基于注塑工厂的智慧数字化模型研究与应用

摘要：注塑零件广泛应用在家电、汽车、包装、电子、国防等领域，是综合技术含量最高的产业之一；注塑成型属于典型的离散型制造，传统注塑工厂经营过程存在大量“信息孤岛”，在激烈市场竞争下，盈利能力较弱。本文主要聚焦注塑工厂制造能力最核心的用工、周期、重量、吨位和废损等五个维度分析、研究，建立注塑工厂数字化经营决策模型，提升盈利能力，增强注塑工厂的可持续发展能力。

关键词：注塑工厂，智慧数字化模型

注塑工厂作为制造业的关键环节，其零件在家电、汽车、包装、电子、国防等领域应用非常广泛，因此传统注塑工厂面临非常激烈的市场竞争，经营成本高，大量数据“信息孤岛”，导致盈利能力弱。因此基于降低经营成本诉求，注塑工厂都面临制造能力提升和转型的要求。

随着信息技术的迅猛进步，智慧化转型为注塑工厂带来了新的发展机遇。通过引入智慧数字化模型，可以实现对生产流程的实时监控、优化调度以及智能决策，从而有望解决传统注塑工厂经营中的问题。智慧数字化模型的应用，能够显著提高生产效率，降低生产成本，同时提升产品质量，使企业在激烈的市场竞争中占据有利地位[1]

智慧数字化模型的核心在于其能够整合生产过程中的各类数据，打破“信息孤岛”的壁垒。通过物联网技术，注塑工厂可以将设备、物料、人员等生产要素进行实时连接，形成统一的数据平台。在此基础上，利用大数据分析技术，工厂能够对生产过程中的关键参数进行深度挖掘，识别出影响生产效率和质量的关键因素。例如，通过对注塑机温度、压力、速度等参数的实时监控与分析，可以及时发现设备运行中的异常情况，避免因设备故障导致的生产停滞或产品质量问题。此外，智慧数字化模型还能够通过机器学习算法，对历史生产数据进行学习，优化生产调度方案，减少资源浪费，提高设备利用率。

在智能决策方面，智慧数字化模型能够为管理者提供科学的数据支持。通过对市场需求、原材料价格、设备状态等多维度数据的综合分析，模型可以生成最优的生产计划，帮助企业快速响应市场变化。同时，模型还能够预测潜在的生产风险，例如原材料短缺或设备老化，并提前制定应对策略，从而降低生产中断的可能性。这种基于数据的智能决策模式，不仅能够提升企业的运营效率，还能够增强企业的市场竞争力。

本文通过对注塑工厂制造能力最核心的用工、周期、重量、吨位和废损等五个维度分析、研究，通过建立精益、工艺、自动化、信息化、数字化各维度能力，建立适合注塑工厂数字化经营决策模型，旨在推动注塑工厂的智慧化转型。

注塑工厂经营能力提升面临“三个转变”，从关注车间精益数据到关注车间经营指标数据的转变、从关注经营数据到关注问题根因的转变、从信息化工具到数字化模型的升级转变，实现数据从采集、知识、智能分析的转变，最终实现数据说话，驱动经营改善。

一、通过对具有信息化基础的注塑工厂数据梳理，建立基础数据逻辑，实现由人工核算向系统核算的转变。

1、经营结构目标化：基于经营目标和业务痛点，梳理现状和目标的差异，结合业务需求进行梳理和改善；

2、核算方式规范化：根据数据的梳理口径，结合经营的需求，将具体核算方式标准化和系统化（用工、周期、吨位、克重、产值等），并设计预警机制；

3、基础数据系统化：梳理底层基础数据口径，进行数据完善;对所有数据口径进行规范，便于后续信息化系统管理。

完善基础数据梳理后，通过信息化技术运用，7项核心基础数据实现了从人工维护到系统自动实时采集的转变，仅实际用工及产品单价为每月人工维护，基础数据自动采集率达到95%以上。

二、将梳理完成的数据逻辑，融入到系统，搭建数字化模型，从多维度进行数据抓取和智能分析，适时推送分析结果。系统自动推送预警数据，决策层聚焦问题，将数据转化为经营趋势和问题改善方向。

1、按照“1235”模式设计数字化模型：1套问题跟踪机制，2份损益看板，3套基础数据库，5份报表。

1）、1套综合问题跟踪改善机制：

①通过报表进行日异常自动跟踪；

②系统邮件自动推送升级，连续异常自动上升管理层级。

2）、2份综合损益看板：

①班组级损益及异常看板，实现按班次、线体维度的异常输出；

②工厂级损益及异常看板，实现按班组、机型、吨位的损益输出。

3）、3套基础数据库：

①直接、辅助用工数据库；

②吨加工费用数据库；

③产品单价数据库。

4）、5份报表可以实现自动跟踪和预警：

①盈亏班次明细表；

②加工损益明细；

③日出勤与加工自标用工跟踪；

m吨材料加工费用；

n异常数据月度跟踪表。

该注塑工厂智慧数字化模型聚焦注塑生产制造过程最底层的核心数据：用工、周期、重量、吨位和废损，95%以上数据来源于系统自动实时获取，建立成本核算和经营模型。

该注塑工厂智慧数字化模型每周1次的线下传递传递转变为每天实时的在线监控。将离线的数据在线化、实时化，问题从离线到在线，建立了以问题为导向的数据预警、问题改善机制，能够实时反馈问题情况、整改情况，运用PDCA方法促进问题的关闭、循环提升。

该注塑工厂智慧数字化模型在某公司实际运用后，开机偏差、过程废损、生产效率分别下降20.5%、37.5%、6.6%，实现了注塑工厂经营指标改善；经营损益分析摆脱人员依赖，线上直接实时进行，流程缩减50%。

数字化模型在注塑工厂中的应用是全方位的，它不仅能够提高生产效率，降低成本，还能提升产品质量，为注塑工厂的智慧化转型提供有力的技术支持。随着信息技术的不断发展，数字化模型将在注塑工厂中发挥更加重要的作用，推动制造业的持续创新和升级[2]。

数字化模型的核心在于其能够通过数据采集、分析和优化，实现生产过程的实时监控与精准控制。在注塑工厂中，数字化模型可以通过传感器、物联网设备等技术手段，实时获取生产设备的状态、工艺参数以及产品质量数据，并将这些数据整合到统一的平台中进行分析。通过对数据的深度挖掘，工厂管理者能够快速发现生产中的问题，如设备故障、工艺偏差或原材料缺陷，从而及时采取措施，避免生产中断或质量损失。此外，数字化模型还能够通过机器学习算法，对历史数据进行学习，优化生产工艺参数，进一步提升生产效率和产品质量。

在智慧化转型的过程中，数字化模型的应用还体现在生产计划的智能化管理上。传统的生产计划往往依赖于人工经验，难以应对复杂多变的市场需求。而基于数字化模型的生产计划系统，能够根据市场需求、库存情况以及设备状态，自动生成最优的生产排程，实现资源的合理配置。这不仅能够缩短生产周期，还能减少库存积压，降低运营成本。同时，数字化模型还能够与供应链管理系统无缝对接，实现从原材料采购到产品交付的全流程智能化管理，进一步提升企业的市场竞争力。

未来，随着人工智能、大数据和5G技术的进一步发展，数字化模型在注塑工厂中的应用将更加深入。例如，通过引入数字孪生技术，工厂可以在虚拟环境中模拟整个生产过程，提前预测潜在问题并优化生产方案。此外，数字化模型还将与智能制造设备深度融合，实现生产过程的完全自动化和智能化。这些技术的应用，将推动注塑工厂向更高层次的智慧化迈进，为制造业的可持续发展注入新的动力。

未来在注塑工厂智慧数字化模型方面的研究具有广阔的空间和潜力。通过不断探索和创新，我们有望进一步提升模型的性能和应用效果，为注塑工厂的智慧化转型和发展提供有力支持。

参考文献：

[1] 马一涛 基于CAE仿真、工艺窗口和机器学习的注塑工艺参数智能推荐系统 国际先进制造技术杂志 2023 10.1007/s00170-023-12264-6

[2]张波 科技创新浇灌企业之花 大众科学 2019 CNKI：SUN：DAZH.0.2019-12-010