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智能制造

建設智能工廠的十個路徑方向

2025China.cn   2021年01月14日

  其實,工業(yè)智能化也好,智能工廠也好,都有自己的實施條件和路徑,沒有捷徑可走,行業(yè)不同、企業(yè)不同,道路都會不同。

  一般來講,以下十個路徑方向是中國工業(yè)從制造邁向智造的必經(jīng)之路,只不過對于不同的行業(yè)和不同的企業(yè)來說,由于市場需求模式不同、產(chǎn)品工藝不同、管理基礎不同等,側重點有所不同而已,但你總能從中找出幾條通往工業(yè)智能化的可行之路。

  01、精益化

  精益生產(chǎn),最早就是面向多品種小批量的個性化需求而設計的,其兩大支柱就是“準時化”與“智能自動化”。

  至今為止,精益已經(jīng)演變?yōu)橐环N涉及營銷、研發(fā)、供應鏈、生產(chǎn)、流程乃至創(chuàng)業(yè)的全價值鏈的精益管理理念和方法,帶動了全球產(chǎn)業(yè)的轉型,從制造業(yè)到服務業(yè),她所追求的“創(chuàng)造價值消除浪費”的思想、方法和工具促進了生產(chǎn)資源的優(yōu)化配置,獲得質量、效率和反應速度的快速提升。

  根據(jù)企業(yè)的經(jīng)驗,只要企業(yè)堅持做下去,大部分都能獲得50%甚至更高的提升空間。遺憾的是,精益在中國的大部分企業(yè)中并未得到有效實施,他們大多只是口頭上說說,因為急功近利以及缺乏導入經(jīng)驗方法等,無法堅持下來半途而廢。

  工業(yè)智能化不可能建立在這種低效的生產(chǎn)模式之上,精益是必須要走的第一步,而且是投資回報最高的一條路徑。因為精益幾乎不需要企業(yè)做出額外的投資,只是在現(xiàn)有基礎上重新配置生產(chǎn)資源就可以獲得超出想象的回報。

  精益的成功實施并不難,關鍵在于領導的決心與管理層觀念的轉變。

  02、標準化

  標準化是自動化的基礎,也是工業(yè)智能化的前提。

  國內(nèi)企業(yè)感嘆汽車行業(yè)的自動化程度之高,為何汽車這么復雜的產(chǎn)品都可以,而家電這種簡單產(chǎn)品卻不行,一個重要原因就是標準化。

  汽車行業(yè)普遍采取的共用平臺、通用零部件等策略極大地降低了產(chǎn)品成本。通過將原來的根據(jù)整車進行零部件生產(chǎn)改為根據(jù)零部件進行整車生產(chǎn)的方法,也就是說標準化的零部件實現(xiàn)批量生產(chǎn),成功降低成本。

  標準化當然也還包括標準化的作業(yè)流程和作業(yè)方式,有了標準化,自動化才能據(jù)此開發(fā)出來,比如自動焊接,自動裝配,假設零部件千變?nèi)f化,作業(yè)方式也不固定,自動化將很難實現(xiàn),即使實現(xiàn)成本也很高。

  03、模塊化

  汽車和電腦是最早實現(xiàn)模塊化的行業(yè),從模塊化設計、模塊化采購到模塊化生產(chǎn),模塊化也是工業(yè)智能化能否實現(xiàn)低成本滿足個性化消費的關鍵所在。如果一旦實現(xiàn),真正意義上個性化的產(chǎn)品將成為可能,比如手機,每個人的手機都可以獨一無二,人們可以像拼裝積木一樣任意組合自己中意的手機。

  模塊化降低了從設計、采購到生產(chǎn)的復雜程度,標準化的接口和連接方式增加了通用性,降低了制造成本與周期,自動化生產(chǎn)、物流與信息溝通更加容易實現(xiàn)。如以前每個手機品牌的充電器都不同,一換手機全都扔掉,造成很大浪費,現(xiàn)在有了改進。

  模塊化實施起來相對較難,涉及到行業(yè)與企業(yè)標準,需要上下游企業(yè)共同參與,這是一項長期的工作,所以相互間構建精益的戰(zhàn)略合作伙伴關系尤為重要。

  04、這自動化

  自動化是工業(yè)智能化中談論得最多的,很多地方政府和企業(yè)形象地把其稱之為“機器換人”,也做了不斷的嘗試,有成功也有失敗。

  企業(yè)可以通過自主創(chuàng)新,將原來原材料處理的離散型加工方式進行集成,把原來獨立的工序通過自動化生產(chǎn)線連接在一起,實行精益式的連續(xù)生產(chǎn),消除了中間環(huán)節(jié)的上下料、儲存和搬運,生產(chǎn)速度和生產(chǎn)效率將提高。

  自動化與信息化是實現(xiàn)工業(yè)智能化投資最大的部分。企業(yè)在做自動化改造前千萬要慎重,為什么要升級自動化?投資回報率是多少?自動化設備可靠性怎樣?有何風險?能適應產(chǎn)品的升級換代嗎?一定要想清楚,否則成本不降反升。

  隨著技術的進步和人力成本的提高,自動化是個不可逆轉的趨勢。對于不同的行業(yè)不同的企業(yè),有的有成熟的自動化方案,有的則沒有,企業(yè)需要結合自身情況來規(guī)劃自動化方向。

  05、服務化

  中國目前擁有超過6億的網(wǎng)民,7億臺智能終端,移動互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展加速了從制造向服務的轉型。美國倡導的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”將人、數(shù)據(jù)和機器連接起來,形成開放而全球化的工業(yè)網(wǎng)絡,其內(nèi)涵已經(jīng)超越制造過程以及制造業(yè)本身,跨越產(chǎn)品生命周期的整個價值鏈,涵蓋航空、能源、交通、醫(yī)療等更多工業(yè)領域。

  此外,制造企業(yè)還可以通過設備的聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)測、分析和改善設備的設計與制造,提高產(chǎn)品可靠性和效率。

  當然行業(yè)不同產(chǎn)品不同,可服務的內(nèi)容也千差萬別,互聯(lián)網(wǎng)+模式下,傳統(tǒng)企業(yè)需要不斷創(chuàng)新商業(yè)模式找到一款適合自己的服務方式來打動客戶。

  06、個性化

  過去30年,市場商品種類急劇膨脹了幾十、上百倍,個性化消費的時代,每個人都可以擁有自己的博客、微博、微信等,傳播自己的聲音。

  高品質、低成本的個性化實現(xiàn)首先取決于你的精益生產(chǎn)水平,也就是精益所倡導的“價值來自真正的顧客需求的拉動”。個性化實現(xiàn)其次取決于你的標準化和模塊化的設計。高速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)等信息技術為其提供了支持,使得個性化實現(xiàn)變得容易。

  就現(xiàn)階段來說,個性化還是有限條件的個性化,無法做到完全的個性化,不管是汽車、電腦、手機還是服裝等商品,個性化都是在一定范圍內(nèi)選擇。

  每個企業(yè)需要根據(jù)自己的精益化水平、標準化/模塊化水平以及信息化水平來決定自己的個性化模式,并不是越個性化越好,它建立在一定的實施條件基礎之上。也許未來3D打印和人工智能的發(fā)展能夠為完全的個性化提供一種可能。

  07、生態(tài)化

  企業(yè)的競爭正在從單個企業(yè)之間逐漸向供應鏈之間乃至生態(tài)系統(tǒng)之間的競爭轉變。凱文.凱利在《失控》中寫道:“大企業(yè)之間的結盟大潮,尤其在信息和網(wǎng)絡產(chǎn)業(yè)當中,是世界經(jīng)濟日益增長的共同進化的又一個側面,與其吃掉對手或與之競爭,不如結成同盟——共生共棲…… 控制的未來是:伙伴關系、協(xié)同控制、人機混合控制,人類與我們的創(chuàng)造物一起共享控制權?!?/FONT>

  08、全球化

  在世界互聯(lián)互通的今天,當你的企業(yè)做到一定規(guī)模,需要考慮全球化來配置資源,以提高效率降低成本。全球化資源包括市場資源、設計資源、采購資源和生產(chǎn)資源。

  我國的“一帶一路”戰(zhàn)略就是尋找全球化的市場資源,輸出我們的富余產(chǎn)能包括高鐵技術等。設計資源則是在國外設立研發(fā)技術中心,開發(fā)貼近本土的產(chǎn)品或者彌補國內(nèi)設計能力的不足,還可以形成全球24小時不間斷產(chǎn)品開發(fā),以縮短研發(fā)周期。

  采購和生產(chǎn)資源是尋求品質更佳、成本更低的全球物資供應地,除了考慮采購和制造單價外,還需要考慮運輸成本增加、供應鏈復雜化、供應鏈可視化、交貨周期拉長、更高的庫存、環(huán)保碳排放、質量穩(wěn)定性、當?shù)貏诠ふ咭约皡R率波動等問題。

  09、數(shù)字化

  數(shù)字化跟信息化密切相關,與自動化一樣,這是工業(yè)智能化轉型投資最大的一塊。隨著信息技術的日新月異,一切皆可數(shù)字化,從人、產(chǎn)品到設備,實現(xiàn)萬物相連。

  產(chǎn)品可以通過PLM/ERP軟件,從產(chǎn)品開發(fā)設計、物料采購到生產(chǎn)交付全過程實現(xiàn)數(shù)字化,每一張產(chǎn)品圖紙、每一個物料信息、每一個生產(chǎn)工藝都被數(shù)字化連接在一起。

  設備可以通過PLC、傳感器等將運行數(shù)據(jù)傳給MES、互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡,所以GE可以通過飛機引擎?zhèn)骰氐臄?shù)據(jù)分析優(yōu)化其運行參數(shù)降低燃油成本,谷歌可以實現(xiàn)汽車的無人駕駛。

  這意味著在“工業(yè)4.0”時代,第一次有可能將資源、信息、物品和人通過數(shù)字化進行互聯(lián)互通!這種溝通包括人與人、人與產(chǎn)品、人與機器、產(chǎn)品與機器、機器與機器之間的信息交換。

  每個行業(yè)特征與企業(yè)基礎不同,實現(xiàn)數(shù)字化的先后順序也就不同。我認為對于那些流程型的制造行業(yè),因為他們的制造模式大部分工序已經(jīng)連接起來,并且自動化程度高,一些設備數(shù)據(jù)已經(jīng)可以自動采集,數(shù)字化的難度相對較小。

  而對于離散型的制造行業(yè)如機械裝備、紡織服裝、電子電器、家居用品等,由于制造工序、零部件都很分散,而且數(shù)量龐大,想實現(xiàn)連接確實困難,即使實現(xiàn)成本也會非常大。對于這些行業(yè)的可行做法是不要一步到位,逐步實現(xiàn)。先應用精益的連續(xù)生產(chǎn)技術將主要工序和物料相連。

  由于技術的不成熟與投資的巨大,每個企業(yè)需要權衡導入的時機,同自動化一樣,綜合考慮投資回報、系統(tǒng)可靠性、信息安全風險、人才儲備等問題。

  10、智能化

  智能化包含兩個含義,一個是產(chǎn)品的智能化,另一個是制造過程的智能化。

  首先說說產(chǎn)品的智能化。與消費品的智能化相比,工業(yè)品的智能化其實更為迫切。所有設備都需要加入智能控制模塊,進行加工數(shù)據(jù)的自動采集、分析和控制,配備標準數(shù)據(jù)接口,可與企業(yè)MES系統(tǒng)或其他信息系統(tǒng)連接,這些工業(yè)大數(shù)據(jù)經(jīng)過智能軟件系統(tǒng)的運算分析將幫助提高運營效率,減少故障,降低能耗。

  制造過程的智能化更加復雜,你需要完成以上所說的精益化、標準化、模塊化、自動化以及數(shù)字化的轉變,自動化與數(shù)字化的投資也會很大。

  中國制造已經(jīng)走過了30年的高速發(fā)展,成為世界第一制造大國,但真正能拿出去的世界級產(chǎn)品很少。未來30年,中國制造需要從重速度輕質量轉變?yōu)橹刭|量輕速度,需要在以上十大領域進行持續(xù)創(chuàng)新,從商業(yè)模式、技術以及管理方面實現(xiàn)向中國智造的轉型。(來源:先進制造業(yè))

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