在全球数字化浪潮下，制造业面临深刻变革，对于处在其中的光缆行业来说既是危机更是机遇。光缆行业作为通信基础设施的核心支撑，其数字化转型不仅关乎企业竞争力，更影响整个通信产业发展。本文将详细阐述烽火通信科技股份有限公司（以下简称烽火通信）数字化工厂建设过程中的实践经历，通过对各个关键环节的回溯和剖析，以期为相关企业提供有益的参考。

1 光缆制造行业特点与核心问题

1.1 行业特点

1.产品多样性与交付不确定性：光缆产品规格繁多，不同规模的网络建设项目对光缆的芯数需求差异巨大，少则几芯，多则上千芯；在结构方面，有层绞式、骨架式、中心管式、8字掉线光缆等多种类型，每种结构适用于不同的铺设环境与应用场景；在性能上，部分光缆需要具备高抗拉伸性以适应架空铺设（如全介质自承式光缆或8字吊线缆），部分则要满足防水、防潮要求用于地下或水下铺设。面对如此繁杂的产品需求，企业不仅要在生产工艺上不断调整优化，还需建立高效的产品定制生产体系，确保能够及时响应客户多样化的定制要求并快速转为结构化的订单需求。

2.原材料批次管理严格：光缆生产过程本质上是各类原材料的物理组合过程，原材料如光纤、颗粒料、金属（带、丝）和纱线类等，其质量直接决定了最终产品的各项性能。不同批次的原材料间会因制造过程差异而存在性能差异，如果不加以严格管控，一方面会造成光缆产品质量不稳定，另一方面也不利于其质量追溯。其中以光纤的光学性能包括衰减、色散等关键指标尤为重要，其细微的差异也会随生产工序的进程而放大。其他材料的抗老化性能、机械强度等指标也是光缆防水、抗拉等性能的关键因素，对于交付光缆质量至关重要。因此在光缆制造过程中，企业往往会对原材料进行严格的批次管理，从采购到货入库进行了详细的记录，包括供应商、进货时间、质量检验报告等信息。在生产过程中，对于大部分材料都可以精准追溯到每一批次材料的具体使用去向，随时做好定位和召回对应批次产能的准备，同时也便于跟踪质量问题、定位原因，进而调整工艺或更换材料或材料供应商，以此来保障稳定的产品交付质量和一致性。

3.质量检测手段有限：光学性能是光缆产品最为重要的质量控制指标（标准），目前光缆光学性能的检测主要还是依赖于传统的光时域反射仪、色散检测仪、光功率计等设备。这些检测手段虽然能够对光缆的衰减、光纤长度、断点位置等基本光学性能参数进行测量，但也存在一定的局限性。一方面传统检测方法只能下线检测且大多数场景（厂家）只进行抽样检测，无法对每一根光缆产品进行全流程、实时的全面质量管控，导致在生产过程中无法快速识别并定位质量问题，一旦出现质量问题很难追溯到具体生产环节（过程）和定位到具体原因；另一方面检测设备的精度和功能有限，对于一些复杂的光学性能指标，检测流程较长，光缆产品很难做到全面、准确的检测。由于缺乏详细的检测数据和实时监控的能力，而光缆生产过程中特别是绞合、护套工序又存在许多影响光缆性能的外界因素，这些都增加了质量分析和改进工作的难度。

4.工艺复杂且现场管控要求高：光缆制造是一个多工序、多环节的复杂过程，涵盖了着色、套塑、绞合、护套等多个关键工序。每个工序都对最终产品的质量有着重要影响，且工序间也存在相互制约、相互关联的关系。在着色工序中，需要精确控制光纤速度、光照强度等参数，以保证光纤着色层的均匀性和物理性能；在松套工序中，需要精确控制放纤速度、挤塑机温度和挤出速度等参数，以控制光纤余长，进而保证在后续工序中的性能稳定；在绞合工序中，要确保不同芯数的套管按照特定的节距和绞合方式进行扭合，以实现良好的机械性能和信号传输性能；在护套（成缆）工序中，与松套工序类似，需要严格控制挤塑料的速度和温度，保证护套层的厚薄均匀、表面饱和且光洁，以起到良好的保护作用。在整个生产过程中，任何一个环节出现偏差，都可能导致产品质量下降甚至报废。因此，对生产现场的管控要求极高，需要通过建立完善的质量现场管理体系，以加强对一线人员操作规范、设备运行状态和生产环境等方面的实时监控和管理，确保每个工序都能严格按照标准工艺执行，同时可以尽可能快速准确地发现并解决在这一过程中出现的各种突发异常和问题。

5.双量纲管理复杂：在整个光缆制造过程中（车间、车间内供应链），存在大量双量纲的场景，即同时涉及长度和数量、长度和质量、数量和质量等对两个量纲的管理。在原材料采购环节，光纤通常以公里作为采购单位，但实际入库时却是以数量（盘数）进行计划和库存管理，并且需要精确到每一盘光纤的长度；在生产过程中，生产进度的跟踪也需要同时关注单盘长度和下线产品数量（盘数）。这种双量纲的管理模式使得计划的制定和执行都变得极为复杂，特别是在叠加成轮、凑总等特定、特殊场景要求时。企业不仅要考虑原材料的采购量与产能需求的匹配度，还需要平衡不同段长、不同规格的具体需求，以尽量降低损耗或提高效率，满足客户订单多样化的交付要求。同时，在库存管理方面，也需要对盘数、单盘长度和总数量进行精准管理和控制使用，避免出现积压或缺货的情况，这些都对光缆企业的计划能力建设提出了巨大挑战。

6.设备一致性差：一方面，不同型号、用途的光缆对生产设备的能力要求存在差异；另一方面，光缆行业并非新兴行业，大多光缆厂家都经历了数轮的产能扩张，这就导致普遍存在数个代级设备共存于同一车间内的情况。例如生产大芯数光缆产品和生产小芯数光缆产品的设备就存在显著不同，而不同厂家、同一厂家在不同年代生产的设备在性能、精度、操作界面方面也存在较大差异。这种一致性差异，不仅在一线现场增加员工的操作难度和培训成本，影响产品质量的稳定性和工艺成果的快速复制，也对车间产线一级的排程计划的制定造成很大阻碍。

1.2 核心问题

传统生产模式下，工厂面临生产效率低（等待时间长、切换耗时、工序协同差）、质量管控滞后（下线检测为主、追溯困难）、库存控制难（规格多、需求波动大、数据不准）、计划性弱（订单变化应对不足、资源调度低效）、工艺依赖人工（经验传承难、质量一致性差）等挑战，亟需通过数字化转型突破瓶颈。

2 构建生产执行核心

在光缆企业数字化工厂的建设进程中，制造执行系统（Manufacturing Execution System，MES）的选型工作至关重要，它关乎整个工厂生产运营能否实现数字化的高效协同。MES作为连接企业上层管理系统与底层生产设备的桥梁，其功能、性能以及与工厂实际业务的契合度，直接影响生产效率、质量管控、库存管理等多个关键环节的优化效果。

结合对光缆行业的理解，整理MES架构如图1所示，引入的MES应具备以下架构，并符合四级分层的系统结构。

2.1 MES系统核心价值

1.生产流程精细化管控：实时监控工序参数（如着色速度、绞合节距），自动预警异常，提高一次合格率。

2.生产效率与协同优化：快速切换产品参数，减少设备闲置，实时同步生产进度，促进工序间协作。

3.全流程质量追溯：关联原材料批次、工艺参数与产品条码，快速定位质量问题根源（如原材料或工序偏差）。

4.库存动态管理：集成库存系统，精准计算物料需求，减少积压与缺货，优化采购与生产节奏。

2.2 选型关键因素

1.功能适配性：需支持工序灵活配置、全流程质量追溯、设备状态监控，与企业资源计划（Enterprise Resource Planning，ERP）/仓储管理（Warehouse Management System，WMS）等系统集成，满足双量纲管理需求。

2.技术先进性：采用四层架构（数据层、平台层、应用层、设备层），支持OPC等通信协议，具备大数据处理与分布式存储能力。

3.供应商服务：优先选择具备光缆行业经验、本地化技术支持及完善售后服务的供应商，确保系统落地适配性。

通过现场调研、需求梳理、市场调研与供应商筛选，烽火通信最终选定适配的MES，构建起连接上层管理与底层设备的桥梁。

在MES选型过程中，发现数字化工厂的建设是一个系统性工程，远非仅导入一个MES即可。为了更加切实地走好数字化转型第一步，作者团队决定通过咨询获得数字化转型规划路线图。

图1 目标MES 架构

3 顶层设计与痛点突破

从产品、计划、制造、物流、设备、质量六大维度切入，诊断问题并制定了从业务架构、应用架构重构到整个工厂软硬件系统的全面规划，进行全面实施。

3.1 业务调研：输出线缆供应链业务架构

线缆供应链业务架构如图2所示。

图2 线缆供应链业务架构

3.2 核心问题诊断

1.产品数据管理缺失：设计、工艺数据分散，版本混乱，导致研发到生产的转化效率低。

2.计划体系薄弱：订单变化、设备故障等突发情况应对能力不足，计划与实际生产脱节。

3.设备管理低效：多代设备共存，数据采集滞后，预防性维护缺失，设备利用率低。

4.质量与工艺短板：以离线检测为主，工艺经验依赖人工，传承不足导致质量波动。

3.3 针对性规划

1.统一产品数据管理：搭建产品数据管理平台，整合设计、工艺数据，标准化产品编码，实现全生命周期数据共享与版本控制。

2.智能计划排程：引入高级规划与排程（APS）系统，基于订单、产能、物料等数据智能排程，动态应对插单、设备故障等场景，提升计划准确性与灵活性。

3.设备数字化改造：部署数据采集与监视控制系统，实时采集设备运行数据，建立预防性维护计划，降低故障率；统一操作规范，减少人员操作差异。

4.全流程质量管控：引入在线检测设备，实时监控工序质量；构建质量追溯系统，关联批次、工艺、检测数据，快速定位问题；建立工艺知识库，固化经验，提升员工技能。

4 APS系统导入

初期考虑到计划员经验优势及系统适应问题，探讨了辅助排程模式；但传统人机交互效率低、人为失误多，难以应对车间动态变化。最终基于APS系统的智能算法与实时调整能力，决定采用全自动排程模式，保留人工干预接口，逐步降低对人的依赖。

1.计划精准：避免主观性，综合考虑多因素生成科学计划，提高执行率，减少资源浪费。

2.柔性应对：实时监控设备故障、物料短缺等异常情况，自动重排计划（如设备故障时动态分配任务至其他产线），保障生产连续性。

3.库存优化：联动库存数据，精准计算采购需求，降低安全库存，减少资金占用。

4.可量化收益：实现了一键排程和工单发布，从4h缩短到秒级。生产效率提升20%，一线生产人员减少14%，物料消耗降低6.7%。

5 完整工厂管理系统应用架构

5.1 架构概述

以ERP为中枢，集成MES、APS、质量管理系统（QMS）、WMS等系统，实现数据贯通与业务协同。

•ERP：管理财务、采购、产品主数据，为其他系统提供基础信息。

•MES：监控生产过程，采集设备、工艺、质量数据，指导现场执行。

•APS：基于订单与资源约束生成最优排程，动态调整计划。

•QMS：全流程质量检测，联动MES/WMS追溯问题根源。

•WMS：精细化库存管理，根据MES需求自动配送物料，反馈库存状态。

5.2 系统协同

1.计划-执行协同：APS下达计划至MES/WMS，MES反馈进度至APS，形成闭环。

2.质量-生产协同：QMS实时接收生产数据，发现异常立即触发MES停机或调整，同时追溯至原材料批次与设备。

3.库存-生产协同：WMS根据MES需求配送物料，实时更新库存数据至ERP，优化采购与生产节奏。

6 总结与展望

烽火通信光谷三路数字化工厂通过精准诊断行业痛点，引入MES、APS等系统构建智能生产体系，实现了生产效率、质量管控、库存管理的显著提升。实践表明，数字化转型需兼顾顶层设计与落地适配，既要通过咨询理清方向，也要在系统选型中注重行业特性与技术兼容性。未来，需持续关注5G、AI等新技术，深化产业链协同，推动数字化从效率提升向创新驱动升级，为光缆行业高质量发展提供可复制的转型范式。

作者：烽火通信科技股份有限公司 徐䶮