智能化工厂的发展现状和成功之道

温柔似野鬼°
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2021年02月14日 03:08
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2021年2月14日发(作者:俞敏洪北大演讲)



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智能工厂的发展现状与成功之道!




近年来,智能制造热潮席卷神州大地,成为推进“中国制造


20 25


”国家战略最


重要的举措。其中,智能工厂(


Smart Factory


)作为智能制造重要的实践领域,已引


起了制造企业的广泛关注和各级政府的高度重视。




本文将分析国内外智能工厂建设的现状与问题,智 能工厂的内涵,以及推进智


能工厂建设的成功之道。



一、国内外智能工厂建设的现状分析




近年来,全球各主要经济体都在大力推进制造业的复兴。在工业


4.0


、工业互联


网、物联网、云计算等热潮下,全球众多优秀 制造企业都开展了智能工厂建设实践。




例如,西门子安贝格电子工厂实现了多品种工控机的混线生产;


FANU C


公司实现


了机器人和伺服电机生产过程的高度自动化和智能化 ,并利用自动化立体仓库在车间


内的各个智能制造单元之间传递物料,实现了最高


720


小时无人值守;施耐德电气实


现了电气 开关制造和包装过程的全自动化;美国哈雷戴维森公司广泛利用以加工中心


和机器人构成 的智能制造单元,实现大批量定制;三菱电机名古屋制作所采用人机结


合的新型机器人装 配产线,实现从自动化到智能化的转变,显著提高了单位生产面积


的产量;全球重卡巨头


MAN


公司搭建了完备的厂内物流体系,利用

< br>AGV


装载进行装配


的部件和整车,便于灵活调整装配线 ,并建立了物料超市,取得明显成效。



▲德国


MAN


工厂



利用

< p>
AGV


作为部件和整车装配的载体




当前,我国制造企业面临着巨大的转型压力。一方面 ,劳动力成本迅速攀升、产


能过剩、竞争激烈、客户个性化需求日益增长等因素,迫使制 造企业从低成本竞争策


略转向建立差异化竞争优势。在工厂层面,制造企业面临着招工难 ,以及缺乏专业技


师的巨大压力,必须实现减员增效,迫切需要推进智能工厂建设。另一 方面,物联网、


协作机器人、增材制造、预测性维护、机器视觉等新兴技术迅速兴起,为 制造企业推


进智能工厂建设提供了良好的技术支撑。再加上国家和地方政府的大力扶持, 使各行


业越来越多的大中型企业开启了智能工厂建设的征程。




我国汽车、家电、轨道交通、食品饮料、制药、装 备制造、家居等行业的企业


对生产和装配线进行自动化、智能化改造,以及建立全新的智 能工厂的需求十分旺盛,


涌现出海尔、美的、东莞劲胜、尚品宅配等智能工厂建设的样板 。




例如,海尔佛山滚筒 洗衣机工厂可以实现按订单配置、生产和装配,采用高柔


性的自动无人生产线,广泛应用 精密装配机器人,采用


MES


系统全程订单执行管理系


统,通过


RFID


进行全程追溯,实现了机机互 联、机物互联和人机互联;尚品宅配实现


了从款式设计到构造尺寸的全方位个性定制,建 立了高度智能化的生产加工控制系统,


能够满足消费者个性化定制所产生的特殊尺寸与构 造板材的切削加工需求;东莞劲胜


全面采用国产加工中心、国产数控系统和国产工业软件 ,实现了设备数据的自动采集


和车间联网,建立了工厂的数字映射模型(


Digital Twin


),构建了手机壳加工的智


能工厂。



但是,我国制造企业在推进智能工厂建设方面,还存 在诸多问题与误区:



①


盲目购买自动 化设备和自动化产线。很多制造企业仍然认为推进智能工厂就是自动


化和机器人化,盲目 追求“黑灯工厂”,推进单工位的机器人改造,推行机器换人,



完美


Word


格式整理版




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上马只能加工或装配单 一产品的刚性自动化生产线。只注重购买高端数控设备,但却


没有配备相应的软件系统。



②


尚未实现设备数据的自动采集和车 间联网。企业在购买设备时没有要求开放数据接


口,大部分设备还不能自动采集数据,没 有实现车间联网。目前,各大自动化厂商都


有自己的工业总线和通信协议,


OPC UA


标准的应用还不普及。



③


工厂运营层还是黑箱。在工厂运营方面还缺乏信息系统支撑,车间仍然是一 个黑箱,


生产过程还难以实现全程追溯,与生产管理息息相关的制造

BOM


数据、工时数据也不


准确。



④


设备绩效不高。生产设备没有得到充分利用,设备的健康状态 未进行有效管理,常


常由于设备故障造成非计划性停机,影响生产。


⑤


依然存在大量信息化孤岛和自动化孤岛。智能工厂建设 涉及到智能装备、自动化控


制、传感器、工业软件等领域的供应商,集成难度很大。很多 企业不仅存在诸多信息


孤岛,也存在很多自动化孤岛,自动化生产线没有进行统一规划, 生产线之间还需要


中转库转运。




究其原因,是智能制造和智能工厂涵盖领域很多,系统极其复杂,企业还缺乏

< p>
深刻理解。在这种状况下,制造企业不能贸然推进,搞“大跃进”,以免造成企业的


投资打水漂。应当依托有实战经验的咨询服务机构,结合企业内部的


IT


、自动化和精


益团队,高层积极参与,根据企业的产品和生产工艺,做 好需求分析和整体规划,在


此基础上稳妥推进,才能取得实效。



二、何谓智能工厂?



究竟何谓智能工厂?智能工厂具有以下六个显著特征:



①



设备互联。能够实现设备与设备互 联(


M2M


),通过与设备控制系统集成,以及外


接传感器等方式,由


SCADA


(数据采集与监控系 统)实时采集设备的状态,生产完工的


信息、质量信息,并通过应用

RFID


(无线射频技术)、条码(一维和二维)等技术,


实现生产过程的可追溯。



②



广泛应用工业软件。广泛应用


MES


(制造执 行系统)、


APS


(先进生产排程)、能源

管理、质量管理等工业软件,实现生产现场的可视化和透明化。在新建工厂时,可以


通过数字化工厂仿真软件,进行设备和产线布局、工厂物流、人机工程等仿真,确保


工厂 结构合理。在推进数字化转型的过程中,必须确保工厂的数据安全和设备和自动


化系统安 全。在通过专业检测设备检出次品时,不仅要能够自动与合格品分流,而且


能够通过


SPC


(统计过程控制)等软件,分析出现质量问题的原因。



③


充分结合精益生产理念。充分体现工业工 程和精益生产的理念,能够实现按订单驱


动,拉动式生产,尽量减少在制品库存,消除浪 费。推进智能工厂建设要充分结合企


业产品和工艺特点。在研发阶段也需要大力推进标准 化、模块化和系列化,奠定推进


精益生产的基础。


< p>
④


实现柔性自动化。结合企业的产品和生产特点,持续提升生产、检测和工 厂物流的


自动化程度。产品品种少、生产批量大的企业可以实现高度自动化,乃至建立黑 灯工


厂;小批量、多品种的企业则应当注重少人化、人机结合,不要盲目推进自动化,应


当特别注重建立智能制造单元。工厂的自动化生产线和装配线应当适当考虑冗余,避


免由于关键设备故障而停线;同时,应当充分考虑如何快速换模,能够适应多品种的


混线生产。物流自动化对于实现智能工厂至关重要,企业可以通过


AGV


、行架式机械手、



完美


Word


格式整理版


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