智能工廠(chǎng)的發(fā)展現狀與成功之道!
- 分類(lèi)：公司新聞
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- 來(lái)源：
- 發(fā)布時(shí)間：2018-07-24 08:12
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【概要描述】近年來(lái)，智能制造熱潮席卷神州大地，成為推進(jìn)“中國制造2025”國家戰略最重要的舉措。其中，智能工廠(chǎng)（SmartFactory）作為智能制造重要的實(shí)踐領(lǐng)域，已引起了制造企業(yè)的廣泛關(guān)注和各級政府的高度重視。?作者簡(jiǎn)介：e-worksCEO、總編黃培博士，e-works知識資源服務(wù)中心主任孫亞婷。?本文將分析國內外智能工廠(chǎng)建設的現狀與問(wèn)題，智能工廠(chǎng)的內涵，以及推進(jìn)智能工廠(chǎng)建設的成功之道。?一、國內外智能
智能工廠(chǎng)的發(fā)展現狀與成功之道!
【概要描述】近年來(lái)，智能制造熱潮席卷神州大地，成為推進(jìn)“中國制造2025”國家戰略最重要的舉措。其中，智能工廠(chǎng)（SmartFactory）作為智能制造重要的實(shí)踐領(lǐng)域，已引起了制造企業(yè)的廣泛關(guān)注和各級政府的高度重視。?作者簡(jiǎn)介：e-worksCEO、總編黃培博士，e-works知識資源服務(wù)中心主任孫亞婷。?本文將分析國內外智能工廠(chǎng)建設的現狀與問(wèn)題，智能工廠(chǎng)的內涵，以及推進(jìn)智能工廠(chǎng)建設的成功之道。?一、國內外智能
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近年來(lái)，智能制造熱潮席卷神州大地，成為推進(jìn)“中國制造2025”國家戰略最重要的舉措。其中，智能工廠(chǎng)（Smart Factory）作為智能制造重要的實(shí)踐領(lǐng)域，已引起了制造企業(yè)的廣泛關(guān)注和各級政府的高度重視。
作者簡(jiǎn)介：e-works CEO、總編黃培博士，e-works知識資源服務(wù)中心主任孫亞婷。
本文將分析國內外智能工廠(chǎng)建設的現狀與問(wèn)題，智能工廠(chǎng)的內涵，以及推進(jìn)智能工廠(chǎng)建設的成功之道。
一、國內外智能工廠(chǎng)建設的現狀分析
近年來(lái)，全球各主要經(jīng)濟體都在大力推進(jìn)制造業(yè)的復興。在工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等熱潮下，全球眾多優(yōu)秀制造企業(yè)都開(kāi)展了智能工廠(chǎng)建設實(shí)踐。
例如，西門(mén)子安貝格電子工廠(chǎng)實(shí)現了多品種工控機的混線(xiàn)生產(chǎn)；FANUC公司實(shí)現了機器人和伺服電機生產(chǎn)過(guò)程的高度自動(dòng)化和智能化，并利用自動(dòng)化立體倉庫在車(chē)間內的各個(gè)智能制造單元之間傳遞物料，實(shí)現了最高720小時(shí)無(wú)人值守；施耐德電氣實(shí)現了電氣開(kāi)關(guān)制造和包裝過(guò)程的全自動(dòng)化；美國哈雷戴維森公司廣泛利用以加工中心和機器人構成的智能制造單元，實(shí)現大批量定制；三菱電機名古屋制作所采用人機結合的新型機器人裝配產(chǎn)線(xiàn)，實(shí)現從自動(dòng)化到智能化的轉變，顯著(zhù)提高了單位生產(chǎn)面積的產(chǎn)量；全球重卡巨頭MAN公司搭建了完備的廠(chǎng)內物流體系，利用AGV裝載進(jìn)行裝配的部件和整車(chē)，便于靈活調整裝配線(xiàn)，并建立了物料超市，取得明顯成效。
▲德國MAN工廠(chǎng)
利用AGV作為部件和整車(chē)裝配的載體
當前，我國制造企業(yè)面臨著(zhù)巨大的轉型壓力。一方面，勞動(dòng)力成本迅速攀升、產(chǎn)能過(guò)剩、競爭激烈、客戶(hù)個(gè)性化需求日益增長(cháng)等因素，迫使制造企業(yè)從低成本競爭策略轉向建立差異化競爭優(yōu)勢。在工廠(chǎng)層面，制造企業(yè)面臨著(zhù)招工難，以及缺乏專(zhuān)業(yè)技師的巨大壓力，必須實(shí)現減員增效，迫切需要推進(jìn)智能工廠(chǎng)建設。另一方面，物聯(lián)網(wǎng)、協(xié)作機器人、增材制造、預測性維護、機器視覺(jué)等新興技術(shù)迅速興起，為制造企業(yè)推進(jìn)智能工廠(chǎng)建設提供了良好的技術(shù)支撐。再加上國家和地方政府的大力扶持，使各行業(yè)越來(lái)越多的大中型企業(yè)開(kāi)啟了智能工廠(chǎng)建設的征程。
我國汽車(chē)、家電、軌道交通、食品飲料、制藥、裝備制造、家居等行業(yè)的企業(yè)對生產(chǎn)和裝配線(xiàn)進(jìn)行自動(dòng)化、智能化改造，以及建立全新的智能工廠(chǎng)的需求十分旺盛，涌現出海爾、美的、東莞勁勝、尚品宅配等智能工廠(chǎng)建設的樣板。
例如，海爾佛山滾筒洗衣機工廠(chǎng)可以實(shí)現按訂單配置、生產(chǎn)和裝配，采用高柔性的自動(dòng)無(wú)人生產(chǎn)線(xiàn)，廣泛應用精密裝配機器人，采用MES系統全程訂單執行管理系統，通過(guò)RFID進(jìn)行全程追溯，實(shí)現了機機互聯(lián)、機物互聯(lián)和人機互聯(lián)；尚品宅配實(shí)現了從款式設計到構造尺寸的全方位個(gè)性定制，建立了高度智能化的生產(chǎn)加工控制系統，能夠滿(mǎn)足消費者個(gè)性化定制所產(chǎn)生的特殊尺寸與構造板材的切削加工需求；東莞勁勝全面采用國產(chǎn)加工中心、國產(chǎn)數控系統和國產(chǎn)工業(yè)軟件，實(shí)現了設備數據的自動(dòng)采集和車(chē)間聯(lián)網(wǎng)，建立了工廠(chǎng)的數字映射模型（Digital Twin），構建了手機殼加工的智能工廠(chǎng)。
但是，我國制造企業(yè)在推進(jìn)智能工廠(chǎng)建設方面，還存在諸多問(wèn)題與誤區：
①盲目購買(mǎi)自動(dòng)化設備和自動(dòng)化產(chǎn)線(xiàn)。很多制造企業(yè)仍然認為推進(jìn)智能工廠(chǎng)就是自動(dòng)化和機器人化，盲目追求“黑燈工廠(chǎng)”，推進(jìn)單工位的機器人改造，推行機器換人，上馬只能加工或裝配單一產(chǎn)品的剛性自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)。只注重購買(mǎi)高端數控設備，但卻沒(méi)有配備相應的軟件系統。
②尚未實(shí)現設備數據的自動(dòng)采集和車(chē)間聯(lián)網(wǎng)。企業(yè)在購買(mǎi)設備時(shí)沒(méi)有要求開(kāi)放數據接口，大部分設備還不能自動(dòng)采集數據，沒(méi)有實(shí)現車(chē)間聯(lián)網(wǎng)。目前，各大自動(dòng)化廠(chǎng)商都有自己的工業(yè)總線(xiàn)和通信協(xié)議，OPC UA標準的應用還不普及。
③工廠(chǎng)運營(yíng)層還是黑箱。在工廠(chǎng)運營(yíng)方面還缺乏信息系統支撐，車(chē)間仍然是一個(gè)黑箱，生產(chǎn)過(guò)程還難以實(shí)現全程追溯，與生產(chǎn)管理息息相關(guān)的制造BOM數據、工時(shí)數據也不準確。
④設備績(jì)效不高。生產(chǎn)設備沒(méi)有得到充分利用，設備的健康狀態(tài)未進(jìn)行有效管理，常常由于設備故障造成非計劃性停機，影響生產(chǎn)。
⑤依然存在大量信息化孤島和自動(dòng)化孤島。智能工廠(chǎng)建設涉及到智能裝備、自動(dòng)化控制、傳感器、工業(yè)軟件等領(lǐng)域的供應商，集成難度很大。很多企業(yè)不僅存在諸多信息孤島，也存在很多自動(dòng)化孤島，自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)沒(méi)有進(jìn)行統一規劃，生產(chǎn)線(xiàn)之間還需要中轉庫轉運。
究其原因，是智能制造和智能工廠(chǎng)涵蓋領(lǐng)域很多，系統極其復雜，企業(yè)還缺乏深刻理解。在這種狀況下，制造企業(yè)不能貿然推進(jìn)，搞“大躍進(jìn)”，以免造成企業(yè)的投資打水漂。應當依托有實(shí)戰經(jīng)驗的咨詢(xún)服務(wù)機構，結合企業(yè)內部的IT、自動(dòng)化和精益團隊，高層積極參與，根據企業(yè)的產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝，做好需求分析和整體規劃，在此基礎上穩妥推進(jìn)，才能取得實(shí)效。
二、何謂智能工廠(chǎng)？
究竟何謂智能工廠(chǎng)？智能工廠(chǎng)具有以下六個(gè)顯著(zhù)特征：
① 設備互聯(lián)。能夠實(shí)現設備與設備互聯(lián)（M2M），通過(guò)與設備控制系統集成，以及外接傳感器等方式，由SCADA（數據采集與監控系統）實(shí)時(shí)采集設備的狀態(tài)，生產(chǎn)完工的信息、質(zhì)量信息，并通過(guò)應用RFID（無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù)）、條碼（一維和二維）等技術(shù)，實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程的可追溯。
② 廣泛應用工業(yè)軟件。廣泛應用MES（制造執行系統）、APS（先進(jìn)生產(chǎn)排程）、能源管理、質(zhì)量管理等工業(yè)軟件，實(shí)現生產(chǎn)現場(chǎng)的可視化和透明化。在新建工廠(chǎng)時(shí)，可以通過(guò)數字化工廠(chǎng)仿真軟件，進(jìn)行設備和產(chǎn)線(xiàn)布局、工廠(chǎng)物流、人機工程等仿真，確保工廠(chǎng)結構合理。在推進(jìn)數字化轉型的過(guò)程中，必須確保工廠(chǎng)的數據安全和設備和自動(dòng)化系統安全。在通過(guò)專(zhuān)業(yè)檢測設備檢出次品時(shí)，不僅要能夠自動(dòng)與合格品分流，而且能夠通過(guò)SPC（統計過(guò)程控制）等軟件，分析出現質(zhì)量問(wèn)題的原因。
③充分結合精益生產(chǎn)理念。充分體現工業(yè)工程和精益生產(chǎn)的理念，能夠實(shí)現按訂單驅動(dòng)，拉動(dòng)式生產(chǎn)，盡量減少在制品庫存，消除浪費。推進(jìn)智能工廠(chǎng)建設要充分結合企業(yè)產(chǎn)品和工藝特點(diǎn)。在研發(fā)階段也需要大力推進(jìn)標準化、模塊化和系列化，奠定推進(jìn)精益生產(chǎn)的基礎。
④實(shí)現柔性自動(dòng)化。結合企業(yè)的產(chǎn)品和生產(chǎn)特點(diǎn)，持續提升生產(chǎn)、檢測和工廠(chǎng)物流的自動(dòng)化程度。產(chǎn)品品種少、生產(chǎn)批量大的企業(yè)可以實(shí)現高度自動(dòng)化，乃至建立黑燈工廠(chǎng)；小批量、多品種的企業(yè)則應當注重少人化、人機結合，不要盲目推進(jìn)自動(dòng)化，應當特別注重建立智能制造單元。工廠(chǎng)的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)和裝配線(xiàn)應當適當考慮冗余，避免由于關(guān)鍵設備故障而停線(xiàn)；同時(shí)，應當充分考慮如何快速換模，能夠適應多品種的混線(xiàn)生產(chǎn)。物流自動(dòng)化對于實(shí)現智能工廠(chǎng)至關(guān)重要，企業(yè)可以通過(guò)AGV、行架式機械手、懸掛式輸送鏈等物流設備實(shí)現工序之間的物料傳遞，并配置物料超市，盡量將物料配送到線(xiàn)邊。質(zhì)量檢測的自動(dòng)化也非常重要，機器視覺(jué)在智能工廠(chǎng)的應用將會(huì )越來(lái)越廣泛。此外，還需要仔細考慮如何使用助力設備，減輕工人勞動(dòng)強度。
⑤注重環(huán)境友好，實(shí)現綠色制造。能夠及時(shí)采集設備和產(chǎn)線(xiàn)的能源消耗，實(shí)現能源高效利用。在危險和存在污染的環(huán)節，優(yōu)先用機器人替代人工，能夠實(shí)現廢料的回收和再利用。
⑥ 可以實(shí)現實(shí)時(shí)洞察。從生產(chǎn)排產(chǎn)指令的下達到完工信息的反饋，實(shí)現閉環(huán)。通過(guò)建立生產(chǎn)指揮系統，實(shí)時(shí)洞察工廠(chǎng)的生產(chǎn)、質(zhì)量、能耗和設備狀態(tài)信息，避免非計劃性停機。通過(guò)建立工廠(chǎng)的Digital Twin（數字映射），方便地洞察生產(chǎn)現場(chǎng)的狀態(tài)，輔助各級管理人員做出正確決策。
僅有自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)和工業(yè)機器人的工廠(chǎng)，還不能稱(chēng)為智能工廠(chǎng)。智能工廠(chǎng)不僅生產(chǎn)過(guò)程應實(shí)現自動(dòng)化、透明化、可視化、精益化，而且，在產(chǎn)品檢測、質(zhì)量檢驗和分析、生產(chǎn)物流等環(huán)節也應當與生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現閉環(huán)集成。一個(gè)工廠(chǎng)的多個(gè)車(chē)間之間也要實(shí)現信息共享、準時(shí)配送和協(xié)同作業(yè)。
智能工廠(chǎng)的建設充分融合了信息技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、通信技術(shù)和人工智能技術(shù)。每個(gè)企業(yè)在建設智能工廠(chǎng)時(shí)，都應該考慮如何能夠有效融合這五大領(lǐng)域的新興技術(shù)，與企業(yè)的產(chǎn)品特點(diǎn)和制造工藝緊密結合，確定自身的智能工廠(chǎng)推進(jìn)方案。
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