控设备的运行状况，还能对能源消耗进行有效管理，进一步降低生产成本，提高生产效率。通过以上一系列举措，全面推动钣金喷涂加工生产的数字化转型，助力企业实现高质量、可持续发展。
2.生产计划优化及智能排产调度

       钣金喷涂工厂车间生产过程数字化管理平台，覆盖了从原材料管理（供应商信息追溯、过程质量管理）、MES订单计划智能排产到生产过程调度WCS仓储管理的全流程制造数字化管理，并链接设备信息对设备能耗进行实时监控，实时预警异常信息：

       钣金生产为离散型备料式生产，排产时需整合BOM、工艺等基础数据，考虑设备、人员、工时等关键因素。喷涂生产模式为连续型拉动式生产，排产重点关注前端钣金件齐套及下游订单交付时效。初期计划排产为手工排产，每人每天投入4小时手工排产，但受限于人工经验的局限性与信息掌握的不全面性，计划未必最优最高效。且钣金与喷涂工序间存在地理间隔缺乏信息交互机制，形成数据“孤岛”，计划不联动，上下游信息不互通，常造成切换、物流等资源浪费。团队通过学习行业优秀解决方案、梳理手工排产逻辑等，联合公司开发部门开发自动排产功能模块及工序报工模块，实现订单自动下达到订单完工全流程的自动化、可视化。

       钣金加工计划排产到生产调度主要可分解为以下7大基础功能项：

       1.ERP订单导入和BOM物料清单展开：订单分两部分，一部分是总部商用钣金的订单，另一部分是配套车间的订单。

       2.BOM材料表展开后，得到信息包括物料的材质、厚度、物料编码、工艺路径、材料定额、工时定额、图纸完备情况等。

       3.生成每日计划订单对应的散件清单，在系统进行集成展示，班组长依据订单匹配线体进行人员安排和上线节点排程。

       4.产能分析：展示计划订单所有物料的原材料使用清单，按照工艺部的标准工时表计算，取定期内确认计划的各工序工时，形成该时段范围内的额定工作量，根据额定工作量确定设备产能分配计划。

       5.排产与报工：对三次元冲床、连续模冲床、机器人线、铆接机、攻丝机排产到每台设备。对紧急、临时、散件计划排产到工作中心后由车间管理人员派发到每台设备，各工序进行报工，实现订单生产进度跟踪。

       6.车间大屏展示：主要包括订单的生产进度展示、各工序的计划完成率、各工序的合格率等信息。

       7.订单变更事件通知：订单在排产后出现变更与删除的情况，发送相应的通知给相关人员进行处理。

       通过研究分析生产过程数字化实现逻辑与架构，开发数字化管理平台，模块化链接公司ERP、MES、MPM、WMS等数据系统，获取BOM、工艺数据、工时标准等基础信息及采购物料来料情况。对于钣金排产环节，系统依据智能化排产底层逻辑，对计划进行分解、合并重排，根据ERP订单需求，筛选适配度最高的设备组合，并结合人员、设备利用率最大化计算合理排产，如图2所示为钣金喷涂生产一体化智能化排产调度过程示意图。同时动态监控未来计划情况，提前削峰填谷；对于喷涂生产，系统结合钣金排产时间、喷涂工序提前期、工艺要求、颜色种类等因素优化生产顺序，联动前端钣金件齐套情况实时计算上线偏差，车间人员与管理者均可通过可视化界面掌控订单进度、物流流转等关键信息。
3.钢卷原材料数字化管理

       由于钣金初期排产多为手工，钢卷信息记录不够精准完善，难以回溯生产过程中钢卷的详细耗用轨迹，即便引入自动排产功能后，钢卷从领料、分条加工到成品产出这一全过程的数据采集与关联分析仍存在断点。同时钢卷套裁依赖人工计算，利用率难以达到最优。

       因此对钢卷管理的基础措施主要为三方面，分别为钢卷套裁方案计算、钢卷流转记录及钢卷产出记录，以此为原则开发钢卷原材料信息过程数字化管理系统模块，钢卷原材料信息管理过程如图3所示，实现钢卷原材料从输入到过程输出的全流程标准化指导与信息追溯。

       钢卷套裁通过算法综合考虑零件尺寸、形状、数量、钢材实际规格大小，不断计算、筛选利用率最高的布局方案，员工直接选择算法生成的最佳方案开卷加工。开卷后，该模块以“母-子”模式对每卷流转情况进行精准追溯。在钢卷领料环节，工作人员只需扫描母钢卷二维码，便能将公司仓储系统中的详细数据读取至平台，完整记录母卷的各项关键信息，如规格、材质、批次等。当母卷依据生产需求分裂成多卷子卷时，平台会为每一卷子卷生成独一无二的身份信息，并借助手持设备打印成标签，粘贴在对应的钢卷上，确保钢卷在整个流转过程中的信息精准可查。

       钢卷产出记录则通过订单扫描绑定所用钢卷，构建起逆向追溯链路，最终以产出零件重量核算该卷耗用情况。同时当成品出现质量问题，通过这条溯源路径，能迅速定位是在生产过程中的哪个环节、哪一批次原材料可能引入了质量隐患，针对性地优化后续生产流程、强化原材料管控，全方位保障从原材料入场直至成品产出全过程的质量稳定与精准追溯，同时数据库式的过程管理也为后续的供应商来料质量控制与售后质量追溯提供依据。
4.设备及能源智能监控

       主机设备作为钣金加工企业生产制造过程的基础资源，对各工序主机设备状态的实时监控，在确保生产连续性以及提升产品质量稳定性具有不可或缺的关键作用。

       作为传统的零部件制造工厂，长期以来钣金喷涂工厂的设备监控处于分散割裂状态，仅聚焦于单台机器个体，未形成有机整合的整体化监控格局。此过程增加了异常信息传递、故障诊断、故障预测、能耗统计的复杂性和时间成本，严重制约了生产效率与质量的提升。为突破这一设备监控维保过程管理瓶颈，团队借助SCADA设备联网技术、OPCUA协议、工业传感器整合数控机床、冲压机床、喷涂烘干设备、输送链条等多设备运行参数、能耗数据，数据以秒级的频率采集刷新，通过直观清晰可视化界面呈现，如图4所示为钣金加工车间设备能耗可视化管理看板。

       可视化还重点对各车间各岗位点停情况进行比对，以动态折线图展示设备实时能耗曲线，并将历史能耗数据与之进行对比分析，对故障情况单独记录，形成故障时间分布、故障频率统计分析数据库，定位高发故障类型。为设备的预防性维护与精准维修提供了坚实的数据支撑。管理人员借助平台深入挖掘设备运行与能源消耗的内在关联，从根源上有效解决设备故障频发与能源浪费严重等关键问题，全方位保障生产的连续性与稳定性，稳步提升产品质量。
5.质量管理模型设计

       钣金加工涉及多道次工序，传统的质量管理为车间生产过程中操作员工在进行订单报工时，记录良品与次品的数量，质检人员需对次品进行确认和次品处理操作等：分析次品的发生原因，采取具体的应对措施，减少次品报废在车间生产过程的输入、产生与输出。

       通过分析梳理具体的质量管理sipoc过程，可以按照每个产品都有的唯一一个物料编码建立专用的质量模型，由员工按照系统要求进行规范化填报，再核对相应的工位信息以及产品信息，操作人员可以使用数字化管理平台qms质量系统对其进行自动扫描与数据记录，能够高效对问题产品进行追根溯源。系统能通过大量基础数据对质量问题进行分析汇总，形成定期的质量异常问题分析报告及相关的数据报表。

       质量管理人员一旦发现产品质量存在不合格的状况，便应该第一时间展开现场确认工作，并用电子设备拍下质量问题严重的生产步骤和环节，同时上传，推动产品质量问题的尽快解决与反馈，以此切实起到生产车间质量信息化管理的作用。将生产信息化管理系统监控平台融入进生产管理的过程当中，能够方便相关人员随时查看相关的产品生产信息，此举能够让存在问题的生产环节得到妥善的纠正与解决，以此提高产品的成品率。

6.数字化建设效果

       钣金喷涂工厂依托数字化管理平台项目的开发应用，有效提升了工厂整体生产效率，整体订单交期缩短10%，打通11个流程断点。通过对生产计划优化及智能排产调度的数字化工程应用，减少了生产计划排程与调度环节资源投入成本，整体计划排产效率提升，生产拉动准确性提升。通过钢卷原材料数字化管理，提升了原材料利用率，从材料源头降低了单个零件的制造成本，并可通过历史数据来追溯采购厂家，优化来料质量与筛选优质供应商，从而不断提升原材料保障水平。通过设备及能源的数字化监控应用，能够系统性的提前分析预警设备健康状态，依据设备状态与工作周期来进行预测性维护，减少设备异常带来的维保与停产损失，提升设备稼动率，减少无效的运行能耗成本。

       数字化管理平台项目的成功开发应用，支撑了工厂复杂的应用场景，包括大的产能体量、多样化的制造装备、多元化的制造流程、多切换的制造模式，可为制造业众多企业带来先行的参考经验，对于整个行业的数字化、智能化发展具有重要借鉴价值。

参考文献

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