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智能工廠建設(shè)理論與實(shí)踐探索
DANBACH ROBOT
1、智能工廠的發(fā)展背景
德國(guó)實(shí)施工業(yè)4.0戰(zhàn)略的根本目的是“確保德國(guó)制造業(yè)的未來(lái)”，聯(lián)想到中國(guó)制造2025的“實(shí)現(xiàn)制造業(yè)由大變強(qiáng)的歷史跨越”的戰(zhàn)略目標(biāo)，實(shí)質(zhì)也是“確保中國(guó)制造業(yè)的未來(lái)”。具體到企業(yè)，實(shí)施工業(yè)4.0戰(zhàn)略絕不是面子工程，也不是為了購(gòu)買多少較先進(jìn)的軟硬件，應(yīng)該是“以提質(zhì)增效為中心”，根本目的是“確保企業(yè)的未來(lái)”。
德國(guó)工業(yè)4.0、美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、中國(guó)制造2025等不同戰(zhàn)略的戰(zhàn)略部署，我們可以看到這三個(gè)戰(zhàn)略是“不謀而合、異曲同工”，都是以“新代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合為主線，以推進(jìn)智能制造為主攻方向”，也就是以CPS賽博物理系統(tǒng)為技術(shù)核心，實(shí)現(xiàn)智能制造的生產(chǎn)及服務(wù)模式。對(duì)于制造企業(yè)而言，“實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備與IT相融合”是C PS在企業(yè)中的具體應(yīng)用。通過(guò)對(duì)比分析，企業(yè)實(shí)施工業(yè)4.0的較佳突破口，就是通過(guò)生產(chǎn)設(shè)備的互聯(lián)互通(設(shè)備聯(lián)網(wǎng)/數(shù)據(jù)采集)、基于大數(shù)據(jù)分析的決策支持，并實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程智能化的管理與控制，建設(shè)中國(guó)特色的智能工廠。
在企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，定要通過(guò)培訓(xùn)、培養(yǎng)，提高員工技能，通過(guò)合理組織工作、科學(xué)管理，人與機(jī)器、CPS等先進(jìn)技術(shù)相輔相成，共同實(shí)現(xiàn)“提質(zhì)增效”的目的。
2、智能工廠的建設(shè)原則
經(jīng)過(guò)深人研究工業(yè)4.0、中國(guó)制造2025等戰(zhàn)略，結(jié)合十多年數(shù)字化車間建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，制造企業(yè)應(yīng)以中國(guó)制造2025為宗旨，以兩化深度融合為突破口，參考德國(guó)工業(yè)4.0中的智能工廠模式及美國(guó)GE工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)理念，結(jié)合企業(yè)實(shí)際情況，以人為本，建設(shè)“設(shè)備自動(dòng)化、人員高效化、管理信息化”的中國(guó)特色的智能工廠。
2.1智能工廠的實(shí)施廣度
參考德國(guó)工業(yè)4.0中對(duì)“智能工廠”的定義：重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過(guò)程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)。前半句“智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過(guò)程”，是說(shuō)除了包括智能化的機(jī)床、機(jī)器人等生產(chǎn)設(shè)施以外，還包括對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的智能化管控，站在信息化的角度，就是智能化的MES制造執(zhí)行系統(tǒng)。而后半句：“以及網(wǎng)絡(luò)分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)”，是指將生產(chǎn)所用的生產(chǎn)設(shè)施(如機(jī)床、熱處理設(shè)備、機(jī)器人、AGV，測(cè)量測(cè)試等各種數(shù)字化設(shè)備)，進(jìn)行互聯(lián)互通、智能化的管理，實(shí)現(xiàn)信息化系統(tǒng)與物理系統(tǒng)的深度融合。目前很多企業(yè)實(shí)施的DNC/MDC(設(shè)備聯(lián)網(wǎng)、設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng))是其重要的基礎(chǔ)。
2.2智能工廠的實(shí)施深度
按照工業(yè)4.0戰(zhàn)略的描述，理想狀態(tài)的智能制造是種高度自動(dòng)化、高度信息化、高度網(wǎng)絡(luò)化的生產(chǎn)模式，工廠內(nèi)人、機(jī)、料自主協(xié)同，自組織、高效運(yùn)轉(zhuǎn)；工廠間，通過(guò)端對(duì)端集成、橫向集成，實(shí)現(xiàn)了價(jià)值鏈的共享、協(xié)作，效率、成本、質(zhì)量、個(gè)性化都得到了質(zhì)的飛躍。
對(duì)于中國(guó)制造企業(yè)而言，現(xiàn)在恰逢“三期交疊”的困難期，企業(yè)希望既要符合工業(yè)4.0或者是中國(guó)制造2025的發(fā)展方向，又要投資小、見效快、確保成功率，如何在兩者之間平衡，是個(gè)很現(xiàn)實(shí)、也很重要的問(wèn)題。
在本次智能化制造的革命中，企業(yè)定要“著眼長(zhǎng)遠(yuǎn)、立足當(dāng)下”。既要符合工業(yè)4.0的理念，體現(xiàn)出其主要特點(diǎn)，又要本著務(wù)實(shí)的原則實(shí)施工業(yè)4.0戰(zhàn)略。在自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)信息化、網(wǎng)絡(luò)化，在管理方面深挖潛力，充分發(fā)揮人的作用，構(gòu)建具有適度智能的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、高效化、個(gè)性化的智能生產(chǎn)模式，切實(shí)做到明顯的“提質(zhì)增效”。并以量化為指標(biāo)，循序漸進(jìn)，全面提升企業(yè)的竟?fàn)幜Α?br />
2.3建設(shè)智能工廠要有全局的、系統(tǒng)的思想
智能工廠是個(gè)系統(tǒng)工程，而不是從某個(gè)單環(huán)節(jié)上就能解決的，光靠購(gòu)買大量的設(shè)備或者僅對(duì)工人加強(qiáng)管理，對(duì)整體而言效果是有限的。
生產(chǎn)過(guò)程中，操作工與刀具、物料等生產(chǎn)準(zhǔn)備人員本來(lái)就是并行協(xié)同的關(guān)系，如果直延續(xù)以前串行的工作模式，出現(xiàn)“操作者很忙，機(jī)床很閑”的局面是在所難免的，單個(gè)工人身上已經(jīng)很難挖掘潛力了，必須從生產(chǎn)流程、組織管理上進(jìn)行優(yōu)化管理。
數(shù)據(jù)就是企業(yè)的財(cái)富，沒(méi)有良好的信息化管理系統(tǒng)，沒(méi)有自動(dòng)化的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，沒(méi)有智能化的大數(shù)據(jù)分析，沒(méi)有形象直觀的展示系統(tǒng)，這些數(shù)據(jù)就白白丟失掉了，企業(yè)永遠(yuǎn)只能處于憑經(jīng)驗(yàn)、拍腦袋的粗放型管理狀態(tài)。
企業(yè)在智能工廠建設(shè)時(shí)定要從全局思考，打造個(gè)全面的、有體系的智能工廠管理系統(tǒng)，從各個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化、挖掘潛力，較大程度地提升企業(yè)的生產(chǎn)效率及管理水平。
3、從六個(gè)維度打造具有中國(guó)特色的智能工廠在的智能工廠整體解決方案的基礎(chǔ)上，結(jié)合工業(yè)4.0等先進(jìn)理念，較出現(xiàn)了“六維智能理論”，即要從6個(gè)維度的“智能”打造中國(guó)特色的智能工廠：智能計(jì)劃排產(chǎn)、智能生產(chǎn)過(guò)程協(xié)同、智能設(shè)備互聯(lián)互通、智能生產(chǎn)資源管控、智能質(zhì)量過(guò)程控制、智能大數(shù)據(jù)分析與決策支持。該理論分別從計(jì)劃源頭、過(guò)程協(xié)同、設(shè)備底層、資源優(yōu)化、質(zhì)量控制、決策支持等6個(gè)方面著手，實(shí)現(xiàn)全面的精細(xì)化、精準(zhǔn)化、自動(dòng)化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化的智能化管理與控制，既很好地符合了德國(guó)智能工廠的定義，又能與美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、以及中國(guó)制造2025等理念完全吻合。
4、典型案例
青島海爾模具有限公司是模具行業(yè)龍頭企業(yè)，為了響應(yīng)海爾集團(tuán)向“數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化”的“互聯(lián)工廠”轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略要求，較大程度地提升生產(chǎn)效率，降低對(duì)操作人員技能的要求，青島海爾模具公司于2013年成功地實(shí)施了C PS系統(tǒng)。該系統(tǒng)以生產(chǎn)設(shè)備為中心，用臺(tái)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)上百臺(tái)數(shù)控設(shè)備的分布式聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了程序的自動(dòng)傳輸、集中管理、虛擬仿真，以及設(shè)備的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集。為減低設(shè)備等待時(shí)間與對(duì)人員的技能要求，通過(guò)信息化手段，實(shí)現(xiàn)了程序、刀具、夾具等并行準(zhǔn)備，以及計(jì)劃、技術(shù)文檔等信息的共享。設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備利用率、工作時(shí)間、故障信息在企業(yè)內(nèi)網(wǎng)實(shí)時(shí)發(fā)布，各部門響應(yīng)處理速度大幅度提高，明顯提升了企業(yè)的生產(chǎn)效率和竟?fàn)幜Α?br />
5、結(jié)束語(yǔ)
信息系統(tǒng)已經(jīng)成為企業(yè)日常生產(chǎn)管理不可或缺的重要支撐，在充分了解用戶需求的基礎(chǔ)上對(duì)信息系統(tǒng)科學(xué)設(shè)計(jì)，強(qiáng)化各個(gè)信息系統(tǒng)之間的橫向聯(lián)系，發(fā)揮使用者、運(yùn)維人員的主觀能動(dòng)性，人與系統(tǒng)充分互動(dòng)、完美結(jié)合必使得信息系統(tǒng)具有強(qiáng)大生命力并對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)全過(guò)程有效發(fā)揮作用。
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