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推進智能制造的七大難點與六大對策!

2019-12-16 15:29:47 1 圖文:行業

推進智能制造到底難在哪兒?又該怎么辦?有哪些誤區?本文將為您解讀!

作者:e-works CEO、總編 黃培博士

當前,我國制造業面臨著異常嚴峻的挑戰,在這種背景下,制造企業如何實現轉型升級?推進智能制造成為重要的途徑。然而,目前我國制造企業推進智能制造面臨著諸多難點問題:

01

概念滿天飛,技術一大堆

近幾年來,從工業4.0的熱潮開始,智能制造、CPS、工業互聯網(平臺)、企業上云、工業APP、人工智能、工業大數據、數字工廠、數字經濟、數字化轉型、C2B(C2M)等概念接踵而至,對于大多數制造企業而言,可以說是眼花繚亂、無所適從。

智能制造領域,概念眾多

智能制造涉及的技術非常多,例如云計算、邊緣計算、RFID、工業機器人、機器視覺、立體倉庫、AGV、虛擬現實/增強現實、三維打印/增材制造、工業安全、TSN(時間敏感網絡)、深度學習、Digital twin、MBD、預測性維護......,讓企業目不暇接。這些技術看起來都很美,但如何應用,如何取得實效?很多企業還不得而知。

02

摸著石頭過河

企業推進智能制造領域的相關技術十分缺乏經驗,欠缺可以借鑒的成功案例。目前,制造企業已經存在三種類型的孤島:信息孤島、自動化孤島,以及信息系統與自動化系統之間的孤島。企業目前也缺乏統一的部門來系統規劃和推進智能制造。在實際推進智能制造的過程中,企業也仍然是頭痛醫頭,缺乏章法。

產品的Digital Twin

03

理想很豐滿,現實很骨感

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

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

04

自動化、數字化還是智能化?

在推進智能制造過程中,不少企業對于建立無人工廠、黑燈工廠躍躍欲試,認為這就是智能工廠。而實際上,高度自動化是工業3.0的理念。

對于大批量生產的產品,國外的優秀企業早就實現了無人工廠,例如日本FANUC全自動裝配伺服電機,40秒一個,但其前提是產品的標準化、系列化,以及面向自動化裝配的設計,例如將需要用線纜進行插裝的結構改為插座式的結構。

我們兩次組團參觀三菱電機的名古屋制作所可兒工廠,他們非常明確,對于大批量生產的產品,大量應用機械手,實現高度自動化;對于中小批量的產品,推進低成本自動化,即部分工位的自動化;而對于單件定制的產品,采取手工裝配。

去年,考察團參觀施耐德電氣的法國諾曼底工廠,他們非常客觀地介紹,該工廠是生產繼電器的自動化工廠,但還不是智能工廠,邀請我們來年再去,實際上該工廠實現了從繞線、裝配、包裝等全流程的自動化,而且可以在一條產線生產多種變型產品(昂貴裝備的投資回報還需要計算)。

西門子一直將被廣泛譽為工業4.0典范的安貝格電子工廠稱為數字化工廠,其特點是人機協作的柔性自動化生產、智能物流、工業軟件廣泛應用、海量的數據采集以及大數據分析。

一個真正的智能工廠,應該是精益、柔性、綠色、節能和數據驅動,能夠適應多品種小批量生產模式的工廠。智能工廠不是無人工廠,卻是少人化和人機協作的工廠,推進智能工廠絕不是簡單地實現機器換人。南京的愛立信工廠有一條裝配線,一開始設置的自動化率是90%,后來發現調整為70%,增加若干人工工位,整體質量和效率反而是最優的。此外,對于裝備制造行業,機加工等工序并不適合建立自動化生產線,而建立FMS(柔性制造系統),則是更現實的選擇。MAZAK、FANUC的機加工車間應用FMS已達到720小時無人值守,自動生產不同的機械零件。

MAZAK的FMS(柔性制造系統)

05

投資回報?

制造企業的企業家,尤其是中小型民營企業的老板,非常關心投資回報。我多次聽到一些企業家提出,必須能夠在三到四年能夠收回投資的信息化、自動化系統才投入,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,比如某條產線減少了多少工人。有些賬卻不那么容易算,例如工業軟件的應用涉及到如何滿足企業不斷變化的個性化需求。

(連恩智能專注于制造企業降庫存服務12年主張以較低成本換取企業較大收益,連恩將計劃供應鏈全體系咨詢輔導與精益排產LPS/物控執行MES應用相結合,可與企業價值對賭幫助多品種、小批量乃至非標定制企業縮短20%~80%制造周期、壓縮20%~80%在制品資金,將為客戶創造價值的服務理念落到實處。幫企業創造投入資金、當年6-8倍回報的清晰價值!賬一定要算清楚!)

作為一個使能要素,企業離不開工業軟件,卻難以計算出它究竟為企業直接或間接節省了多少成本,賺了多少錢。如果選型、實施和應用不到位,更是常常用不起來,業務部門牢騷滿腹。長此以往,制造企業更加重硬輕軟,最后停留在小打小鬧地做一點局部的自動化改善。

06

數據采集與設備聯網

邁不過去的坎

企業要真正實現智能制造,必須進行生產、質量、設備狀態和能耗等數據的自動采集,實現生產設備(機床、機器人)、檢測設備、物流設備(AGV、立庫、叉車等),以及移動終端的聯網,沒有這個基礎,智能制造就是無源之水。

但是,我常常看到很多制造企業還停留在單機自動化階段,甚至一些知名企業的生產線也未聯網。沒有基礎的設備聯網,何談工業互聯網?!

07

基礎數據和管理基礎

無論是推進企業信息化、兩化融合,還是進一步實現數字化轉型,推進智能制造,基礎數據的規范性和準確性都是必要條件。很多企業在實施ERP,或者ERP升級換型的過程中,花費時間最多的就是基礎數據的整理。企業管理的規范性、業務流程的清晰,也是企業推進智能制造的“敲門磚”。但現實的情況是,一些企業的基礎數據還沒有理順,卻在大談“工業大數據”。這種舍本逐末的做法,注定是難以取得實效的。

推進智能制造有這么多難點問題,那么,制造企業究竟有何對策?如何避免變成“滑鐵盧戰役”呢?

01

首先,必須明確

智能制造不是目的,而是手段

推進智能制造的核心目的是幫助企業通過實現降本增效、節能降耗、提高產品質量、提升產品附加值、縮短產品上市周期、縮短制造供應鏈周期、滿足客戶個性化需求,以及向服務要效益等途徑,提升企業的核心競爭力和盈利能力。推進智能制造絕不能搞面子工程。

02

必須對智能制造

有正確的理解和認識

智能制造覆蓋企業全價值鏈,是一個極其復雜的系統工程,不要期望“畢其功于一役”,搞個專項就萬事大吉;推進智能制造需要規劃、IT、自動化、精益等部門通力合作;不同行業的企業推進智能制造差異很大。推進智能制造,需要引入中立、專業的服務機構,開展多層次、多種形式的培訓、考察、交流與學習,讓企業上下樹立對智能制造的正確認識。

我們一直強調,小批量、多品種的企業,不要盲目推進無人工廠;個性化定制和無人工廠是魚和熊掌不可兼得;不能盲目推進機器換人。

智能制造包括四種類型的創新(商業模式、生產模式、運營模式和決策模式創新),十大應用場景(智能產品、智能服務、智能裝備、智能產線、智能車間、智能工廠、智能研發、智能管理、智能物流供應鏈,以及智能決策),底層還需要五大類使能技術(ICT技術、工業自動化技術、先進制造技術、現代企業管理和人工智能技術)的支撐。

近期,我們還推出了智能制造實施與應用白皮書,作為企業正確推進智能制造的指南。

03

大處著眼,小處著手

企業要想推進智能制造取得實效,應當通過智能制造現狀評估、業務流程和工藝流程梳理、需求調研與診斷、整體規劃及落地實施五個步驟,畫出清晰的智能制造路線圖,然后根據路線圖和智能制造整體規劃,穩步推進具體的項目,注重對每個智能制造項目明確其KPI指標,在測度關鍵績效指標的基礎上,評估是否達到預期目標。智能制造要取得實效,需要清晰的思路、明確的目標、高層的引領、專業的團隊和高度的執行力。

智能制造總體框架范例

04

緊密跟蹤

先進制造技術的發展前沿

近年來,制造業的新材料、新技術、新工藝層出不窮,金屬增材制造技術不僅改變了復雜產品的制造方式,還改變了產品結構,也徹底打破了可制造性的桎梏,催生了創成設計(Generative Design)等新的設計模式,從計算機輔助人設計,演化為人輔助計算機設計。碳纖維復合材料的廣泛應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,往往會對產品的性能,例如抗腐蝕、耐久性帶來巨大的提升。精密測量技術也在迅速發展,由接觸式測量發展到非接觸式測量,由離線檢測演化為在線檢測,由事后檢測演化為邊測量邊加工,從而幫助制造企業提升產品質量。

英國雷尼紹(Renishaw)實現在機檢測

05

積極穩妥地推進

數字化和智能化技術的應用

當前,人工智能技術的發展如火如荼,必將在制造業不斷得到應用,尤其是在無人駕駛汽車、質量檢測與優化、設備故障診斷和預測等領域。現在已經出現了Google的Tensorflow等開源的人工智能引擎可以應用。

此外,VR(虛擬現實)、AR(增強現實)、MR(混合現實)等可視化技術,在制造業也有很好的應用場景,例如設備操作培訓和設備維修維護等。愛立信工廠應用AR技術進行電路板的檢測,蒂森克虜伯電梯利用MR技術提高電梯維護的效率。Cobot(協作機器人,單臂和雙臂)在裝配、擰螺絲、涂膠等很多工序可以進行應用,機器人與視覺傳感器、力覺傳感器的集成應用能夠大大提高機器人動作的準確性和靈活性。

愛立信工廠利用AR技術

輔助進行電路板質量檢測

06

選擇真正靠譜的合作伙伴

智能制造系統架構十分復雜,也非常個性化,相關技術在不斷演進,企業本身也是動態變化,智能制造評估體系和規劃方法論也還處于不斷完善的過程中,智能制造的推進是一個長期的過程。

因此,企業推進智能制造需要尋找專業的合作伙伴,從培訓、現狀評估、規劃,到具體的工廠布局、產線設計、倉儲物流規劃,到ERP/MES/PLM的集成規劃方案,到真正實現數據采集網絡的建設,實現IT與OT系統的集成。



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