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智能化作为本次展会的一大主题无疑受到大家的广泛关注。各大参展商从产品的智能化、装备的智能化、生产的智能化、管理的智能化和服务的智能化等方面多渠道、多角度对这一趋势进行了全方位的诠释。
智能化升级的需求来源于印刷行业目前面临的诸多“痛点”急需解决。
首先是印刷市场结构发生了巨大变化:电子阅读、电子出版给印刷行业带来了巨大的冲击,印刷周期越来越短,小批量、多品种、个性化产品日益增多,印刷利润在不断下降……
其次,工资连年上涨,用工成本居高不下,从业人员逐年下降,依然出现“用工难”、“用工荒”的局面,不仅印刷机领机,甚至普通工人都越来越难“招”和越来越难“留”。
第三,印刷、包装流程的环节多,手工操作多,先进设备与手工低端设备并存,导致设备利用率低、生产效率低且产能利用不足。很多印刷厂不得不在大忙季节依靠大量临时工来解决生产需求,人员管理和产品质量存在诸多隐患。
第四,大部分印刷企业仍然以传统粗放式管理为主,企业的信息化水平较低。管理环节多,流程繁琐,效率不高。
第五,环保要求日益严格。2015年7月,全球印刷业最严格的标准――北京《印刷业挥发性有机物排放标准》颁发;截至目前,已经有十多个省、市和自治区相继公布了对印刷行业VOCs排放的收费要求。
如此种种困境,使得印刷企业发展缓慢,经济效益难以提高。如何突破困境?如何在新环境下改革、创新,转型升级?如何打造符合中国国情的智能印刷工厂?这是整个印刷行业都在思考的问题。
中国制造2025将信息化和智能化制造列为制造业强国战略的第一主题,把智能制造作为传统制造业的转型升级的方向。从国内外大环境分析,中国制造2025,德国的工业4.0及美国的工业互联网等概念其实质异曲同工,都是将信息化与工业化的深度融合,这也是智能工厂的核心。
当前,新一代信息技术迅猛发展:互联网、移动通讯、大数据、云计算、人工智能……正在给我们的生活带来深刻的影响。在2016世界机器人大会上,我们也看到了这些新技术的最新应用,很多标志性成果进入产业化:自主无人系统(无人机、无人车、各种机器人)、智能传感与控制装备、智能检测与装配装备、智能物流与仓储装备……很多国内品牌的工业机器人从性能指标和应用领域上也达到了国际先进水平。这些新技术的日益成熟为智能工厂的实施提供了有力的技术保障,也为行业减轻了成本压力。
从2016年的drupa,到本次的CHINA PRINT 2017,智能化技术和整体解决方案如雨后春笋般兴起,正在潜移默化地引导着整个行业的变革。智能印刷工厂是印刷行业自动化和信息化发展的新阶段,集智能手段和智能系统等新兴技术于一体,减少人工,节能减排,精益管理为目标,构建高效、节能、绿色、环保、舒适的人性化工厂。美国、德国、日本等国家现代化的印刷工厂,高效的生产流程和现代的管理模式值得我们借鉴。本次CHINA PRINT 2017更是对“三化”趋势进行了一次集中展示,即全面数字化、流程信息化、生产自动化。很多国际公司都展示了全流程的系统解决方案,其高效、便捷、智能、灵活的程度超乎想象。
如海德堡在Simply Smart的参展口号下,把整个展位变成了智能印厂的样板车间,“智能印厂”“智能导航式印刷”等一系列理念切实落实在展出的每一台设备、每一个生产环节之中。从接单、制版、印刷、裁切、折页到贯穿全程的印通软件更是显示了强大的威力。杭州科雷公司推出的智能印刷系统以EZcolor数字智能控墨系统为核心,集成印前自动化系统和生产过程管理信息化系统,开启智能印刷新模式。长荣股份推出印刷包装设备智能化解决方案,及智慧印厂整体解决方案,IoT/工业4.0的解决方案更是有很多技术亮点,他们的技术路标就是:以德国标准出品印刷设备、以智能应用服务印包企业;以智慧印厂整体解决方案推动印包行业的工业4.0进程;融合信息科技服务生态链、共筑印刷包装产业云平台……
北人集团公司作为印刷行业民族品牌的代表,在本次展会上也对智能印刷工厂进行了全面充分的展示。北人集团公司及陕西北人携面向包装和出版印刷的系统解决方案惊艳亮相,此次展会主题为:智创未来――环保、高效、智能。近年来,北人致力于为出版和包装不同领域用户量身定做智能工厂系统解决方案,研究成果不仅有最新的智能化印刷生产设备,也包括智能化辅机、节能环保产品及贯穿整个生产流程的智能生产管理软件。北人集团本次展会携最新研发的智能印后生产线及智能包装印刷设备来到现场,在现场设立了智能工厂互动体验区。同时,位于北京大兴,面向出版印刷的智能装备生产基地还举办了为期3天的工厂开放日活动,近千位用户亲身w验了智能印刷工厂演示中心的最新研究成果,并给与了高度评价。
本次展会北人集团公司智能印刷工厂展示的产品和技术主要体现在5个方面:
①设备运营高效化:智能印刷及装订生产线具有多种自动动态调整功能,程控运行,最大限度减少开机废品;联线配置,将传统工艺的几个工序一次完成,减少中间中转环节和工序间的等待时间;物料配送和半成品的转运由调整度系统调配背驮式及插车式AGV车自动完成,减少生产准备时间,减少辅助人工。
②印后工序自动化:针对印后工艺复杂,用人多、效率低的瓶颈环节开发专用自动化设备替代人工,大大减少手工工序,降低工人劳动强度,提高生产效率,压缩生产周期,保证产品质量稳定性和一致性。如堆积打捆一体机、装订线自动上页小车,全自动插页生产线,智能码垛机器人等。
③能源管理绿色化:根据用户不同规模、产能、场地、投资情况为用户制定个性化节能、环保、智能的能源管理方案。如集中润版液管理及过滤减排系统、印刷废液污水处理和直排系统、VOCs印刷废气处理系统、热能回收系统等。
④管理系统信息化:通过MES生产制造执行系统、SCADA数据采集与监视控制系统、WMS仓储管理系统、Andon电子看板系统等智能管理软件,把大量的有关人、IT系统、自动化原件和设备的信息融入到虚拟网络――实体物理系统中,并利用产生的数据为企业服务。在制造系统中,工厂现场设备传感和控制层的数据与企业信息系统融合,并传到云端进行存储、分析,形成决策并反过来指导、协同企业的生产和运营。
⑤技术服务网络化:利用互联网技术,建立远程故障诊断系统及云服务平台,建立设备与北人服务系统的互动联系,提供高效、快速、直接的技术支持。
什么是工业4.0?
“互联网+制造”就是工业4.0。“工业4.0”是德国推出的概念,美国叫“工业互联网”,我国叫“中国制造2025”(两化融合),这三者本质内容是一致的,都指向一个核心――智能制造。
工业4.0是德国政府提出的一个高科技战略计划。该项目由德国联邦教育及研究部和联邦经济技术部联合资助,投资预计达2亿欧元。旨在提升制造业的智能化水平,建立具有适应性、资源效率及人因工程学的智慧工厂,在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴。其技术基础是网络实体系统及物联网。
德国所谓的工业四代(Industry4.0)是指利用物联信息系统(Cyber―PhysicalSystem简称CPS)将生产中的供应,制造,销售信息数据化、智慧化,最后达到快速,有效,个人化的产品供应。
2015年中国有几个概念非常火,第一是大众创业、万众创新,第二就是工业4.0,第三个就是“互联网+”。“互联网+”是巨大无比的概念,“互联网+”里面有“互联网+金融”叫做互联网金融、“互联网+零售”、“互联网电子商务”,而“互联网+制造”就是工业4.0。它将推动中国制造向中国创造转型,可以说,工业4.0是整个中国时代性的革命。
工业4.0有哪些特点?
互联:互联工业4.0的核心是连接,要把设备、生产线、工厂、供应商、产品和客户紧密地联系在一起。
数据:工业4.0的核心就是数据。企业数据分析就像汽车的后视镜,开车没有后视镜就没有安全感,但更重要的是车的前挡风玻璃――对实时数据的精准分析。
集成:工业4.0将无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施通过CPS形成一个智能网络,使人与人、人与机器、机器与机器以及服务与服务之间能够互联,从而实现横向、纵向和端对端的高度集成。集成是德国工业4.0的关键词,也是长期以来中国推动两化融合的关键词。
创新:工业4.0的实施过程是制造业创新发展的过程,制造技术、产品、模式、业态、组织等方面的创新,将会层出不穷,从技术创新到产品创新,到模式创新,再到液态创新,最后到组织创新。
转型:对于中国的传统制造业而言,转型实际上是从传统的工厂,从2.0、3.0的工厂转型到4.0的工厂,整个生产形态上,从大规模生产,转向个性化定制。实际上整个生产的过程更加柔性化、个性化、定制化。这是工业4.0一个非常重要的特征。
工业4.0有哪些技术支柱?
工业4.0九大技术支柱包括工业物联网、云计算、工业大数据、工业机器人、3D打印、知识工作自动化、工业网络安全、虚拟现实和人工智能。这九大支柱中会产生无数的商机和上市公司。
哪类公司最有前景?
结合中国工业现状来看,未来十年,中国工业4.0领域将有充足发展的三类公司有:
第一类是智能工厂,分为两种,第一种是传统的工厂转型成智能工厂,第二种是一出生就是智能工厂。
第二类是解决方案公司,为制造业公司提供智能工厂顶层设计、转型路径图、软硬件一体化实施的工业4.0解决方案公司。
第三类是技术供应商,包括工业物联网、工业网络安全、工业大数据、云计算平台、MES系统。
除这三类以外,虚拟现实、人工智能、知识工作自动化等技术供应商也会面临巨大的发展前景。
这是一次巨大的产业革命,错过了工业4.0也就错过了这个时代!谁最终赢得第四次工业革命主导权?第四次工业革命以2013年德国汉诺威为标志,宣布这一轮工作革命以智能制造为核心。
中国为什么选择德国标准?
第一,中国政府认为,德国路径比美国路径更容易实现;第二,美国的工业空心化严重。IT公司出现工业4.0挑战大,缺少基础设施的落地,德国工业技术雄厚,是生产制造基地,生产设备供应商加IT业务解决方案提供商。在第四次工业革命的战略选择上,中国政府的策略是,紧盯新一轮产业发展的潮流,选择工业4.0,推出中国版的中国制造2025,寻找机会弯道超车,后发先制。
工业4.0是一个全新的时代,一期刚刚开始,预计要30到50年的时间发展引进,按照国家工信部部长所说:德国是从工业3.0串联到工业4.0,中国是2.0、3.0一起并联到4.0。
工信部和中国工程院把中国版的工业4.0的核心目标定义为智能制造,这个词表述非常准确。由智能制造再延伸到具体的工厂而言,就是智能工厂。智能制造、智能工厂是工业4.0的两大目标。
作为USHIO公司生产三部总经理,川很想找到一款带有自动恢复功能的稳定服务器系统软件。
虽然现在已经有很多软件能够满足智能化办公,工人只需用平板电脑就可以直接读出相关指令和图表。
但生产线需要24小时不停工作,一旦系统在清晨或者深夜出现崩溃,就必须全部停止生产,直到工程师上班恢复系统。
偶然在一次会议上,一款名为Express Cluster 的服务器解决方案引起了USHIO公司IT团队的注意。这款来自于NEC的解决方案可以解决川所有的担忧。
“我们能够在此基础上建立一个健壮的系统,在不用担心系统崩溃的前提下,保证我们快速响应详细的工厂需求和改善我们的业务流程。”川解释道。
当然,这款为USHIO公司提供的服务器解决方案只是NEC传统业务的一个部分,但NEC的野心远不止于此。它正在为制造业企业提供降低成本、扩大销售的信息化解决方案,优化制造业企业的业务流程,甚至布局智能工厂。
ICT巨人
NEC的底气来源于在计算机、信息、通信领域的百年积淀。从成立之初到现在,NEC始终围绕着“计算机与通信”的核心理念。“长期以来,我们坚持不懈地追求着这两个领域技术并驾齐驱的平衡发展。”NEC全球总裁远藤信博说。
从最早从事电话机业务,到后来开展无线电通信业务、制造人造卫星和海底电缆,再到之后的计算机、交换机、存储和服务器业务,在115年的历史中,为企业提供IT系统服务和IC解决方案一直是NEC服务的重点。
这个“C&C”的战略在4年前,远藤信博接任NEC全球总裁之后,进一步得到拓展。当时云计算刚刚亮相就成为了炙手可热的技术。远藤押宝云端,提出了“CC云计算”的概念。
远藤告诉本刊记者:“云计算和大数据今后将发挥非常重要的作用,而支撑云计算和大数据的平台主要有两个,一是计算机能力,一是网络宽带化。网络宽带化实现了数据大量处理。”
计算机和网络宽带,都是NEC具有传统优势的领域。在刚定下云计算战略的2010年,NEC便已设计出超大型的私有云,为NEC集团内部提供了可供5000人同时在线的服务平台。直到今天,这个服务都没有发生过重大错误。
现在看来,远藤的这个战略无比正确。到了今天,NEC的云计算和大数据技术已经在电力领域得到了初步验证。
丰田汽车、马自达汽车、日产汽车、本田汽车都主动选择NEC,为他们在日本本土乃至全球的分公司、合资公司提供从产品规划、生产制造、销售,一直到售后服务的全生命周期管理的信息系统解决方案。
全套方案商
2004年,NEC开始在中国拓展软件业务。时至今日,NEC为中国制造业企业提供的主要产品,就是那款被USHIO公司使用的高可用性集群软件Express Cluster。
除了为制造业企业搭建稳定的、支持高容错的服务器系统、存储系统等硬件,NEC也专门为制造业企业研发了一整套解决方案。在NEC看来,考虑到中国制造业企业的情况,扩大销售、削减成本、生产管理、经营管理是多数企业正在思考的难题。
为此,NEC首先瞄准的是在生产时程、库存管理、出货等方面的全流程改善。针对生产管理,NEC开发了EXPLANNER-AD的信息系统解决方案。这个ERP系统将销售系统、财务系统、人事工资系统、成本管理系统连接起来,完善了从下订单、到生产到最后发货等一些列关键业务环节。
在这个系统里,根据销售计划,可以提前采购重点和长交货期产品,根据订货信息确定生产计划。如果货物需要出口,还可以通过系统制作Packing List、Invoice等账票,并随时对应中国海关手册进行管理。
这款软件主要是面向电动机械制造、汽车制造、机械制造等业务。根据不同制造业的情况,NEC还专门研发了面向食品加工业、原料加工业、化学工业等流程工业的ERP系统套件FlexProcess。
苏州爱普生曾对NEC提出了一个特殊的要求,他们希望能够在实现图纸信息共享的同时,也要让信息系统有防泄密的功能。图纸管理加防泄密管理,这是电机、电子、机械、精密仪器等制造企业的共同需求。
最终NEC解决了这个问题。企业所需图纸设计出来之后,通过NEC提供的Obbligato产品生命周期管理系统,共享到中国苏州的合资公司,分发到技术、生产,并且打印出图。
这个时候,防泄密的功能就已开始运转,技术和生产环节工作人员只能够看图,不能对图纸做出任何行为,比如通过邮件发送、打印、截图、复制到网络和外部媒体。
自我更新
从接订单、生产、到仓库和物流管理,NEC没有忽略制造业的任何一环。然而,一套简单的信息系统早已不能满足制造业发展的需求。随着GE(通用电气)提出了“工业互联网”,西门子倡导“工业4.0”,远藤开始注意到制造业的改变。
这一次,远藤瞄准了物联网。“通过传感器即时搜集的信息,对此分析进行预知、预测,这也是一种新的服务。”远藤认为,用传感器收集数据,并在短时间内发现数据之间的关系,这是NEC的强项。
他向记者描述了一个画面。在工厂设备里装上大量的传感器,每一个单点传感器体现这个地点的信息。传感器与高速的网络相连,实时进行大量的数据采集,并且进行信息分析,让管理者了解工厂和设备的运行状况。
这个描述听起来相当熟悉,与GE所提倡的工业互联网有异曲同工之妙。传感器的信息需要通过无线网络上传,并进行大数据分析。NEC正在一步一步实现着远藤的畅想。智能工厂就是NEC现在的核心发展战略。
当前,全球互联网正掀起新一轮创新和变革的浪潮,大数据、云计算等应用取得重大突破,互联网跨界融合趋势明显,对传统产业带来革命n生、颠覆性影响。在这样的背景下,以智能制造为抓手,发展新一代信息技术、高端装备制造等新兴产业,全面提升制造业产品、装备、生产、管理和服务的智能化应用水平,也成为两化深度融合的主攻方向。
此次会议的目的是为进一步促进自主知识产权软件产品在制造业两化融合中的深度应用,充分交流以智能制造为抓手的互联网与工业融合发展现状、问题和趋势,有效引导企业以创新的理念推进两化融合、推广先进管理经验、推动企业持续创新,全面提升行业、区域两化融合水平,带动传统装备制造业实现转型升级,加快提升装备制造业的整体水平和国际竞争力。
会上,淄博市人民政府市委常委庄鸣副市长向参会的领导和嘉宾表示了热烈的欢迎。工信部信息化推进司产业信息化处王建伟处长,山东省经济和信息化委员会李永华处长发表了重要讲话。工信部两化融合评估委员会专家、北京机械工业自动化研究所首席专家蒋明炜先生向与会嘉宾介绍了“新一轮工业革命与智能工厂”,并指出工业互联网是继工业革命、互联网革命之后的第三场革命,构建智能制造、智能经营、智能设计、智能产品、智能决策五大系统是企业迈向智慧工厂的重要驱动力。北自所项目总监杨松发表了题为“制造业两化融合解决方案
本届工博会设置数控机床与金属加工展、工业自动化展、新能源与电力电工展、信息与通信技术应用展、工业环保技术与设备展、机器人展、节能与新能源汽车展、科技创新展和航空航天技术展等9个专业展。九大专业展均瞄准《中国制造2025》战略,聚焦制造业智能化升级。5天的展览充分地展示了我国智能制造的最新成果、科技实力、创新趋势,发展的战略走向,工信部确定的2015年“智能制造”46个试点示范项目也集体亮相。我国业已形成了走向高端制造的广泛的坚实的基础,为实施《中国制造2025》准备了条件。
机器人,智能制造的好帮手
本届展会人气最旺的当属机器人展区,走进展区,各式各样的机械臂令人眼花缭乱。
会跳劲舞,能和太极高手互练推手,新松公司机器人的展台前,几个小小个头、蓝白相间的机器人被观众们团团围住,这就是11月3日工博会上的新产品――柔性多关节机器人。这款柔性多关节机器人是国内首台7自由度协作机器人,具备快速配置、牵引示教、视觉引导、碰撞检测等功能,具备高负载及低成本的有力优势,满足用户对于投资回报周期短及机器人产品安全性、灵活性及人机协作性方面的需求。它特别适用于布局紧凑、精准度高的柔性化生产线,满足精密装配、产品包装、打磨、检测、机床上下料等工业操作需要。相较于市场上出现的同类七自由度协作机器人产品,基于自主研发技术,新松七自由度协作机器人在负载或成本上都优于同类产品。不同于其他公司采用大量传感器,该款机器人采用了独创的“柔顺系统”技术,让机器人具有“看、听、触”等感知功能。会上,新松柔性多关节机器人巧妙地与舞台演员互动表演了炫酷的机器人舞蹈以及柔美的中国太极等节目,将新品高灵活度、高精确度和高安全性的产品特征诠释得淋漓尽致。这种高灵活度、精确度和安全性的产品特征,将开拓全新的工业生产方式,引领人机协作的发展。
还有工业机器人领域的老牌企业,ABB这次重点展出了面向不同行业的多款机器人自动化应用系统,包括人机协作装配、IRB360高速分拣、IRB6700机器人智能拆码垛、新一代大型机器人IRB6700的点焊应用、IRB120智能激光雕刻站、IRB1200双机协同飞车工作站和IRB8700超柔性化白车身解决方案等10套机器人自动化解决方案。
除了这些,展会现场我们还能看到可以在高空进行涂装作业的会爬墙的机器人;可以下水的机器人;可以抛光精细材料的机器人;可以做冰淇淋、冲咖啡的萌萌的机器人;还有可以翻转车身的巨大机械手臂,也有进行手表机芯装配的的爱普生机器人;可以下棋,可以舞龙……不禁让人感慨:机器人似乎已经无所不能了。
事实上,近十年确实是机器人飞速发展的时期,尤其是工业机器人的运用,极大地改变了原有的生产制造模式。笔者从第四届中国工业机器人高峰论坛上获悉,2014年中国工业机器人销售量达到45000台,已超过日本成为全球最大的工业机器人市场,目前,随着人力成本不断上升,产业升级诉求日趋强烈,未来几年中国工业机器人市场仍将保持20%-25%的年均增长率。据了解,中国机器人生产70%来自上海。
但从工业机器人使用密度来看,中国市场仍然拥有巨大的发展潜力。国际机器人联合会数据显示,2014年我国每万名产业工人所拥有的机器人数量仅有36台,低于世界平均水平(66台),更是远低于自动化程度较高的韩国(478台)、日本(314台)和德国(292台)。而我国一些规模采用工业机器人的企业表示,使用工业机器人的成本正在逐年下降,正在接近一个关键的“拐点”,也就是将低于日益增长的人力资源成本。实际上,这个门槛在美国、日本和欧洲的汽车行业已经被跨过,使用机器人进行点焊的每小时成本为8美元,人工成本则是25美元。
一两年前,提起机器人,人们脑海中最先出现的还是那些巨型机械手和超级计算机,前者拓展了人的肌肉能力,体现在高端装备领域,实现了高负载、高精度;后者更是延伸了人脑,实现了高速度、高频次的运算。但是机器人发展到今天,已经到了重新定义的时候,机器人不仅是高端装备和人的肌肉能力的延伸,还有可能拥有人类的感知和思维,可以应用到更多领域,这成为现代机器人产业发展的新方向。 新松机器人总裁曲道奎博士表示:“未来机器人将成为人类的伙伴”。也就是说,在与IT技术、大数据、网络、人工智能等深度结合后,机器人开始从机器走入“人”的时代,开始具有感知、思维和人的智慧,变得更加灵活、灵巧,具有更强的自主能力和环境适应能力。在智能制造的转型升级中,机器人“能力”的提升,将使制造精度,制造成本,制造方式产生巨大的变化。
集成,直击智能制造“最后一公里”
当然,使用机器人并不能代表智能制造的全部,只能说是一种体现。智能制造是一个高度协作的系统。实现智能制造,必须突破“集成”这道坎。而这又离不开互联、数据、这样的基础,缺乏生产过程数据积累、设备间数据接口不统一,都是“集成”的障碍。
智能制造必须把设备、生产线、工厂、供应商、产品、客户“互联”在一起;当传感器无处不在、智能设备无处不在、智能终端无处不在,也就意味着“数据”无处不在;而智能制造,必将是将无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施“集成”为一个智能网络,使得人与人、人与机器,机器与机器,服务与服务之间能够互联,实现横向、纵向、端对端的高度集成。这样的集成,不再是简单的自动化,而是可以依据海量的数据积累进行判断,从而实现更柔性、更高效、更节能的生产制造。
在本次展会上,我们看到了大量的传感设备、远程监控设备、通信设备,而更引人瞩目的是各种集成商,他们展示的整体解决方案,正突破一个个障碍,直击智能制造的“最后一公里”。
黄河旋风全资子公司明匠智能在工博会上首发了“牛顿1.0”操作系统。据悉,该系统是基于ARM处理器和嵌入式实时操作系统的智能采集平台,支持西门子、三菱、台达等数十种PLC的采集,以及Fanuc、三菱、西门子840D等主流数控系统的数据采集,可将工业4.0项目的实施难度降低60%,维护成本降低90%;采用该系统,用户只需简单配置即可按意愿去采集想要的数据,通过智能执行制造系统(MES)算法处理,反作用于生产线,快速实现工业智能化生产。通俗说,原本孤立的各类设备,可以借此开始使用“同一种语言”,进而实现数据共享,协作。数据是智能制造的基础,但我国很多制造业企业或是缺乏各类数据的积累,或是将各类数据孤立,无法通过数据对生产过程进行监控,更谈不上预测,这有管理上的原因,也有技术以及设备的原因。通过信息化手段,建立统一的数据采集系统,打破管理壁垒,发挥基础数据的作用,是实现智能制造的必经之路。
作为高校国企的华中数控,此次联合劲胜精密演示了“智能化工厂”――3C钻攻中心生产线。作为工信部2015智能制造试点示范项目之一,该项目将建成基于国产数控装备、国产机器人、国产系统软件的智能车间,并向整个3C行业进行推广应用。公司介绍,参展的生产线采用华数608系列机器人,可实现四台钻攻中心之间的上下料工作,从而节约两到三人的劳动力;基于国产化装备,该系统具有投入成本相对较低、成本回收较快、系统维护便捷等优势。据悉,该智能化生产线已装配了劲胜精密的一个车间,并运行良好,未来将在珠三角及全国进行推广、复制。资料显示,华中数控还与大连机床合作,为其配套钻攻中心数控系统数百套;并与比亚迪合作进行小批量试用。
ABB面向汽车制造行业的IRB8700超柔性化白车身解决方案,由IRB8700工业机器人、柔性可编程定位器、物料搬运导轨和机器人滚边等通过平台化、标准化模块实现快速集成,能满足多种车型在同一条生产线上组装生产,帮助客户以“柔性制造”满足不断加快的产品升级和千变万化的市场需求。
西门子展示了实现工业生产过程数字化改造所需的四大支柱:数字化企业软件套件、通讯解决方案、安全理念和解决方案以及数字化服务。一系列创新产品也亮相展台,如控制元器件、伺服驱动系统和人机界面新品等。
观察这些集成商,他们很多原本就是智能设备的制造商,我国出现从制造大国向制造强国转型的契机,设备制造商也从制造转向提供智能工厂建设或改造的整体解决方案,这一领域的蓬勃发展,必将印证和促进我国制造业的转型升级。
越智能,越绿色
在智能制造引发广泛关注的同时,本届工博会的另一主题“绿色”也是中国制造业未来的重要发展方向。绿色发展,作为基本方针被写进了《中国制造2025》,明确提出坚持把可持续发展作为建设制造强国的重要着力点,加强节能环保技术、工艺、装备推广应用,全面推行清洁生产。发展循环经济,提高资源回收利用效率,构建绿色制造体系,走生态文明的发展道路。
各式各样的新能源汽车聚集一堂,作为“绿色”主题的代表引发了关注。然而对于制造业而言,“绿色制造”和“智能制造”一样代表了未来的方向。一直以来,由于“绿色制造”带来成本增加的问题,削弱了企业对他的关注。但在今年的展会,我们不难发现,越是智能的生产线,也愈加“绿色”,几乎每一个智能制造项目,都将能源利用率提升作为基本衡量指标,绿色制造正从增加成本走向提升效益。
本届工博会上,宝钢携其“热轧智能车间项目”参展,堪称传统制造业企业抓住智能制造机遇谋转型的典范。据介绍,热轧智能车间成功改造后,能源利用率提升5%,全自动轧钢率提升6%,质量成本下降20%,劳动效率提升10%,实现更安全,更高效,更环保的绿色制造目标。
明匠智能展示了全国首条无人操控的柔性H型钢焊接生产线,为国内钢构行业发展提供了样板模型。据悉,该条生产线能使生产效率提高20%以上,运营成本降低20%,产品研制周期缩短30%,产品不良品率降低30%,能源利用率提高10%。凭借接地气的智能化工厂改造方案,明匠智能已成为美的、宝钢、海尔、中国建筑等知名企业建立合作关系。
在本届工博会上,有38个行业的46个智能制造试点示范项目进行集中展示。四川长虹通过互联网实现消费者与工厂的直接对接。消费者可以按自身需求预先订购产品,工厂根据后端数据进行匹配生产,真正实现批量个性化订制。根据顾客需求订制的产品,将意味着零库存,全销售,各种原材料的浪费被降到最低。
在智能制造的引领下,节能环保技术将被嵌入其中,可以极大提高制造业资源利用效率;大幅降低能耗、物耗和水耗水平。数据信息的完善,“物联”的强化,将有利于实现产品全生命周期绿色管理,有利于构建高效、清洁、低碳、循环的绿色制造体系。
摘要企业在生产技术转型期间,会充分的应用智能生产制造技术。文章针对传统生产理念向智能生产理念转型的方法进行分析,论述智能制造的理论与技术应用方法,帮助提升所生产设备的质量,并为企业所开展的生产建设计划节约成本投入。
关键词智能工厂智能制造企业转型转型路径
第四次工业革命是网络技术与先进制造技术的完美融合。无论是最先提出工业 4.0 的德国,还是致力发展工业因特网的美国,都把智慧生产与智慧工厂视为工业 4.0 时代的核心。
科学界曾在 20 世纪预言,智能机器人将在未来完全代替人类工作,高度数字化的无人化工厂会成为生产制造业的主流。然而,在以自动化生产为主的工业 3.0 时代,再高度自动化的生产设备也无法脱离工人的操作。随着第四次工业革命的降临,这个梦想将不再是科幻电影中的美好愿望,而变成活生生的现实。西门子智能工厂的落成,东莞无人化工厂的投产,都标志着工业4.0已经到来,你不改变等于等死,你改变等于找死!工业 4.0 时代的工厂将变得高度智能化,甚至连产品零组件也会获得智能。智能生产线会根据产品零组件中事先输入的需求信息,自动调节生产系统的配置,指挥各个机器设备制造出千变万化的个性化订制产品,这就是未来智慧生产与智慧工厂结合智能工厂的概况。
众所周知,在德国,智慧生产被定义为数字化生产。工程师的绘图技术在智能工厂中将变得不再那么重要。因为在数字化生产模式中,产品的设计研发、零组件制造、生产组装,都是在同一个大数据平台上完成。先研发,后生产的传统制造节奏不会出现在智能工厂中,研发与生产几乎是同步进行的数字化生产,已经不再需要纸本的设计图。不用纸本设计图的数字化生产模式,不仅节约大量纸张,也大幅压缩产品的研制周期与上市时间。此外,这种智能生产模式让工人的工作方式也产生很大的变化。在未来的智能工厂中,负责产品零组件装配的工人无须再亲自动手,他的工作台上会有若干不同类型的零件盒,每当智能生产在线的自动引导小车运来某种待加工产品时,计算机就会从大数据平台中撷取相关信息,生产线的智能传感器会自动扫描待加工产品的条形码。然后,该待加工产品会经过智能生产在线的数十个质量监测节点,被智慧机器人安装上各种所需的零组件。工人的主要任务就是对产品加工流程进行视觉检测。经过智能生产线的多次装配与质量检测后,加工完毕的成品就会被传送到进行包装的位置。
在工业3.0的自动化工厂中,产品的包装与装箱仍然未能完全脱离人工。但是,在工业 4.0 的智慧工厂里,这些工作都会由智能机器人来完成,机器人把装好的产品用升降梯与传送带发往企业的物流中心。依照传统的生产流程,要完成这一系列任务需要数十名,甚至上百名工人;而智慧工厂的工人不需要手工完成上述工作,其主要任务就是对产品加工、包装、分配流程进行视觉检测,监督智慧生产线的运作状况,处理智能生产线的异常。一个人能达成过去上百人的生产效率,而且保持更好的产品质量,将操作失误降到最低,这就是智能生产模式与智能工厂的魅力。网络经济的发展,让全世界形成一股虚拟经济与实体经济跨界整合的潮流,这也对制造企业提出更高的要求:
首先,企业必须缩短产品上市的时间。网络技术的发展,让社会发展节奏不断加快。在这种大环境下,更新速度成为各种企业克敌制胜的法宝。假如研发与生产周期还停留在原有水平的话,企业就会不敌产品更快上市的竞争对手。
其次,企业必须改变提高生产效率的方式。传统工厂提高生产效率的办法,主要是让工人严格按照经过反复研究的标准化操作规范来作业,并且不时地加班。这种高投入、高耗能的工作方式,已经愈来愈难以提高工厂的生产效率。
最后,变幻莫测的个性化市场需求,促使生产制造流程必须具有更高的灵活性。立足于大量标准化生产的流水生产线,是第二次工业革命最重要的发明之一,这使得人类的工业制造水平大幅提升。尽管第三次工业革命催生自动化生产线、数控工具机、弹性生产线,但大量标准化生产依然是制造业的主要生产模式。随着个性化消费日益成为市场主流,生产大量、多种类的个性化订制产品将成为制造企业的主要任务。这就要求生产制造流程必须具有高灵活性,以适应个性化生产的要求。
融合虚拟生产与现实生产的智能工厂,就是被市场需求新形势催生而出的。以网络化生产与数字化制造为特征的智能制造模式,正在成为决定企业发展成败的关键。企业要赢得未来,要有超前意识和思维,紧跟发展趋势,提前布局好发展方向;使企业转型升级成功实现。
智能工厂的运作,无法脱离创新的软件与强大的硬件,其中最重要的就是产品生命周期软件。产品生命周期包含最初的方案设计、技术测试、生产规划,以及流水在线的加工组装、外形包装、装箱等环节。产品经过物流配送到最终使用者手上时,才算完成一个周期。随着工业 4.0 体系的进一步完善,产品生命周期甚至会延续到产品报废回收的阶段。
从根本上来说,工业 4.0 策略之所以会把智慧生产与智慧工厂视为核心发展内容,是为了在生产者与最终使用者之间建立直接联系。若想要实现这个目标,制造业就需要在三个层面上努力转型升级:
第一,建立灵活的生产信息管理网络。所谓灵活的生产信息网络,指的是融入先进网络技术的个性化生产体系。美国的工业因特网就是以此为重点研究对象。传统的 C2B(Customer to Business,顾客对企业)商业模式是先下订单再生产。物联网发展成熟时,消费者与工厂的智慧生产线就可以透过同一个大数据平台实现直接链接。例如,在工业 4.0 时代的智慧工厂里,消费者可以对房子装修、厨房定制等产品进行客制化预订。从提出需求开始,智能网络能随时把生产商的信息传达给最终用户,最终使用者也可以借助虚拟可视化等技术参观智慧工厂的模拟生产,见证灵活高效率的智能生产流程。智慧工厂已经能做到自主生产,省去工厂管理阶层、研发部门、生产部门开会协调工作的环节。如此一来,消费者就能更快、更便宜地获得自己想要的个性化产品。
第二,工业大数据的运用将为制造业带来巨大的商机。工业大数据的价值主要体现在三个方面:首先,大数据技术能提高工厂的能源利用率;其次,大数据技术让工业设备的维护效率提高,又能实现质量的突破;最后,大数据可以优化生产流程,并简化营运管理方式。例如,智能工厂可以在工业大数据的帮助下制造出智能汽车引擎。智能汽车引擎上安装多种微型智慧传感器,这些传感器会自动搜集汽车在行驶状态下的各种数据。智能传感器与智能工厂的工业大数据平台保持联网状态,可以实时将搜集的数据传输到大数据中心。大数据中心的智能软件分析系统可以自动对汽车运行状况进行精确检测,甚至预测汽车在未来可能发生的故障,从而增加汽车安全性与智能引擎使用的寿命。
第三,智能机器人与智能生产线将被制造企业广泛应用。西门子曾在 2014 年德国汉诺威工业博览会上展出新研发的智慧生产线。在围观观众的赞叹声中,两个智慧库卡(Kuka)机器人进行完美协作,熟练地装配福斯第七代 Golf 汽车的车门。特斯拉的机器人工厂,海尔的定制化工厂,双臂机器人应用,等等,机器人与智能生产线已经密不可分。两者正向更柔性生产和接近人类动作方向发展。
智能机器人最令人心醉的并不是精准快捷的装配技术,而是可以实现 M2M 模式的机器对话。智能生产线将人、机器、信息融为一体,其中最主要的是机器与机器之间的沟通交流和信息传递。假如前一个智能机器人加快速度,后一个智能机器人就会自动收到前者发送的信息。如此一来,两个机器人即可灵活而有默契地改变工作内容。前几分钟自动安装车门,后几分钟变成合作安装方向盘,并且喷漆。这种立足于机器谈话的智慧生产,是对工业 3.0 自动化生产的跨越式升级。
由此可见,工业 4.0 时代的智能化生产模式,将为人类的生产与生活带来前所未有的巨大变化。例如,生产在线的工人将会愈来愈少,可以相互沟通的智慧工业机器人愈来愈多。截至目前为止,全球制造业里的工人与机器人比例还远远未能达到无人化工厂的标准。日本工厂平均每一万名工人占有 306 个机器人,这是全世界的最高纪录,相较之下,韩国工厂只有 287 个,德国工厂 253 个,美国工厂 130 个,而中国工厂仅有 21 个。从这个角度来看,工业 3.0 时代的自动化生产尚未完全让制造业摆脱人海战术。特别是拥有世界工厂之称的我国,对工业机器人的需求十分迫切。可以想象,当机器人超过人类人数时,那时产品价格是最低。企业才会源源不断地获得社会价值。
拿破仑因拒绝了富尔顿用铁造船的建议,认为用铁造船是天方夜谭,致使强大的拿破仑帝国如昙花一现。
曾经的诺基亚、摩托罗拉也因不能与时俱进而无法重铸昔日的辉煌。
……
时势造英雄,一场技术革命的发生会造就一个企业、也会毁灭一个企业,特别在一个特定环境下,如果固步自封只能自取灭亡。当前,中国宏观经济持续疲软,作为国民经济支柱的食品工业发展增速也随之减缓,同时近年来食品安全事件频发,企业发展及品牌建设也遭到了前所未有的挑战。可见,整个行业的转型升级迫在眉睫。随着国家战略“中国制造2025”的出台,以及被称为史上最严的新《食品安全法》的实施,促进“产业转型”、实现“节能增效”、保障“食品安全”已经成为企业、行业乃至全社会密切关注的话题。2015年12月10日,全球能效管理和自动化领域专家施耐德电气在厦门举办2015食品饮料与生命科学行业创新峰会。本次峰会探讨了在新的背景下,中国食品工业未来发展前景。
时势下的智慧工厂
施耐德电气食品饮料行业全球业务总裁Mike Jamieson针对全球食品和饮料产业现状,向大家分析了行业的机遇和挑战。他认为,在当前全球人口总量增加、食品需求井喷式增长,以及供应链体系越来越复杂、环境污染日益严重的背景下,实现安全高效、可追溯且可持续的发展运营是全球食品饮料行业的共同诉求。同时,他介绍了施耐德电气是如何通过改变消费方式、优化工业流程、实现多样化的整体布局和市场策略,来最终达到提高产品质量,保障食药安全的目的。
施耐德电气全球解决方案事业部食品饮料行业总监何晓柯在接受采访时讲道:“中国经济在2013年进入新常态发展模式,在2013年之前中国经济靠投资、消费、净出口三驾马车的拉动使GDP的增大达到两位数,现在这三驾马车的动力越来越小,要使中国经济继续健康发展就需要新的增长方式作为支撑,而新的经济拉动方式就是技术革新,很多发达国家的经济增长方式反复验证这一点。当传统的经济增长模式出现问题的时候,采用新技术能成为经济增长的一个强心针,将它比喻成强心剂不是说马上可以为社会带来大规模的经济效益,而是它会让整个生态系统变得简单。虽然中国经济在下滑,但食品饮料行业今年的增速仍为8%~9%。食品行业是与人们生活息息相关的行业,在城镇化、老龄化不断加快的背景下该行业会持续增长,而且二孩政策的出台也将会增加更多的人,社会也需要更多的食物。但这并不意味着每个企业都可以盈利,因为一些产能、管理理念落后的自然会被淘汰掉,这是优胜劣汰的过程,也是产业升级的过程。”
埃森哲大中华区副总裁李晓东出席峰会并表示:“中国制造业正面临着从2.0向4.0的巨大转变,要实现智能制造,就需要通过‘产品+服务’的混合模式实现业务创新,同时将服务融入产品研发,以智能技术推动创新,将产品及运营全面数字化,从而实现转型升级。”
别人在变,你不得不变
建立智慧工厂的过程是一个企业生产方式转变的过程,这个过程对于企业的员工以及高层领导来说是一个巨大的挑战,而智慧工厂的实施更是一个缓慢的过程,在此过程中企业要牺牲很多眼前的利益,能否把握现实利益与长远利益的关系,将智慧工厂实施并坚持下去,对于企业来说至关重要,可见企业要建立智慧工厂必须有全局和长远的意识。“有些企业觉得现在的工厂挺好,盈利也不错,不需要建立智慧工厂,那么他们是否知道外面发生了什么变化?竞争对手发生了什么变化?消费者的需求又发生了什么变化?今天可能他们工厂在同行业中处于领先的地位,但如果今天、明天不改进,后天可能就会被别人超越。”何晓柯在采访中说道。
何晓柯接着介绍道:“施耐德电气不会比饮料企业更了解饮料的生产工艺,我们帮助他们的是怎样用好、管理好设备,这是我们更擅长的事情。施耐德电气全球解决方案事业部从以前的一个部门成为现在的一个大团队,与客户一起一步步验证了我们当初很多前瞻性的想法。在与他们合作的过程中我们了解到国内很多企业都是在低头看路,而没有抬头看天,而施耐德电气则是在一边抬头看天,一边低头看路,在合作的过程中来帮助企业‘看’的更远,而智慧工厂正是施耐德看到的明天。智慧工厂最终是什么样子没有人能讲清楚,因为只要技术在改进,智慧工厂就不会有尽头,而我们所做的是用当前最先进的智能化技术为客户打造成最先进的工厂,与客户一起向前走,共同探索智慧工厂的未来。”
施耐德电气曾帮助一个客户在国内建立一个工厂,这个工厂从选址到建成处处都有施耐德电气的身影。选址时,施耐德电气帮助客户考察中国各个省的经济发展情况,施耐德电气把中国看成了一个世界,把中国每个省看成一个“国家”,然后将各个省的GDP和其他国家的GDP进行比较,这样将中国各个省、甚至各个大城市的GDP情况直观地呈现给了客户,客户在了解之后非常震撼。接下来施耐德电气帮助客户进行了一系列市场调研并咨询一些专业人士,和客户一起与当地政府、开发商接触洽谈,然后帮助客户选址并做工厂基础性设计,包括所有电气设备、自动化设备等的选择、安装、使用等,到最后工厂建成,施耐德电气都在全程参与。现如今,该工厂仍然有两位施耐德电气的工程师,这两名工程师帮助他们管理生产线,维修生产过程中出现的问题,同时保证他们的生产线不断改进,时时处于领先的地位。此外,施耐德电气还为客户的质量体系提供信息化工具,为他们提供KPI分析结果。
智慧工厂的构成
在采访中何晓柯介绍了施耐德电气在相关行业的集成化解决方案。该方案融合了集成化管理平台、过程和机器管理、电力管理、楼宇管理、关键电源管 理等五大领域的前沿技术和专业经验,施耐德电气将帮助客户实现“从生产到规划”的全管理层可视化,并实现智能制造。同时,借助卓越制造、精益能效、高级服务、智造信息化等解决方案,并凭借在智慧工厂、世界级制造WCM、GMP验证等领域的咨询服务,施耐德电气将为工厂提供涵盖全生命周期的整体解决方案,并最终帮助客户提高生产效率,降低能源消耗,促进食品安全,保障工厂可靠运行,实现世界级制造工厂。
何晓柯表示:“中国食品工业面临换挡降速、利润放缓的新常态时期,中国食品工业在全球市场的失位也迫使行业开始修复、调整、升级。互联网+时代,IT技术和大数据服务手段紧密结合使‘智能制造’得以真正运用到企业生产、运营中。作为全球能效管理和自动化领域的专家,施耐德电气围绕‘智慧工厂’助力食品企业弯道超车,智胜未来”。
新北人有新格局
作为我国印刷机械行业的龙头企业,北人集团公司成立60多年来,为我国印刷装备业立下过汗马功劳。随着我国印刷业发展进入转型期,北人集团公司也于2012年开始了持续调整、转型发展的步伐,并逐渐步入全新的发展阶段。
“我们提出了‘构建新北人,实现新发展’的战略,将逐步实现从传统印机向数字印机的转型升级,向智能机器人产业的转型升级,向科技文化产业的转型升级。” 北人集团公司党委书记、董事长张培武说。
1.向数字印机转型升级
从2013年开始,北人集团公司在数字印刷上持续发力,一方面推出了自行研发的数字印刷设备,一方面与惠普公司建立战略合作伙伴关系,成为惠普数字印刷机在中国的。双方充分发挥各自在行业资源和运营方面的优势,共同推进中国数字印刷技术的发展。
同时,北人集团公司还积极致力于传统印刷设备的数字化、智能化转型升级。2014年,北人集团公司成立了印刷智能工厂分公司;陕西北人成立了印刷智能工厂事业部,全面进行面向书刊出版、包装领域印刷智能工厂解决方案的建设。
2.向智能机器人产业转型升级
智能机器人产业是北人集团公司的重要转型方向。目前北人集团公司已经全方位、成体系地进入了这一产业。
其中最值得一提的是,利用北人集团公司原有场地开发建设的“亦创智能机器人创新园”。目前该创新园已初具规模,并围绕智能机器人搭建了九大平台:研发创新平台、展示平台、交易平台、试验检测平台、产业合作平台、投融资平台、运营管理平台、教育培训平台、众创空间孵化器。近来备受瞩目的2016世界机器人大会,就是在该创新园的展示平台――“亦创国际会展中心”举办的,参观人数达25万人次,创下历史记录。该会展中心总面积近9万平方米,将成为世界机器人大会的永久会址。
此外,北人集团公司还成立了北人合心机器人技术公司,进行机器人系统集成工作。在2016世界机器人大会上,该公司已有几款产品亮相。
北人集团公司旗下的北人增材制造有限责任公司,则进军3D打印领域,专攻航空航天领域的金属3D打印。目前该公司已经推出了两款新产品。
3.向科技文化产业转型升级
在向科技文化产业转型升级方面,北人集团公司成立了以户外为主题的北人B9户外文化产业园,该产业园在业界极具影响力。此外,北人集团公司还将在北京市通州区建立体育科技园,向体育产业发力。
“北人集团公司已经从单一的产品经营者转变成为资源运营家,从单纯的企业经营者升级为高端产业要素的聚集者和组织者。在‘十三五’期间,北人集团公司将成为一个市场化、现代化、国际化的产业集团。”张培武说。
印刷是北人之根,亦是北人之魂
在2016中国印刷论坛暨第十六届亚太印刷论坛上,王岩镔司长曾说:“印刷业是一个永不衰败的产业。”扎根印刷业的北人集团公司,对这句话感触极深。目前印刷业正处在转型升级的关键时期,“作为中国印机业的奠基者和领军者,北人的根在印刷业,魂在印刷业。我们要做印刷业产业发展新方向的先行者和推动者。”张培武说。
1.由设备商向智能化解决方案服务商转型
新时期,北人相信“智能引领未来”,在印刷业亦是如此。“以往,我们常向印刷企业介绍胶印机的性能表现。但现在,我们很少去谈具体的设备,而是要与印刷企业的朋友们一起探讨,如何通过一套合适的智能化解决方案,让印刷企业的生产效率更高、管理水平更高、用工更少……并与印刷企业一起,共同推动方案的落地。”北人集团公司总经理陈邦设如是说。
目前北人集团公司的智能印刷工厂建设并非停留在理论层面,在北人集团智能系统分公司的智能印刷工厂演示车间,数百人已经见证未来智能印刷工厂的生产实景。
据了解,一条从印刷到装订的书刊生产线,原来需要20名工人,进行智能化改造后,只需要7名工人;生产效率可由原来的7000本/时提高到12000本/时。以一家中型书刊印刷企业为例,经过改造后,年产能可从37万令提高到50万令,印刷企业总人数可从360人缩减为215人,总减员率达40.28%,一年可节约人工成本800万~1000万元。
2.主攻包装和出版两大市场
目前,北人集团公司正以智能印刷工厂作为目标,围绕包装和出版两大市场来研发产品、开发软件,提供绿色、高效、智能化的解决方案,提升整体装备水平,拓展服务范围。
在出版市场,北人集团公司将对印刷设备进行智能化升级;开发新的书刊印刷机;开展印后设备智能化功能的研发工作;开发新的数字印后设备;开发生产、仓储、MES管理软件,全面推进书刊出版智能印刷工厂的建设。
北京机械工业自动化研究所是以推广和发展制造业综合自动化技术及智能制造技术为目标的多专业综合性高新技术研究所,致力于工业智能化单元、系统集成及其相关配套技术的开发和应用。主要研究领域有:制造业信息化ERP、企业计算机综合应用软件,包括计算机辅助企业管理系统(MIS)、计算机辅助设计和制造(CAD/CAM);自动控制与应用工程,包括系统与集成、网络与通讯、制造过程控制与管理、柔性制造系统、车间级物流系统、自动化立体仓库、物流技术和自动检测;工业机器人与人工智能应用工程;机电一体化非标设备的研制和应用工程。
记者:北自所成功实施了很多制造业物流项目。以你们的经验,制造企业在什么情况下会考虑做物流系统的优化或改善?
匡永江:对于制造企业来说,制造是主业,物流是辅的工作,它的作用是助生产一臂之力。因此,很多制造企业都是在生产技术改造的过程中,“发现”了物流升级优化的需求。以我们曾经实施过的一个项目――某大型板材加工企业生产物流系统为例:该公司由于引进了先进的自动化生产设备,机床能够24小时不间断无人生产,但是原有的生产物流系统不是全自动系统,无法匹配高效的自动化生产,制约了生产效率的提高。我们的解决方案是配合生产需要,在生产车间设立自动仓库系统,与自动化的生产机床对接实现按需自动上下料和信息管理。这样就满足了该公司24小时不间断无人生产的需求,使生产效率大幅提高。
除了被动地改善物流外,制造企业,尤其是一些行业龙头企业,在新建工厂时往往倾向最先进的生产系统,包括物流系统,以保持和扩大自己的竞争优势。例如我们的一个客户,是一家知名的家具生产企业,致力于打造全球知名的品牌。他们在国内外、行业内外调研了好几年,最后下决心建设一个全新的、先进的智能工厂。新工厂具有鲜明的“智能制造,按需生产”的特点:生产从客户需求开始人手,根据客户的房型设计产品,然后客户可以按照房型选择该公司的成熟产品模块,并形成最终方案,工厂定制生产家具。而且整个生产过程实现了不许动、不落地、不返修高效生产。我们给该公司做的生产物流系统规划和建设,具体包括WMS、WCS、智能堆垛机、AGV、RGV、全自动输送线、货架等等。
总结来讲,制造业物流就是把各个生产环节串联起来,物流系统与生产线、生产节拍紧密配合,各种先进的物流装备都是这个综合性大系统的重要组成部分,在先进的信息管理系统的统一指挥下实现高效生产。只有物流合理顺畅,才能提升整个工厂的运作效率和管理水平。如果物流不顺畅,就会影响生产。
记者:制造企业物流系统改善项目的难点是什么?需要注意的关键点有哪些?
匡永江:相比较其他行业的物流建设,制造业物流建设更加复杂,因为制造业包含很多不同的子行业,而且各具特点。这也造成了不同的制造业物流系统都有一些自己的独特性。
从制造方式来分,制造业可分为流程制造业和离散制造业。流程制造业的典型行业如化工业,这种制造的特点是生产与物流融为一体,连续生产必然要求物料配送是连续进行。而且这个行业一般都是高度自动化生产,在生产车间建设规划时,需对生产和物料配送规划得十分充分、到位。因此,这类制造业的物流反而是成熟、清晰的,并没有太大的实施难度。
对于离散制造业,还可细分为产品生产量大的制造业和产品生产量小的制造业。生产量大的典型代表如汽车制造行业、家电制造行业。这些行业由于长期的发展,已经形成成熟的生产模式、物流组织模式,是自动化程度较高的流水线生产。因此,这些行业的物流体系也有了很多成熟的、可借鉴的模式。而对于一些单品产量很少的制造行业,如重型机械加工,这种行业的流程、工艺都十分复杂,而且很多大型或超大型装备的制造还涉及国家的经济安全和军事安全等因素,技术领先的国家往往封锁技术的外泄,因此我们也很难有借鉴、模仿的机会。这都造成这类型制造业物流规划和实施的难度很大,很多时候需要专门立项研究。
制造业物流从制造生产的流程上来分,还可分为生产(线边)物流和通用物流两大部分。制造企业的通用物流建设,也就是建设用于存储原材料、辅料、成品的仓库,和其他行业的仓库建设大同小异,因此也是比较容易规划和实施的。
比较难的部分是生产(线边)物流的规划和实施。不管是全新工厂的生产物流系统建设,还是改造项目的物流优化和改善,都和生产工艺紧密结合,首先要做好工艺分析,按照生产流程先规划设计物流动线,再考虑生产设备布局,采用正确的步骤是非常重要的。但是多数国内制造企业对物流并不了解,因此往往先建工厂,购进设备,再考虑物流。这就造成物流系统建设面临很多限制条件,难以做到最优。这是很令人遗憾的。
记者:您认为造成我国制造企业生产物流系统建设存在问题的主要原因有哪些?如何破解?北自所的优势在哪里?
匡永江:由于我国原有体制的原因,制造企业在建设项目的时候,都是要找各自行业的设计院去做上厂的设计规划。对于这些设计院来说,设计规划的重点不是物流,他们首先会去考虑厂房(土建)和生产工艺等,由于缺少规划意识,物流规划也是他们的弱项。我国长期以来制造业物流水平比较低,和这方面有一定关系。现在各个设计院对物流规划设计的重视程度也在不断提高,而且随着项目的增多也取得了很多经验。但是已经建成的工厂由于企业经营或者市场情况发生了变化,很多都需要进行物流升级优化。
因此我最近就在考虑,北自所能否与设计院强强联合,把物流规划设计纳入设计院的业务范畴,共同提高制造企业物流系统设计建设的能力。其实在国际上,物流规划设计通常由专业的物流咨询公司完成。但是我认为,设计院相比咨询公司的优势是有设计能力,能把概念细化和落地。如果我们能够实现优势互补,就更能满足客户的需求,我们就更有竞争力。
其实在制造业物流领域,北自所还是有一定优势的。首先,我们有深厚的底蕴。北自所创建于1954年,是原机械工业部直属的综合性科研机构,是国内最早从事自动化物流系统集成和自动化立体库建设的单位,国家科技部指定的全国推广应用物流仓储技术依托单位。其次,由于制造业物流与生产工艺、流程管理等密切相关,因此综合能力很重要,而北自所在这方面有优势。我们致力于制造领域自动化、信息化、智能化技术的创新、研究、开发和应用,为客户提供包括开发、设计、制造、安装及服务的整体解决方案。北自所拥有ERP、MES、物流、装配线等一系列项目实施的能力。这就是我们的综合优势。
记者:请您结合典型案例分析一下北自所是如何帮助制造企业优化物流系统的。
匡永江:我们通过对一些行业生产工艺的透彻研究和分析,研发出适合该领域生产特点的物流自动化系统,构建了全新的物流运作模式,大幅提高了企业的生产效率。
我们有很多成功的制造业物流案例。如我们为纺织行业开发的“全自动落丝系统”,由自动落丝机、辅助运转设备、机器人、设备运行调度和信息管理子系统组成,采用了激光定位技术、激光安全防护技术、现场总线技术、无线以太网络技术、计算机信息技术和设备调度优化算法。该系统的主要功能为:自动落丝机与卷绕机自动对接后完成自动落丝,并将丝饼暂存于车体中心棒上,丝饼随自动落丝机运行送往平衡间,并转运到辅助运转设备上,再由机器人直接抓取并放置在丝车空挂架上。该系统以机械化设备完全替代人工实现落丝、装车和转运自动化作业,能够满足同时多品种生产按单一品种装车的需求,并自动完成丝饼产品信息的跟踪及标签打印。这套系统符合制造业“机器换人”的发展方向,为纺织企业减少劳动力人数,降低生产成本,提高产品质量,带动了企业的技术进步,提高了企业的国际竞争力。该系统达到国际先进水平,获得多项国家专利,成功入选2015年度中国十大纺织科学新闻。
记者:制造企业实施物流系统改善项目能收获哪些益处?
匡永江:从以上案例可以看出,一个成功的物流优化实施项目,给制造企业带来的变化是巨大的,不仅体现在直接的经济效益上,还能改善企业的现场环境,提升企业形象,甚至解决很多管理上的难题。例如我们实施过的另一个案例,某电气开关生产企业,之前的物料配送和管理模式粗放,物料管理部门使用叉车为生产部门配送生产备件,配送时间和配送数量都不能做到精准。这使得两个部门经常为零部件账物不符而发生矛盾。该企业实施了物流优化项目,用AGV配合生产节拍实现物料的精准配送,不仅以上问题迎刃而解,还带来很多附加效益。首先,物流运作模式改变了,AGV配送物料取代了叉车作业,减少了人力,也更加安全可靠。其次,原先叉车送料单批次数量巨大,大量用不完的零件堆到生产线边,管理混乱,现在是需要多少送多少,生产线边更干净,物料管理不混乱。还有,按照生产计划把必要的零部件送过去,不用的储存在库里,物料账目清楚,而且账目与货物存放位置对应上了,可以清楚掌握物料消耗情况,减少重复采购造成的物料积压和仓位占用,也减少了资金占用。