一、前言

过去几年，“智能制造”“数字化车间”“机器换人”等词汇频繁出现在制造业报道中。

大型企业早早投入自动化改造，建立MES系统、部署机器人产线，而大量中小制造企业却在观望、犹豫，甚至止步于“想上，但不知道从哪上”。

为什么？

不是他们不重视，而是自动化改造在中小企业的现实环境下，既是机遇，也是挑战。

本文结合近几年参与的多个工控项目，分析中小制造业在自动化改造中遇到的主要痛点，并从技术、管理和实施路径三个层面提出可落地的策略建议。

二、中小制造企业的现状与典型问题

中小企业普遍具有以下特点：

产品批量不大，但型号多、切换频繁；

人员结构复杂，现场操作经验依赖个人；

设备更新慢，存在大量“半自动”“老设备”；

管理体系偏经验化，对数据依赖不强。

这些特征决定了——他们的自动化改造不能照搬大型企业模式。

在实践中，常见痛点主要包括以下几类：

1. 投入与产出不匹配

不少企业第一次接触自动化改造时，被报价惊到：“一条产线上几十万甚至上百万？”

然而项目实施后，发现产能提升有限，甚至操作更复杂。

这往往是因为前期缺乏清晰的ROI分析与阶段目标规划。

自动化不是为了“好看”，而是要让生产更稳定、更高效、更可控。

2. 老旧设备改造难度大

很多中小厂仍在使用十几年前的设备，控制系统老旧、文档缺失。

这些设备没有通讯接口，甚至PLC型号停产，导致与新系统对接极其困难。

3. 工艺标准不统一

同一产品可能由不同班组生产，不同操作员的设定参数、配方差异大。

自动化改造想实现“一键启动”，但如果工艺逻辑本身没有标准化，自动化只能放大混乱。

4. 缺乏自动化技术人才

在中小企业中，往往没有专职电气工程师或系统集成经验人员。

即使引入外部集成商，后期维护和升级仍依赖外包团队，造成“无人懂系统”的尴尬局面。

三、自动化改造的切入策略

自动化不是一口吃成的。

对于中小企业，合理的策略应是从点到线、从线到面、循序渐进。

1. 从单设备自动化入手

可先选择关键瓶颈设备（如包装机、灌装线、测试工位等）进行局部自动化改造。

采用PLC + 触摸屏方案，实现自动启停、报警监控、生产计数等基础功能。

这一阶段重点在于“可视化与稳定性”，让员工能直观看到改造带来的效率提升。

2. 推进产线级自动化联动

当单机自动化成熟后，可通过PLC联网或现场总线技术实现设备间联动控制。

典型如：上料—加工—检测—包装的顺序控制，或通过传感器反馈实现节拍同步。

此时可引入轻量化SCADA系统，实现生产数据采集与运行监控。

这一阶段不必急于“上云”，重点是让生产过程透明、状态可视。

3. 数据化与管理融合

自动化改造的最终目的，是让管理决策基于数据而非经验。

通过MES系统或定制化数据平台，将生产数据、设备状态、能耗信息与ERP对接，实现生产过程数字化。

对于中小企业而言，可以采用“轻量级部署”方式，如：

利用开源数据库+Web端可视化；

与现有办公系统融合，而非独立平台；

模块化扩展，避免一次性投入过大。

四、成功改造的关键技术环节

1. 控制系统选型

PLC方案：稳定、维护方便，适合离散制造；

DCS方案：适合过程控制行业（化工、水处理）；

嵌入式控制器+通讯模块：适合定制小型自动化设备；

物联网采集模块（I/O Gateway）：用于老设备数据接入。

对于老旧设备，可通过信号采集与中间层通讯方式改造，而不必完全更换控制系统。

2. 通讯与数据采集

现场通讯协议复杂，如Modbus、Profinet、EtherCAT、CANopen等。

推荐做法：

统一通讯标准（优先选择TCP/IP或工业以太网）；

使用边缘计算网关做协议转换与数据清洗；

将核心控制信号与辅助监控数据分层采集，减少系统负载。

3. 可视化与报警系统

数据采集只是起点，可视化才是价值落地的关键。

良好的HMI界面应满足：

清晰展示生产状态、设备负载、报警等级；

支持趋势曲线、产量统计、报表导出；

操作逻辑贴合现场人员习惯，避免“看不懂”的炫酷界面。

五、组织与管理的配合

自动化项目往往不只是技术问题，更是管理协同问题。

1. 高层重视与目标清晰

没有老板支持的自动化项目，很难落地。

项目初期应明确目标——是降人、提效、提质还是数据采集？不同目标对应不同方案与预算。

2. 工艺与设备团队协同

技术部门必须与生产工艺工程师、设备维护人员协作，提前整理控制逻辑与工艺标准，避免“程序逻辑与现场操作脱节”。

3. 培训与岗位转型

自动化不是“替人”，而是“助人”。

企业应将一线员工培养成“设备操作+数据分析”双能型人才，让他们参与到系统使用与优化中。

六、案例分享

案例一：五金加工厂自动化升级

该企业通过改造自动送料与刀具监测系统，实现单机自动运行。

原本一名工人看三台机床，改造后可看六台，产能提升40|?能耗下降15??

案例二：食品厂产线联动

引入PLC+变频+传感器控制，实现灌装、封口、贴标自动联动。

生产节拍误差从±3秒降至±0.5秒，废品率下降30??

案例三：注塑车间数据采集系统

通过安装数据采集模块与MES平台，企业首次实现生产数据可追溯。

管理层可实时查看设备稼动率与工单进度，计划排产效率提升20??

七、结语

中小制造企业的自动化转型，既要脚踏实地，又要看得长远。

它不是简单地“换设备”，而是一场系统升级——从操作方式、管理思维到数据意识的全面变革。

成功的关键，不在技术多先进，而在于是否真正解决了企业的痛点。

自动化不是少数“聪明人”的玩具，而是让所有人更高效、更安全、更稳定地工作的一种工具。

当工厂的每一台设备、每一个信号、每一条产线都能说出“我现在的状态”，那才是真正的智能制造开始的地方。