一张纸背后的数字孪生工厂

  原料进厂后，只见机器人剪断包装铁丝，用机械臂抱起250公斤的木浆原料投入碎浆机。生产线启动后，按照每个客户需求定制的个性化订单开始生产。打浆、抄造、分切、包装……纸张生产全流程无人化，每个操作都转化为数据，在智能控制中心大屏上实时更新。一旦某个环节出现异常，即使只是温湿度发生微小变化，模型算法也会发出预警。

  这是记者在牡丹江恒丰纸业股份有限公司（以下简称恒丰纸业）搭建的“数字孪生工厂建设”场景中看到的一幕。此前，该场景入选2023年度人机一体化智能系统优秀场景名单。

  恒丰纸业坐落在黑龙江省牡丹江市，生产薄型印刷纸、生活用纸、食品包装纸等十大系列产品，国内市场综合占有率达三分之一，在全球有200多家客户，遍布五大洲。

  “2001年，恒丰纸业开始信息化建设，20多年来持续推进制造技术和信息技术深层次地融合。通过大数据、物联网、机器人、视觉检测、AI算法和数字孪生等新一代信息技术应用，我们的产能比信息化建设之初提升近5倍，人员减少了四分之一。”恒丰纸业数字化总监徐禄介绍。

  PM16生产线是数字孪生工厂建设场景中最早实行智能化改造和数字化转型的先锋机台。通过企业自主研发的成品件智能摆放项目，生产线可自动包装、传输，并自行对接捆扎机，实现自动捆扎。在暂存库区，无人叉车可在立体空间进行智能储运规划，实现两层码垛。借助质量管理系统，生产线可实时在线检测，实现质量正向逆向全程可追溯。

  工作人员介绍，以前原料来了，工人们要打开包装，将木浆板手工投入到碎浆机里。如今在新场景下，车间实现了人员、机器、物料、方法、环境生产全生命周期智能化。随着数智化逐步推进，人从看机器逐渐变成了看数据。

  记者走进“看数据”的智能控制中心，这里如同企业的“大脑”。车间里，21条生产线的状态以数字形式展现在大屏上，产前准备情况、能源是不是满足开机要求、最新下辊数据及当前机台的入库数量情况实时更新。

  设备的健康稳定运行，对公司的生产效率提升、成本控制至关重要。在数字孪生工厂建设场景中，监测人员不需要实时巡视，因为故障预测与健康管理系统可通过传感器收集处理设备的振动、温度等关键性数据，实现设备的实时监测和预警，保证设备维护的及时性。

  目前，恒丰纸业数字孪生工厂建设场景已经全面实现了计划调度、生产作业、自动化控制、设备数据集成、仓储配送、质量管控、物流跟踪等全要素、全制造环节的数据贯通，实现了供应链上下游企业的高效协同和恒丰纸业内部所有环节信息的无缝衔接。

  2023年，恒丰纸业营业收入突破26亿元，总利润较同期增长11%。“恒丰纸业盈利主要得益于数字孪生工厂建设场景中生产运行一体化管控平台（以下简称一体化平台）的搭建。我们大家可以通过一体化平台，提前把接单后的成本流程走一遍。”徐禄介绍，一体化平台可将成本细化到每一个环节，人工、物料、机器等成本是多少一目了然。通过AI技术，系统可提供详实的分析报告，指导这一订单获利多少，决策者由此可推断这一订单是否可接。

  牡丹江市科学技术局局长杨云峰介绍：“恒丰纸业一体化平台已实现全景感知、自动预警、自驱管控、评价画像四大功能，可为决策者提供最佳参数选取、生产任务执行预警，完成了从采购到销售全业务领域的智能化转变发展方式与经济转型。”

  面向客户的多样化需求，恒丰纸业通过一体化平台，为每个订单制定了一套标准，支撑多品种、小批量定制化需求，实现了多样化、高质量产品的灵活适配柔性生产。“我们自主研发了订单价值单元边际利润管控平台，可对产品成本、各项消耗、边际利润进行全过程管控。订单成本核算从预测到执行效益误差在5%以内，真正的完成了精细化、精益化生产。”徐禄说。

  如今，恒丰纸业不仅依托新场景完成了厂区内常规物资智能化转运，还实现了厂区外从产品发运到客户签收全物流跟踪的上下游高效协同。

  “我们对上下游的需求计划、产品和数量，以及发货时的产品批次码和物流信息等数据来进行交互，实现实时对接、调度和监管。例如通过平台建设实现装车预约、园区导航、提前备货，大幅度的提升了物流装载和承运信息查询的工作效率。同时，仓储智能化的升级，也经由数字平台做到了产品溯源，避免人为失误，促使库存管理更规范。”徐禄说。

  牡丹江市工业和信息化局局长王剑英介绍，目前，恒丰纸业正计划对数据资产进行确认，加强完善场景中的技术和相关平台建设，打造共融共生的价值链生态体系，带动产业链上下游企业协同创新、一起发展。