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自动化生产的奥秘,智能制造的定义和解读

2018-02-23  来自: pk10计划软件浏览次数:195

全球正在掀起以智能制造为核心的新一轮工业革命,新一代信息技术与制造业的深度融合,正在引发影响深远的产业变革,形成新的生产方式、产业形态、商业模式和经济增长点。

    被称为世界“制造中心”的中国,正在德国率先提出的“工业4.0”概念的基础上,开始一场规??涨暗墓ひ蹈锩?。一间间曾经人声鼎沸的生产车间,逐渐只有机器轰鸣的无人工厂取代。 中国拥有数百万家工厂,机器设备更是多达数十亿台。与此同时,中国还拥有全世界最多的电子设备,包括很多传感器和其他电子设备,这将共同构成工业物联网的支柱。不过,中国政府却希望升级我国的制造基地。

    “中国制造2025”,以中国制造业目前的整体发展水平为基础,提高制造业的智能化水平,向无人工厂、智能制造转型。这是必然的模式。

    德国与中国制造业基础不同。德国工业的设备和车间制造基础很好,工业机器人运用成熟而广泛,嵌入式系统和自动化工程方面也有非常专业的技术。因此,德国“工业4.0”是针对新一轮科技革命和产业变革制定的措施,依靠雄厚的技术基础,可以直接实施信息技术改造。

    智能化的物质基础,是自动化


    从单台设备自动化和产品智能化入手,紧扣关键工序智能化、关键岗位机器人替代、实现生产效率和产品效能的提升,这是智能化的物质基础。

    随着技术的成熟和造价的降低,推动了工业机器人、机械手臂等智能设备的广泛应用,使工厂无人化制造成为可能。

    近年来,我国机器人市场快速发展。2014 年,中国工业机器人销量达到5.6 万台,成为全球第一大工业机器人市场。预计到2020 年工业机器人销量将达到15 万台,保有量达到80 万台;到2025 年工业机器人销量将达到26 万台,保有量达到180 万台。

    在生产现场,工业机器人在焊接、搬运、喷涂、加工、装配、检测、清洁生产等方面都已实现规?;捎τ?。除了节约人工、提升生产效率,更重要的是,它工作效果更加均匀、稳定性更好,产品质量可控、可追踪。这是数字化管理、提升产品品质的重要依仗!

    而与自动化生产线相结合,数控加工中心、智能机器人和三坐标测量仪及其他所有柔性化制造单元进行自动化排产调度,工件、物料、刀具进行自动化装卸调度,可以达到无人值守的全自动化生产模式。


    智能化的管理体系,是自适应控制

    在物质和信息基础之上,实现制造过程的智能化,还需要建立智能化的自动管理体系。

    这需要在线成分分析仪、在线无损检测装置、在线高精度三维数字超声波探伤仪、在线高精度非接触几何精度检测设备,以及诸多工业传感器的配合,需要促进制造工艺的仿真优化、数字化控制、状态信息实时监测和自适应控制,进而实现整个过程的智能管控。

    在不间断单元自动化生产的情况下,远程查看管理单元内的生产状态情况,无人值守的智能管理生产任务,整个生产现场无需人工参与,真正实现“无人”智能生产。

    这就是智能制造控制系统。从生产现场无人,到生产过程无人,这又是一层飞跃。

    但提供生产活动的基础管理,实现自主安全可控,生产过程透明化、智能化,进一步提升生产作业效率,这还仅仅是智能化的管理体系的最初级一层。

    其次,它要实现人、设备、环境与物料之间的互联互通和综合管理,实现智能制造过程中的质量信息采集和质量追溯。

    最后,借助信息传递,在企业和供应链之间,对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理,以双向交互的形式,使计划、生产、资源三者密切配合,减少企业内部无附加值活动,有效地指导工厂生产运作过程,提高企业及时交货能力。

    从生产管理直到动态控制,这就是几十年来,制造业孜孜以求的精准制造、敏捷制造、透明制造的能力。

    以上这些,就是智能工厂的“神经”系统,它依赖于近年来飞速发展的信息、通信、计算技术,以及人工智能管理成果的快速提升,全面提高智能制造的能力和水平。

    自动化进程不会自行运行。过程中有许多隐藏的成本和挑战。

    在过去一年里,成千上万的报纸报道了中国的工厂正迈向全自动化生产。这被认为是必然的趋势。增加投资,购买机器,完胜竞争对手。


    自动化生产流程的7个不可告人的小秘密


    中国的大多数生产经理在自动化流程方面的经验有限。他们往往低估了全自动化的影响。

    这里有7个不可告人的小秘密,例如,在实施自动化过程中通?;嵊龅降囊爻杀竞头缦占盎?/strong>:

    1、您需要聘请新技术人才

    2、机器可能无法立即运行,初始设置艰苦卓绝

    3、要想新设备持续可靠运行,预防性维护至关重要。除此之外,还需要购买更换部件,让机器保持最初状态

    4、机器故障和故障前引起的质量问题对成本会造成很大的影响

    5、如果机器必须频繁换件,会增加?;奔?/span>

    6、您需要评估多大灵活性才能满足客户的需求(自动化流程通?;峤档土榛疃龋?/span>

    7、流程间仍然需要后勤工作

    我们估计,中国最近50%的案例中,自动化生产均抬高了平均单位成本。

    一些隐藏的商机:

    1、如果正确实施,手工生产线的成本降低远超你想象

    2、即使不推行全自动化,相较于您的当前流程,协调且行之有效的生产线可同时处理小订单和大订单,并缩短交货时间

    3、或许不需在自动化中冒险投入大量资金

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    智能制造之个人解读

    智能制造,作为制造业17年度的热词绝对是排的上前三的。不能免俗毕竟也算是在这个行业的从业人员,天天与周围的人和事接触,再比照过往的经验就形成了下面对于它的三个层面上理解。从供应链到精益到制造技术,将阐述个人对于智能制造的解读。毕竟一己之见,仅仅可作探讨,不足为凭据。

    智能制造,作为制造业17年度的热词绝对是排的上前三的。不能免俗毕竟也算是在这个行业的从业人员,天天与周围的人和事接触,再比照过往的经验就形成了下面对于它的三个层面上理解。从供应链到精益到制造技术,将阐述个人对于智能制造的解读。毕竟一己之见,仅仅可作探讨,不足为凭据。


    智能制造的定义

    智能制造,源于上世界90年代日本倡导的“智能制造系统IMS”国际合作研究计划,按照该计划将智能制造描述成IntelligentManufacturing, 实践中??吹搅硪恢置枋黾碨mart Manufacturing。笔者也更喜欢后一种描述,只因Intelligent Manufacturing似乎更多的关注在人工智能上,而Smart Manufacturing直译为“聪明制造”似乎包含的内容比Intelligent Manufacturing更多。对于智能制造,定义其目标是优化概念设计、产品产生、产品交易的制造形式。制造本身被定义为一个从原材料创造产品的多阶段过程,智能制造是制造的一个子集,其目标是利用先进的信息和制造技术提升实际制造过程的柔性来应对动态的全球化市场。对于制造普遍认为其已经是一个生态系统,其远远超越了工厂本身的概念;而“智能”则是描述企业在整个产品生命周期创建和使用数据和信息以实现创建柔性化的生产过程以应对低成本和环境?;さ认嘤σ?。

 

    从上面的定义,能得到以下关于智能制造的解读:


    1.智能制造是制造的一个子集,该子集主要强调的先进制造技术和信息技术。


    2.智能制造不仅包括工厂本身,更应该是能应对动态全球化市场的柔性制造。


    3.智能制造应该是一个生态系统。

 

     智能制造与数字化制造的关系

 

    与智能制造Smart Manufacturing同时出现的还有另一个词汇Digital Manufacturing。Digital Manufacturing常常将它翻译成数字化制造,强调应用数字化技术来帮助制造升级,最典型的就是从传统的车、铣床向数控车、铣床的转变;从普通压机转向PLC控制压机;从拿着纸质图纸定义制造工艺转向直接在3D的CAD模型上定义制造工艺。整个数字化制造突出对于计算机技术应用的特征。因而智能制造与数字化制造是包容关系,即智能制造包含数字化制造。总结一下,两者区别主要在于关注目标和内涵范畴的不同。


    1.关注目标上,智能制造关注的是制造生态系统;数字化制造关注的是计算机技术的应用。

    2.内涵范畴上,智能制造与数字化制造是包容关系,智能制造是一个覆盖面更宽的概念。诸如,制造的可视化,透明工厂,车间智能,精益,六西格玛都是智能制造的范畴,而不局限于数字化技术。

 

    智能制造的个人解读:

    在澄清了智能制造的定义后,笔者将就智能制造做个人解读。这个解读没有任何官方认可,只是自己的一种理解,因而还是那句话仅供参考、探讨,不做凭据。

    既然是解读智能制造,就有必要首先阐明自己的观点。笔者认为智能制造是包含了对于行业趋势预测的一种制造生产,其终极目标在于实现企业利润最大化的制造方式。根据前面关于智能制造的定义,可以看到智能制造不只是制造本身的事情,因而下面的内容将从三个角度去探讨智能制造:

    1.实践智能制造,第一个层面应该是供应链层或者说业务层的事情。

    2.实践智能制造,第二个层面应该是精益层的事情。

    3.实践智能制造,第三个层面才是技术层面的事情。

    在供应链或者业务层面看智能制造,可能会给人感觉这是不相关的两个话题,但是笔者以为这是最该看的第一个层面。举例来说,基本不可能在一个夕阳产业实现智能制造。夕阳产业其有以下特征,同业竞争企业多,每家企业生产能力都是富余的,市场需求已经饱和,这时候就算企业内部再怎么整精益,在怎么应用新技术改善生产,最多能兑现的就是库存更多,市场竞争更加激烈。这也能想想国家为什么这几年一直在提供给侧改革,个人以为所谓供给侧改革无非就是要这些夕阳行业的产业要么拓展新的产品市场,要么自然倒闭一部分,优胜劣汰,保留下的企业可以满负荷生产,这样来达到供需平衡。

    再说一个例子,假定全国每年对某企业需要的某型医疗设备是2000台,那么在不开拓新的市场前提下,假设这个企业不断应用精益和技术来整制造升级,能省下的部分成本有哪些?细想来无非是一个无价值增值时间缩短所带来的人力成本的节约和价值增值过程中能源消耗成本的减少,而对于一个生产成熟的企业来说,这些成本很多时候都是以Base Cost的形式固定下来,那么省来省去省了个啥,无非就是个电费。对于这样情形要搞智能制造,要么需要企业拓展市场从2000台拓展到3000台,要么要开拓新的产品市场。在不满足企业的市场扩大的前提下,搞智能制造的收益基本就是看不出来的。因而笔者认为智能制造首先要看的就是业务层面的事情,必须在外部市场要求企业工厂满荷甚至超负荷运转的前提下才有可能应用智能制造相关技术实现缩减成本增加利润的目标。其次很多成熟产品的生产和市场占有都是符合S曲线规律的,在效率提升到某个奇点后,每提升一个点生产效率或市场占有率所付出的成本都是巨大的,这时候用智能制造实现这样的目标只怕投入产出比都是没有了。类似的例子还有很多,比如很多日本企业在过去10年就毁在了提升这S曲线的最后一段上。

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    再看看第二个层面,假定一家工厂现在满足从业务角度绝对有市场的这个条件,而且工厂也满负荷甚至超负荷运转了。这时候整智能制造,就该从精益下手了。具体来说就是该从清晰化生产流程开始,即明确每个人的权责和该做的事情;他的上游是谁,该交付给他哪些交付物以协助他完成他的工作;他的下游是谁,他该交付哪些交付物给下游方便下游进行工作。这样一件事可以用一张泳道图来描述,可以说这是精益的第一步。根据这张泳道图,现在需要细化的是每个人自身的工作流程,一张流程图描述清楚他个人所做的工作。至此,算是流程清晰化了。接下来就是发扬日本人的精益精神,先鉴别每个人自身工作哪些是有价值增值的,哪些是无价值增值的。一个简单的判断原则,如果一个人的无价值增值时间与有价值增值时间之比大于等于1,那么就该充分发挥精益精神革这个小朋友的命了。好不容易省下的个人无价值增值千万不能因为流程不顺又在整个流程里给浪费了。这里举个例子啊,比如某小朋友经过精益改造,总算把无价值增值时间缩短到原来的60%,如果预估算从4小时变到现在的2.4小时,省下了1.6小时。但是如果在他与下游交接不顺或者某些情况发生的时候又把这1.6小时给浪费了,那就真是白辛苦了,泥牛入海??!因而可以看出流程清晰有多重要了吧!至于其他的精益工具5S啊,JIT啊都可以用,但是流程清晰必须先行。笔者经历过很多精益是流程都没弄清就整5S,Kanban,TPM,VSM,这真的很让人无语。这个层面智能制造的目标就是从每个人层面最小化无价值增值时间,从流程层面就是砍掉不需要的冗余的环节。更坦白的说就是剥削人更彻底点和裁撤多余的人头,这两件事无论哪件都是触动利益链的事,能不能干先自己掂量下。

    笔者认为只有上面两个层面的事情全部做的差不多了,才该是应用技术去兑现智能制造的目标的时候。应用技术来解决基本都是某个点的问题,很多时候是为了提升价值增值劳动的效率的,需要支付相当成本才可能让技术兑现目标。也正是由于做好了上面两个层面,制造技术上带来的成效才能直观的反应在流程中的时间节约上。举个例子,由于更换新的智能相机检测零件质量相比过去目视检查时间缩短了80%,那么一样的辛苦缩短下来的80%时间千万需要在流程中体现出来,别让它泥流入海了。至于具体的技术帮助实现智能制造,不在这展开了,太多了没法枚举。

     最后谈谈个人解读的局限性,主要个人思考的出发点还是在企业内部运行上,因而很多时候会有很多不足。比如从第一个层面的供应链和业务去看,如果本企业处于采购强势地位,那么还有种最简单的兑现智能制造的优化目标的办法,压供应商,但是这是种Win-Lose的业务模式。再比如,在整个行业链是上该怎样实现智能制造,这个问题也没能思考和实践,更甚一层跨行业的合作该如何实现智能制造。

    与世界先进水平相比,中国工业制造水平需要同时完成自动化与信息化改造的双重任务。但这后发优势,却给了中国制造业建设智能工厂,加速转型、一步到位的契机。

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