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推進(jìn)智能制造的七大難點(diǎn)與六大對(duì)策!

时间:2018-10-12        阅读

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當(dāng)前,我國制造業(yè)面臨著異常嚴(yán)峻的挑戰(zhàn):

① 人口紅利消失、未富先老、企業(yè)招工難,人工成本迅速上升;


② 高房價(jià)、高地價(jià)迫使國內(nèi)制造業(yè)向內(nèi)地轉(zhuǎn)移,低成本制造業(yè)向東南亞國家轉(zhuǎn)移;


③ 高賦稅以及社保費(fèi)用的壓力也給企業(yè)帶來高昂的運(yùn)營成本;


④ 今年以來,鋼鐵、化纖等原材料價(jià)格上漲對(duì)下游行業(yè)帶來巨大的成本壓力;


⑤環(huán)保風(fēng)暴也給很多企業(yè)敲響了警鐘;


⑥ 中興事件則暴露出我國制造業(yè)核心技術(shù)缺失的尷尬現(xiàn)狀;


⑦ 國際貿(mào)易爭端更是對(duì)出口型企業(yè)雪上加霜;


⑧ 從近期的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看,我國出口的第一大省廣東的采購經(jīng)理人指數(shù)已下滑到枯榮線之下,面臨空前壓力;


⑨ 乘用車行業(yè)的產(chǎn)銷量已出現(xiàn)了下滑。


......


在這種背景下,制造企業(yè)如何實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)?推進(jìn)智能制造成為重要的途徑。然而,目前我國制造企業(yè)推進(jìn)智能制造面臨著諸多難點(diǎn)問題:


01概念滿天飛,技術(shù)一大堆

近幾年來,從工業(yè)4.0的熱潮開始,智能制造、CPS、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)(平臺(tái))、企業(yè)上云、工業(yè)APP、人工智能、工業(yè)大數(shù)據(jù)、數(shù)字工廠、數(shù)字經(jīng)濟(jì)、數(shù)字化轉(zhuǎn)型、C2B(C2M)等概念接踵而至,對(duì)于大多數(shù)制造企業(yè)而言,可以說是眼花繚亂、無所適從。


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▲智能制造領(lǐng)域,概念眾多


智能制造涉及的技術(shù)非常多,例如云計(jì)算、邊緣計(jì)算、RFID、工業(yè)機(jī)器人、機(jī)器視覺、立體倉庫、AGV、虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、三維打印/增材制造、工業(yè)安全、TSN(時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò))、深度學(xué)習(xí)、Digital twin、MBD、預(yù)測(cè)性維護(hù)......,讓企業(yè)目不暇接。這些技術(shù)看起來都很美,但如何應(yīng)用,如何取得實(shí)效?很多企業(yè)還不得而知。


02摸著石頭過河

企業(yè)推進(jìn)智能制造領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)十分缺乏經(jīng)驗(yàn),欠缺可以借鑒的成功案例。目前,制造企業(yè)已經(jīng)存在三種類型的孤島:信息孤島、自動(dòng)化孤島,以及信息系統(tǒng)與自動(dòng)化系統(tǒng)之間的孤島。企業(yè)目前也缺乏統(tǒng)一的部門來系統(tǒng)規(guī)劃和推進(jìn)智能制造。在實(shí)際推進(jìn)智能制造的過程中,企業(yè)也仍然是頭痛醫(yī)頭,缺乏章法。


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▲產(chǎn)品的Digital Twin


03理想很豐滿,現(xiàn)實(shí)很骨感

推進(jìn)智能制造,前景很美好。但是絕大多數(shù)制造企業(yè)利潤率很低,缺乏自主資金投入。在“專項(xiàng)”、“示范”以及“機(jī)器換人”等政策刺激下,一些國有企業(yè)和大型民營企業(yè)爭取到各級(jí)政府給予的資金扶持,而中小企業(yè)只能“隔岸觀火”,自力更生。然而,為了爭取政府項(xiàng)目,方案必須做得漂亮,檔次必須高大上,投入必須上億。


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大屏幕指揮中心是必須有的,大量采用機(jī)器人的自動(dòng)化生產(chǎn)線是必須建的,立體倉庫、AGV也是可以有的,MES更是必不可少的,國產(chǎn)系統(tǒng)是必須用的。至于究竟能否取得實(shí)效,就只有企業(yè)“冷暖自知”了。


04自動(dòng)化、數(shù)字化還是智能化?

在推進(jìn)智能制造過程中,不少企業(yè)對(duì)于建立無人工廠、黑燈工廠躍躍欲試,認(rèn)為這就是智能工廠。而實(shí)際上,高度自動(dòng)化是工業(yè)3.0的理念。


對(duì)于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品,國外的優(yōu)秀企業(yè)早就實(shí)現(xiàn)了無人工廠,例如日本FANUC全自動(dòng)裝配伺服電機(jī),40秒一個(gè),但其前提是產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化,以及面向自動(dòng)化裝配的設(shè)計(jì),例如將需要用線纜進(jìn)行插裝的結(jié)構(gòu)改為插座式的結(jié)構(gòu)。


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e-works兩次組團(tuán)參觀三菱電機(jī)的名古屋制作所可兒工廠,他們非常明確,對(duì)于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品,大量應(yīng)用機(jī)械手,實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化;對(duì)于中小批量的產(chǎn)品,推進(jìn)低成本自動(dòng)化,即部分工位的自動(dòng)化;而對(duì)于單件定制的產(chǎn)品,采取手工裝配。


去年,考察團(tuán)參觀施耐德電氣的法國諾曼底工廠,他們非?陀^地介紹,該工廠是生產(chǎn)繼電器的自動(dòng)化工廠,但還不是智能工廠,邀請(qǐng)我們來年再去,實(shí)際上該工廠實(shí)現(xiàn)了從繞線、裝配、包裝等全流程的自動(dòng)化,而且可以在一條產(chǎn)線生產(chǎn)多種變型產(chǎn)品。


西門子一直將被廣泛譽(yù)為工業(yè)4.0典范的安貝格電子工廠稱為數(shù)字化工廠,其特點(diǎn)是人機(jī)協(xié)作的柔性自動(dòng)化生產(chǎn)、智能物流、工業(yè)軟件廣泛應(yīng)用、海量的數(shù)據(jù)采集以及大數(shù)據(jù)分析。


一個(gè)真正的智能工廠,應(yīng)該是精益、柔性、綠色、節(jié)能和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng),能夠適應(yīng)多品種小批量生產(chǎn)模式的工廠。智能工廠不是無人工廠,卻是少人化和人機(jī)協(xié)作的工廠,推進(jìn)智能工廠絕不是簡單地實(shí)現(xiàn)機(jī)器換人。南京的愛立信工廠有一條裝配線,一開始設(shè)置的自動(dòng)化率是90%,后來發(fā)現(xiàn)調(diào)整為70%,增加若干人工工位,整體質(zhì)量和效率反而是最優(yōu)的。此外,對(duì)于裝備制造行業(yè),機(jī)加工等工序并不適合建立自動(dòng)化生產(chǎn)線,而建立FMS(柔性制造系統(tǒng)),則是更現(xiàn)實(shí)的選擇。MAZAK、FANUC的機(jī)加工車間應(yīng)用FMS已達(dá)到720小時(shí)無人值守,自動(dòng)生產(chǎn)不同的機(jī)械零件。


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▲MAZAK的FMS(柔性制造系統(tǒng))


05投資回報(bào)?

制造企業(yè)的企業(yè)家,尤其是中小型民營企業(yè)的老板,非常關(guān)心投資回報(bào)。我多次聽到一些企業(yè)家提出,必須能夠在三到四年能夠收回投資的信息化、自動(dòng)化系統(tǒng)才投入,甚至有期望值更高的,希望能夠找到“下金蛋的雞”。然而,有些賬容易算,比如某條產(chǎn)線減少了多少工人。有些賬卻不那么容易算,例如工業(yè)軟件的應(yīng)用涉及到如何滿足企業(yè)不斷變化的個(gè)性化需求。


作為一個(gè)使能要素,企業(yè)離不開工業(yè)軟件,卻難以計(jì)算出它究竟為企業(yè)直接或間接節(jié)省了多少成本,賺了多少錢。如果選型、實(shí)施和應(yīng)用不到位,更是常常用不起來,業(yè)務(wù)部門牢騷滿腹。長此以往,制造企業(yè)更加重硬輕軟,最后停留在小打小鬧地做一點(diǎn)局部的自動(dòng)化改善。


06數(shù)據(jù)采集與設(shè)備聯(lián)網(wǎng)

邁不過去的坎

企業(yè)要真正實(shí)現(xiàn)智能制造,必須進(jìn)行生產(chǎn)、質(zhì)量、設(shè)備狀態(tài)和能耗等數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備(機(jī)床、機(jī)器人)、檢測(cè)設(shè)備、物流設(shè)備(AGV、立庫、叉車等),以及移動(dòng)終端的聯(lián)網(wǎng),沒有這個(gè)基礎(chǔ),智能制造就是無源之水。


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但是,我常?吹胶芏嘀圃炱髽I(yè)還停留在單機(jī)自動(dòng)化階段,甚至一些知名企業(yè)的生產(chǎn)線也未聯(lián)網(wǎng)。沒有基礎(chǔ)的設(shè)備聯(lián)網(wǎng),何談工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)?!


07基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和管理基礎(chǔ)

無論是推進(jìn)企業(yè)信息化、兩化融合,還是進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型,推進(jìn)智能制造,基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的規(guī)范性和準(zhǔn)確性都是必要條件。很多企業(yè)在實(shí)施ERP,或者ERP升級(jí)換型的過程中,花費(fèi)時(shí)間最多的就是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的整理。企業(yè)管理的規(guī)范性、業(yè)務(wù)流程的清晰,也是企業(yè)推進(jìn)智能制造的“敲門磚”。但現(xiàn)實(shí)的情況是,一些企業(yè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)還沒有理順,卻在大談“工業(yè)大數(shù)據(jù)”。這種舍本逐末的做法,注定是難以取得實(shí)效的。


推進(jìn)智能制造有這么多難點(diǎn)問題,那么,制造企業(yè)究竟有何對(duì)策?如何避免變成“滑鐵盧戰(zhàn)役”呢?


01首先,必須明確

智能制造不是目的,而是手段

推進(jìn)智能制造的核心目的是幫助企業(yè)通過實(shí)現(xiàn)降本增效、節(jié)能降耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量、提升產(chǎn)品附加值、縮短產(chǎn)品上市周期、滿足客戶個(gè)性化需求,以及向服務(wù)要效益等途徑,提升企業(yè)的核心競爭力和盈利能力。推進(jìn)智能制造絕不能搞面子工程。


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02必須對(duì)智能制造

有正確的理解和認(rèn)識(shí)

智能制造覆蓋企業(yè)全價(jià)值鏈,是一個(gè)極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程,不要期望“畢其功于一役”,搞個(gè)專項(xiàng)就萬事大吉;推進(jìn)智能制造需要規(guī)劃、IT、自動(dòng)化、精益等部門通力合作;不同行業(yè)的企業(yè)推進(jìn)智能制造差異很大。推進(jìn)智能制造,需要引入中立、專業(yè)的服務(wù)機(jī)構(gòu),開展多層次、多種形式的培訓(xùn)、考察、交流與學(xué)習(xí),讓企業(yè)上下樹立對(duì)智能制造的正確認(rèn)識(shí)。


小批量、多品種的企業(yè),不要盲目推進(jìn)無人工廠;個(gè)性化定制和無人工廠是魚和熊掌不可兼得;不能盲目推進(jìn)機(jī)器換人。


智能制造金字塔已成為業(yè)界的共識(shí),被廣泛引用。智能制造金字塔包括四種類型的創(chuàng)新(商業(yè)模式、生產(chǎn)模式、運(yùn)營模式和決策模式創(chuàng)新),十大應(yīng)用場(chǎng)景(智能產(chǎn)品、智能服務(wù)、智能裝備、智能產(chǎn)線、智能車間、智能工廠、智能研發(fā)、智能管理、智能物流供應(yīng)鏈,以及智能決策),底層還需要五大類使能技術(shù)(ICT技術(shù)、工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)、現(xiàn)代企業(yè)管理和人工智能技術(shù))的支撐。

03大處著眼,小處著手

企業(yè)要想推進(jìn)智能制造取得實(shí)效,應(yīng)當(dāng)參照智能制造金字塔的相關(guān)內(nèi)容,通過智能制造現(xiàn)狀評(píng)估、業(yè)務(wù)流程和工藝流程梳理、需求調(diào)研與診斷、整體規(guī)劃及落地實(shí)施五個(gè)步驟,畫出清晰的智能制造路線圖,然后根據(jù)路線圖和智能制造整體規(guī)劃,穩(wěn)步推進(jìn)具體的項(xiàng)目,注重對(duì)每個(gè)智能制造項(xiàng)目明確其KPI指標(biāo),在測(cè)度關(guān)鍵績效指標(biāo)的基礎(chǔ)上,評(píng)估是否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。智能制造要取得實(shí)效,需要清晰的思路、明確的目標(biāo)、高層的引領(lǐng)、專業(yè)的團(tuán)隊(duì)和高度的執(zhí)行力。


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▲智能制造總體框架范例


04緊密跟蹤

先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展前沿

近年來,制造業(yè)的新材料、新技術(shù)、新工藝層出不窮,金屬增材制造技術(shù)不僅改變了復(fù)雜產(chǎn)品的制造方式,還改變了產(chǎn)品結(jié)構(gòu),也徹底打破了可制造性的桎梏,催生了創(chuàng)成設(shè)計(jì)(Generative Design)等新的設(shè)計(jì)模式,從計(jì)算機(jī)輔助人設(shè)計(jì),演化為人輔助計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)。碳纖維復(fù)合材料的廣泛應(yīng)用催生了全新的制造工藝和制造裝備。


奧迪A8采用了鋁制車身,車身焊接不能再使用點(diǎn)焊,取而代之的是鉚焊、摩擦焊、激光焊等新工藝。材料和工藝的改進(jìn),往往會(huì)對(duì)產(chǎn)品的性能,例如抗腐蝕、耐久性帶來巨大的提升。精密測(cè)量技術(shù)也在迅速發(fā)展,由接觸式測(cè)量發(fā)展到非接觸式測(cè)量,由離線檢測(cè)演化為在線檢測(cè),由事后檢測(cè)演化為邊測(cè)量邊加工,從而幫助制造企業(yè)提升產(chǎn)品質(zhì)量。


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▲英國雷尼紹(Renishaw)實(shí)現(xiàn)在機(jī)檢測(cè)


05積極穩(wěn)妥地推進(jìn)

數(shù)字化和智能化技術(shù)的應(yīng)用

當(dāng)前,人工智能技術(shù)的發(fā)展如火如荼,必將在制造業(yè)不斷得到應(yīng)用,尤其是在無人駕駛汽車、質(zhì)量檢測(cè)與優(yōu)化、設(shè)備故障診斷和預(yù)測(cè)等領(lǐng)域,F(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了Google的Tensorflow等開源的人工智能引擎可以應(yīng)用。


此外,VR(虛擬現(xiàn)實(shí))、AR(增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))、MR(混合現(xiàn)實(shí))等可視化技術(shù),在制造業(yè)也有很好的應(yīng)用場(chǎng)景,例如設(shè)備操作培訓(xùn)和設(shè)備維修維護(hù)等。愛立信工廠應(yīng)用AR技術(shù)進(jìn)行電路板的檢測(cè),蒂森克虜伯電梯利用MR技術(shù)提高電梯維護(hù)的效率。Cobot(協(xié)作機(jī)器人,單臂和雙臂)在裝配、擰螺絲、涂膠等很多工序可以進(jìn)行應(yīng)用,機(jī)器人與視覺傳感器、力覺傳感器的集成應(yīng)用能夠大大提高機(jī)器人動(dòng)作的準(zhǔn)確性和靈活性。


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▲愛立信工廠利用AR技術(shù)

輔助進(jìn)行電路板質(zhì)量檢測(cè)


06選擇真正靠譜的合作伙伴

智能制造系統(tǒng)架構(gòu)十分復(fù)雜,也非常個(gè)性化,相關(guān)技術(shù)在不斷演進(jìn),企業(yè)本身也是動(dòng)態(tài)變化,智能制造評(píng)估體系和規(guī)劃方法論也還處于不斷完善的過程中,智能制造的推進(jìn)是一個(gè)長期的過程。


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因此,企業(yè)推進(jìn)智能制造需要尋找專業(yè)的合作伙伴,從培訓(xùn)、現(xiàn)狀評(píng)估、規(guī)劃,到具體的數(shù)字化工廠仿真、產(chǎn)線設(shè)計(jì),到真正實(shí)現(xiàn)工控網(wǎng)絡(luò)的建設(shè),并建立工控安全體系,實(shí)現(xiàn)IT與OT系統(tǒng)的集成。就像一個(gè)“全科醫(yī)生”,可以幫助企業(yè)建立智能制造的頂層規(guī)劃,設(shè)計(jì)整體框架,并對(duì)數(shù)字化、智能化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。


同時(shí),還可以幫助制造企業(yè)推薦各個(gè)領(lǐng)域的“?漆t(yī)生”,具體幫助企業(yè)解決設(shè)備數(shù)據(jù)采集、車間聯(lián)網(wǎng)、產(chǎn)線設(shè)計(jì)、工廠仿真、智能物流系統(tǒng)應(yīng)用等諸多具體問題。


智能制造領(lǐng)域博大精深。經(jīng)過十六年的探索與實(shí)踐,通過推進(jìn)智能制造知識(shí)傳播、社交媒體和網(wǎng)上社區(qū)、會(huì)議論壇、專業(yè)培訓(xùn)、咨詢服務(wù)、產(chǎn)業(yè)研究和國際智能制造深度考察,構(gòu)建了智能制造知識(shí)庫、方案庫、案例庫和專家?guī),?shí)現(xiàn)了智能制造服務(wù)的閉環(huán),打造了我國智能制造領(lǐng)域獨(dú)特的樞紐與平臺(tái),成為對(duì)接制造企業(yè)與智能制造解決方案提供商,連接學(xué)術(shù)界、工業(yè)界和政府的橋梁,形成了開放的智能制造生態(tài)系統(tǒng)。在智能制造推進(jìn)的過程中,e-works將與制造企業(yè)相互學(xué)習(xí)、協(xié)同發(fā)展,真正為我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)做出實(shí)實(shí)在在的貢獻(xiàn)。


文章來源:網(wǎng)絡(luò)


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