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智能化作為本次展會的一大主題無疑受到大家的廣泛關注。各大參展商從產品的智能化、裝備的智能化、生產的智能化、管理的智能化和服務的智能化等方面多渠道、多角度對這一趨勢進行了全方位的詮釋。
智能化升級的需求來源于印刷行業目前面臨的諸多“痛點”急需解決。
首先是印刷市場結構發生了巨大變化:電子閱讀、電子出版給印刷行業帶來了巨大的沖擊,印刷周期越來越短,小批量、多品種、個性化產品日益增多,印刷利潤在不斷下降……
其次,工資連年上漲,用工成本居高不下,從業人員逐年下降,依然出現“用工難”、“用工荒”的局面,不僅印刷機領機,甚至普通工人都越來越難“招”和越來越難“留”。
第三,印刷、包裝流程的環節多,手工操作多,先進設備與手工低端設備并存,導致設備利用率低、生產效率低且產能利用不足。很多印刷廠不得不在大忙季節依靠大量臨時工來解決生產需求,人員管理和產品質量存在諸多隱患。
第四,大部分印刷企業仍然以傳統粗放式管理為主,企業的信息化水平較低。管理環節多,流程繁瑣,效率不高。
第五,環保要求日益嚴格。2015年7月,全球印刷業最嚴格的標準――北京《印刷業揮發性有機物排放標準》頒發;截至目前,已經有十多個省、市和自治區相繼公布了對印刷行業VOCs排放的收費要求。
如此種種困境,使得印刷企業發展緩慢,經濟效益難以提高。如何突破困境?如何在新環境下改革、創新,轉型升級?如何打造符合中國國情的智能印刷工廠?這是整個印刷行業都在思考的問題。
中國制造2025將信息化和智能化制造列為制造業強國戰略的第一主題,把智能制造作為傳統制造業的轉型升級的方向。從國內外大環境分析,中國制造2025,德國的工業4.0及美國的工業互聯網等概念其實質異曲同工,都是將信息化與工業化的深度融合,這也是智能工廠的核心。
當前,新一代信息技術迅猛發展:互聯網、移動通訊、大數據、云計算、人工智能……正在給我們的生活帶來深刻的影響。在2016世界機器人大會上,我們也看到了這些新技術的最新應用,很多標志性成果進入產業化:自主無人系統(無人機、無人車、各種機器人)、智能傳感與控制裝備、智能檢測與裝配裝備、智能物流與倉儲裝備……很多國內品牌的工業機器人從性能指標和應用領域上也達到了國際先進水平。這些新技術的日益成熟為智能工廠的實施提供了有力的技術保障,也為行業減輕了成本壓力。
從2016年的drupa,到本次的CHINA PRINT 2017,智能化技術和整體解決方案如雨后春筍般興起,正在潛移默化地引導著整個行業的變革。智能印刷工廠是印刷行業自動化和信息化發展的新階段,集智能手段和智能系統等新興技術于一體,減少人工,節能減排,精益管理為目標,構建高效、節能、綠色、環保、舒適的人性化工廠。美國、德國、日本等國家現代化的印刷工廠,高效的生產流程和現代的管理模式值得我們借鑒。本次CHINA PRINT 2017更是對“三化”趨勢進行了一次集中展示,即全面數字化、流程信息化、生產自動化。很多國際公司都展示了全流程的系統解決方案,其高效、便捷、智能、靈活的程度超乎想象。
如海德堡在Simply Smart的參展口號下,把整個展位變成了智能印廠的樣板車間,“智能印廠”“智能導航式印刷”等一系列理念切實落實在展出的每一臺設備、每一個生產環節之中。從接單、制版、印刷、裁切、折頁到貫穿全程的印通軟件更是顯示了強大的威力。杭州科雷公司推出的智能印刷系統以EZcolor數字智能控墨系統為核心,集成印前自動化系統和生產過程管理信息化系統,開啟智能印刷新模式。長榮股份推出印刷包裝設備智能化解決方案,及智慧印廠整體解決方案,IoT/工業4.0的解決方案更是有很多技術亮點,他們的技術路標就是:以德國標準出品印刷設備、以智能應用服務印包企業;以智慧印廠整體解決方案推動印包行業的工業4.0進程;融合信息科技服務生態鏈、共筑印刷包裝產業云平臺……
北人集團公司作為印刷行業民族品牌的代表,在本次展會上也對智能印刷工廠進行了全面充分的展示。北人集團公司及陜西北人攜面向包裝和出版印刷的系統解決方案驚艷亮相,此次展會主題為:智創未來――環保、高效、智能。近年來,北人致力于為出版和包裝不同領域用戶量身定做智能工廠系統解決方案,研究成果不僅有最新的智能化印刷生產設備,也包括智能化輔機、節能環保產品及貫穿整個生產流程的智能生產管理軟件。北人集團本次展會攜最新研發的智能印后生產線及智能包裝印刷設備來到現場,在現場設立了智能工廠互動體驗區。同時,位于北京大興,面向出版印刷的智能裝備生產基地還舉辦了為期3天的工廠開放日活動,近千位用戶親身w驗了智能印刷工廠演示中心的最新研究成果,并給與了高度評價。
本次展會北人集團公司智能印刷工廠展示的產品和技術主要體現在5個方面:
①設備運營高效化:智能印刷及裝訂生產線具有多種自動動態調整功能,程控運行,最大限度減少開機廢品;聯線配置,將傳統工藝的幾個工序一次完成,減少中間中轉環節和工序間的等待時間;物料配送和半成品的轉運由調整度系統調配背馱式及插車式AGV車自動完成,減少生產準備時間,減少輔助人工。
②印后工序自動化:針對印后工藝復雜,用人多、效率低的瓶頸環節開發專用自動化設備替代人工,大大減少手工工序,降低工人勞動強度,提高生產效率,壓縮生產周期,保證產品質量穩定性和一致性。如堆積打捆一體機、裝訂線自動上頁小車,全自動插頁生產線,智能碼垛機器人等。
③能源管理綠色化:根據用戶不同規模、產能、場地、投資情況為用戶制定個性化節能、環保、智能的能源管理方案。如集中潤版液管理及過濾減排系統、印刷廢液污水處理和直排系統、VOCs印刷廢氣處理系統、熱能回收系統等。
④管理系統信息化:通過MES生產制造執行系統、SCADA數據采集與監視控制系統、WMS倉儲管理系統、Andon電子看板系統等智能管理軟件,把大量的有關人、IT系統、自動化原件和設備的信息融入到虛擬網絡――實體物理系統中,并利用產生的數據為企業服務。在制造系統中,工廠現場設備傳感和控制層的數據與企業信息系統融合,并傳到云端進行存儲、分析,形成決策并反過來指導、協同企業的生產和運營。
⑤技術服務網絡化:利用互聯網技術,建立遠程故障診斷系統及云服務平臺,建立設備與北人服務系統的互動聯系,提供高效、快速、直接的技術支持。
什么是工業4.0?
“互聯網+制造”就是工業4.0。“工業4.0”是德國推出的概念,美國叫“工業互聯網”,我國叫“中國制造2025”(兩化融合),這三者本質內容是一致的,都指向一個核心――智能制造。
工業4.0是德國政府提出的一個高科技戰略計劃。該項目由德國聯邦教育及研究部和聯邦經濟技術部聯合資助,投資預計達2億歐元。旨在提升制造業的智能化水平,建立具有適應性、資源效率及人因工程學的智慧工廠,在商業流程及價值流程中整合客戶及商業伙伴。其技術基礎是網絡實體系統及物聯網。
德國所謂的工業四代(Industry4.0)是指利用物聯信息系統(Cyber―PhysicalSystem簡稱CPS)將生產中的供應,制造,銷售信息數據化、智慧化,最后達到快速,有效,個人化的產品供應。
2015年中國有幾個概念非常火,第一是大眾創業、萬眾創新,第二就是工業4.0,第三個就是“互聯網+”。“互聯網+”是巨大無比的概念,“互聯網+”里面有“互聯網+金融”叫做互聯網金融、“互聯網+零售”、“互聯網電子商務”,而“互聯網+制造”就是工業4.0。它將推動中國制造向中國創造轉型,可以說,工業4.0是整個中國時代性的革命。
工業4.0有哪些特點?
互聯:互聯工業4.0的核心是連接,要把設備、生產線、工廠、供應商、產品和客戶緊密地聯系在一起。
數據:工業4.0的核心就是數據。企業數據分析就像汽車的后視鏡,開車沒有后視鏡就沒有安全感,但更重要的是車的前擋風玻璃――對實時數據的精準分析。
集成:工業4.0將無處不在的傳感器、嵌入式終端系統、智能控制系統、通信設施通過CPS形成一個智能網絡,使人與人、人與機器、機器與機器以及服務與服務之間能夠互聯,從而實現橫向、縱向和端對端的高度集成。集成是德國工業4.0的關鍵詞,也是長期以來中國推動兩化融合的關鍵詞。
創新:工業4.0的實施過程是制造業創新發展的過程,制造技術、產品、模式、業態、組織等方面的創新,將會層出不窮,從技術創新到產品創新,到模式創新,再到液態創新,最后到組織創新。
轉型:對于中國的傳統制造業而言,轉型實際上是從傳統的工廠,從2.0、3.0的工廠轉型到4.0的工廠,整個生產形態上,從大規模生產,轉向個性化定制。實際上整個生產的過程更加柔性化、個性化、定制化。這是工業4.0一個非常重要的特征。
工業4.0有哪些技術支柱?
工業4.0九大技術支柱包括工業物聯網、云計算、工業大數據、工業機器人、3D打印、知識工作自動化、工業網絡安全、虛擬現實和人工智能。這九大支柱中會產生無數的商機和上市公司。
哪類公司最有前景?
結合中國工業現狀來看,未來十年,中國工業4.0領域將有充足發展的三類公司有:
第一類是智能工廠,分為兩種,第一種是傳統的工廠轉型成智能工廠,第二種是一出生就是智能工廠。
第二類是解決方案公司,為制造業公司提供智能工廠頂層設計、轉型路徑圖、軟硬件一體化實施的工業4.0解決方案公司。
第三類是技術供應商,包括工業物聯網、工業網絡安全、工業大數據、云計算平臺、MES系統。
除這三類以外,虛擬現實、人工智能、知識工作自動化等技術供應商也會面臨巨大的發展前景。
這是一次巨大的產業革命,錯過了工業4.0也就錯過了這個時代!誰最終贏得第四次工業革命主導權?第四次工業革命以2013年德國漢諾威為標志,宣布這一輪工作革命以智能制造為核心。
中國為什么選擇德國標準?
第一,中國政府認為,德國路徑比美國路徑更容易實現;第二,美國的工業空心化嚴重。IT公司出現工業4.0挑戰大,缺少基礎設施的落地,德國工業技術雄厚,是生產制造基地,生產設備供應商加IT業務解決方案提供商。在第四次工業革命的戰略選擇上,中國政府的策略是,緊盯新一輪產業發展的潮流,選擇工業4.0,推出中國版的中國制造2025,尋找機會彎道超車,后發先制。
工業4.0是一個全新的時代,一期剛剛開始,預計要30到50年的時間發展引進,按照國家工信部部長所說:德國是從工業3.0串聯到工業4.0,中國是2.0、3.0一起并聯到4.0。
工信部和中國工程院把中國版的工業4.0的核心目標定義為智能制造,這個詞表述非常準確。由智能制造再延伸到具體的工廠而言,就是智能工廠。智能制造、智能工廠是工業4.0的兩大目標。
作為USHIO公司生產三部總經理,川很想找到一款帶有自動恢復功能的穩定服務器系統軟件。
雖然現在已經有很多軟件能夠滿足智能化辦公,工人只需用平板電腦就可以直接讀出相關指令和圖表。
但生產線需要24小時不停工作,一旦系統在清晨或者深夜出現崩潰,就必須全部停止生產,直到工程師上班恢復系統。
偶然在一次會議上,一款名為Express Cluster 的服務器解決方案引起了USHIO公司IT團隊的注意。這款來自于NEC的解決方案可以解決川所有的擔憂。
“我們能夠在此基礎上建立一個健壯的系統,在不用擔心系統崩潰的前提下,保證我們快速響應詳細的工廠需求和改善我們的業務流程。”川解釋道。
當然,這款為USHIO公司提供的服務器解決方案只是NEC傳統業務的一個部分,但NEC的野心遠不止于此。它正在為制造業企業提供降低成本、擴大銷售的信息化解決方案,優化制造業企業的業務流程,甚至布局智能工廠。
ICT巨人
NEC的底氣來源于在計算機、信息、通信領域的百年積淀。從成立之初到現在,NEC始終圍繞著“計算機與通信”的核心理念。“長期以來,我們堅持不懈地追求著這兩個領域技術并駕齊驅的平衡發展。”NEC全球總裁遠藤信博說。
從最早從事電話機業務,到后來開展無線電通信業務、制造人造衛星和海底電纜,再到之后的計算機、交換機、存儲和服務器業務,在115年的歷史中,為企業提供IT系統服務和IC解決方案一直是NEC服務的重點。
這個“C&C”的戰略在4年前,遠藤信博接任NEC全球總裁之后,進一步得到拓展。當時云計算剛剛亮相就成為了炙手可熱的技術。遠藤押寶云端,提出了“CC云計算”的概念。
遠藤告訴本刊記者:“云計算和大數據今后將發揮非常重要的作用,而支撐云計算和大數據的平臺主要有兩個,一是計算機能力,一是網絡寬帶化。網絡寬帶化實現了數據大量處理。”
計算機和網絡寬帶,都是NEC具有傳統優勢的領域。在剛定下云計算戰略的2010年,NEC便已設計出超大型的私有云,為NEC集團內部提供了可供5000人同時在線的服務平臺。直到今天,這個服務都沒有發生過重大錯誤。
現在看來,遠藤的這個戰略無比正確。到了今天,NEC的云計算和大數據技術已經在電力領域得到了初步驗證。
豐田汽車、馬自達汽車、日產汽車、本田汽車都主動選擇NEC,為他們在日本本土乃至全球的分公司、合資公司提供從產品規劃、生產制造、銷售,一直到售后服務的全生命周期管理的信息系統解決方案。
全套方案商
2004年,NEC開始在中國拓展軟件業務。時至今日,NEC為中國制造業企業提供的主要產品,就是那款被USHIO公司使用的高可用性集群軟件Express Cluster。
除了為制造業企業搭建穩定的、支持高容錯的服務器系統、存儲系統等硬件,NEC也專門為制造業企業研發了一整套解決方案。在NEC看來,考慮到中國制造業企業的情況,擴大銷售、削減成本、生產管理、經營管理是多數企業正在思考的難題。
為此,NEC首先瞄準的是在生產時程、庫存管理、出貨等方面的全流程改善。針對生產管理,NEC開發了EXPLANNER-AD的信息系統解決方案。這個ERP系統將銷售系統、財務系統、人事工資系統、成本管理系統連接起來,完善了從下訂單、到生產到最后發貨等一些列關鍵業務環節。
在這個系統里,根據銷售計劃,可以提前采購重點和長交貨期產品,根據訂貨信息確定生產計劃。如果貨物需要出口,還可以通過系統制作Packing List、Invoice等賬票,并隨時對應中國海關手冊進行管理。
這款軟件主要是面向電動機械制造、汽車制造、機械制造等業務。根據不同制造業的情況,NEC還專門研發了面向食品加工業、原料加工業、化學工業等流程工業的ERP系統套件FlexProcess。
蘇州愛普生曾對NEC提出了一個特殊的要求,他們希望能夠在實現圖紙信息共享的同時,也要讓信息系統有防泄密的功能。圖紙管理加防泄密管理,這是電機、電子、機械、精密儀器等制造企業的共同需求。
最終NEC解決了這個問題。企業所需圖紙設計出來之后,通過NEC提供的Obbligato產品生命周期管理系統,共享到中國蘇州的合資公司,分發到技術、生產,并且打印出圖。
這個時候,防泄密的功能就已開始運轉,技術和生產環節工作人員只能夠看圖,不能對圖紙做出任何行為,比如通過郵件發送、打印、截圖、復制到網絡和外部媒體。
自我更新
從接訂單、生產、到倉庫和物流管理,NEC沒有忽略制造業的任何一環。然而,一套簡單的信息系統早已不能滿足制造業發展的需求。隨著GE(通用電氣)提出了“工業互聯網”,西門子倡導“工業4.0”,遠藤開始注意到制造業的改變。
這一次,遠藤瞄準了物聯網。“通過傳感器即時搜集的信息,對此分析進行預知、預測,這也是一種新的服務。”遠藤認為,用傳感器收集數據,并在短時間內發現數據之間的關系,這是NEC的強項。
他向記者描述了一個畫面。在工廠設備里裝上大量的傳感器,每一個單點傳感器體現這個地點的信息。傳感器與高速的網絡相連,實時進行大量的數據采集,并且進行信息分析,讓管理者了解工廠和設備的運行狀況。
這個描述聽起來相當熟悉,與GE所提倡的工業互聯網有異曲同工之妙。傳感器的信息需要通過無線網絡上傳,并進行大數據分析。NEC正在一步一步實現著遠藤的暢想。智能工廠就是NEC現在的核心發展戰略。
當前,全球互聯網正掀起新一輪創新和變革的浪潮,大數據、云計算等應用取得重大突破,互聯網跨界融合趨勢明顯,對傳統產業帶來革命n生、顛覆性影響。在這樣的背景下,以智能制造為抓手,發展新一代信息技術、高端裝備制造等新興產業,全面提升制造業產品、裝備、生產、管理和服務的智能化應用水平,也成為兩化深度融合的主攻方向。
此次會議的目的是為進一步促進自主知識產權軟件產品在制造業兩化融合中的深度應用,充分交流以智能制造為抓手的互聯網與工業融合發展現狀、問題和趨勢,有效引導企業以創新的理念推進兩化融合、推廣先進管理經驗、推動企業持續創新,全面提升行業、區域兩化融合水平,帶動傳統裝備制造業實現轉型升級,加快提升裝備制造業的整體水平和國際競爭力。
會上,淄博市人民政府市委常委莊鳴副市長向參會的領導和嘉賓表示了熱烈的歡迎。工信部信息化推進司產業信息化處王建偉處長,山東省經濟和信息化委員會李永華處長發表了重要講話。工信部兩化融合評估委員會專家、北京機械工業自動化研究所首席專家蔣明煒先生向與會嘉賓介紹了“新一輪工業革命與智能工廠”,并指出工業互聯網是繼工業革命、互聯網革命之后的第三場革命,構建智能制造、智能經營、智能設計、智能產品、智能決策五大系統是企業邁向智慧工廠的重要驅動力。北自所項目總監楊松發表了題為“制造業兩化融合解決方案
本屆工博會設置數控機床與金屬加工展、工業自動化展、新能源與電力電工展、信息與通信技術應用展、工業環保技術與設備展、機器人展、節能與新能源汽車展、科技創新展和航空航天技術展等9個專業展。九大專業展均瞄準《中國制造2025》戰略,聚焦制造業智能化升級。5天的展覽充分地展示了我國智能制造的最新成果、科技實力、創新趨勢,發展的戰略走向,工信部確定的2015年“智能制造”46個試點示范項目也集體亮相。我國業已形成了走向高端制造的廣泛的堅實的基礎,為實施《中國制造2025》準備了條件。
機器人,智能制造的好幫手
本屆展會人氣最旺的當屬機器人展區,走進展區,各式各樣的機械臂令人眼花繚亂。
會跳勁舞,能和太極高手互練推手,新松公司機器人的展臺前,幾個小小個頭、藍白相間的機器人被觀眾們團團圍住,這就是11月3日工博會上的新產品――柔性多關節機器人。這款柔性多關節機器人是國內首臺7自由度協作機器人,具備快速配置、牽引示教、視覺引導、碰撞檢測等功能,具備高負載及低成本的有力優勢,滿足用戶對于投資回報周期短及機器人產品安全性、靈活性及人機協作性方面的需求。它特別適用于布局緊湊、精準度高的柔性化生產線,滿足精密裝配、產品包裝、打磨、檢測、機床上下料等工業操作需要。相較于市場上出現的同類七自由度協作機器人產品,基于自主研發技術,新松七自由度協作機器人在負載或成本上都優于同類產品。不同于其他公司采用大量傳感器,該款機器人采用了獨創的“柔順系統”技術,讓機器人具有“看、聽、觸”等感知功能。會上,新松柔性多關節機器人巧妙地與舞臺演員互動表演了炫酷的機器人舞蹈以及柔美的中國太極等節目,將新品高靈活度、高精確度和高安全性的產品特征詮釋得淋漓盡致。這種高靈活度、精確度和安全性的產品特征,將開拓全新的工業生產方式,引領人機協作的發展。
還有工業機器人領域的老牌企業,ABB這次重點展出了面向不同行業的多款機器人自動化應用系統,包括人機協作裝配、IRB360高速分揀、IRB6700機器人智能拆碼垛、新一代大型機器人IRB6700的點焊應用、IRB120智能激光雕刻站、IRB1200雙機協同飛車工作站和IRB8700超柔性化白車身解決方案等10套機器人自動化解決方案。
除了這些,展會現場我們還能看到可以在高空進行涂裝作業的會爬墻的機器人;可以下水的機器人;可以拋光精細材料的機器人;可以做冰淇淋、沖咖啡的萌萌的機器人;還有可以翻轉車身的巨大機械手臂,也有進行手表機芯裝配的的愛普生機器人;可以下棋,可以舞龍……不禁讓人感慨:機器人似乎已經無所不能了。
事實上,近十年確實是機器人飛速發展的時期,尤其是工業機器人的運用,極大地改變了原有的生產制造模式。筆者從第四屆中國工業機器人高峰論壇上獲悉,2014年中國工業機器人銷售量達到45000臺,已超過日本成為全球最大的工業機器人市場,目前,隨著人力成本不斷上升,產業升級訴求日趨強烈,未來幾年中國工業機器人市場仍將保持20%-25%的年均增長率。據了解,中國機器人生產70%來自上海。
但從工業機器人使用密度來看,中國市場仍然擁有巨大的發展潛力。國際機器人聯合會數據顯示,2014年我國每萬名產業工人所擁有的機器人數量僅有36臺,低于世界平均水平(66臺),更是遠低于自動化程度較高的韓國(478臺)、日本(314臺)和德國(292臺)。而我國一些規模采用工業機器人的企業表示,使用工業機器人的成本正在逐年下降,正在接近一個關鍵的“拐點”,也就是將低于日益增長的人力資源成本。實際上,這個門檻在美國、日本和歐洲的汽車行業已經被跨過,使用機器人進行點焊的每小時成本為8美元,人工成本則是25美元。
一兩年前,提起機器人,人們腦海中最先出現的還是那些巨型機械手和超級計算機,前者拓展了人的肌肉能力,體現在高端裝備領域,實現了高負載、高精度;后者更是延伸了人腦,實現了高速度、高頻次的運算。但是機器人發展到今天,已經到了重新定義的時候,機器人不僅是高端裝備和人的肌肉能力的延伸,還有可能擁有人類的感知和思維,可以應用到更多領域,這成為現代機器人產業發展的新方向。 新松機器人總裁曲道奎博士表示:“未來機器人將成為人類的伙伴”。也就是說,在與IT技術、大數據、網絡、人工智能等深度結合后,機器人開始從機器走入“人”的時代,開始具有感知、思維和人的智慧,變得更加靈活、靈巧,具有更強的自主能力和環境適應能力。在智能制造的轉型升級中,機器人“能力”的提升,將使制造精度,制造成本,制造方式產生巨大的變化。
集成,直擊智能制造“最后一公里”
當然,使用機器人并不能代表智能制造的全部,只能說是一種體現。智能制造是一個高度協作的系統。實現智能制造,必須突破“集成”這道坎。而這又離不開互聯、數據、這樣的基礎,缺乏生產過程數據積累、設備間數據接口不統一,都是“集成”的障礙。
智能制造必須把設備、生產線、工廠、供應商、產品、客戶“互聯”在一起;當傳感器無處不在、智能設備無處不在、智能終端無處不在,也就意味著“數據”無處不在;而智能制造,必將是將無處不在的傳感器、嵌入式終端系統、智能控制系統、通信設施“集成”為一個智能網絡,使得人與人、人與機器,機器與機器,服務與服務之間能夠互聯,實現橫向、縱向、端對端的高度集成。這樣的集成,不再是簡單的自動化,而是可以依據海量的數據積累進行判斷,從而實現更柔性、更高效、更節能的生產制造。
在本次展會上,我們看到了大量的傳感設備、遠程監控設備、通信設備,而更引人矚目的是各種集成商,他們展示的整體解決方案,正突破一個個障礙,直擊智能制造的“最后一公里”。
黃河旋風全資子公司明匠智能在工博會上首發了“牛頓1.0”操作系統。據悉,該系統是基于ARM處理器和嵌入式實時操作系統的智能采集平臺,支持西門子、三菱、臺達等數十種PLC的采集,以及Fanuc、三菱、西門子840D等主流數控系統的數據采集,可將工業4.0項目的實施難度降低60%,維護成本降低90%;采用該系統,用戶只需簡單配置即可按意愿去采集想要的數據,通過智能執行制造系統(MES)算法處理,反作用于生產線,快速實現工業智能化生產。通俗說,原本孤立的各類設備,可以借此開始使用“同一種語言”,進而實現數據共享,協作。數據是智能制造的基礎,但我國很多制造業企業或是缺乏各類數據的積累,或是將各類數據孤立,無法通過數據對生產過程進行監控,更談不上預測,這有管理上的原因,也有技術以及設備的原因。通過信息化手段,建立統一的數據采集系統,打破管理壁壘,發揮基礎數據的作用,是實現智能制造的必經之路。
作為高校國企的華中數控,此次聯合勁勝精密演示了“智能化工廠”――3C鉆攻中心生產線。作為工信部2015智能制造試點示范項目之一,該項目將建成基于國產數控裝備、國產機器人、國產系統軟件的智能車間,并向整個3C行業進行推廣應用。公司介紹,參展的生產線采用華數608系列機器人,可實現四臺鉆攻中心之間的上下料工作,從而節約兩到三人的勞動力;基于國產化裝備,該系統具有投入成本相對較低、成本回收較快、系統維護便捷等優勢。據悉,該智能化生產線已裝配了勁勝精密的一個車間,并運行良好,未來將在珠三角及全國進行推廣、復制。資料顯示,華中數控還與大連機床合作,為其配套鉆攻中心數控系統數百套;并與比亞迪合作進行小批量試用。
ABB面向汽車制造行業的IRB8700超柔性化白車身解決方案,由IRB8700工業機器人、柔性可編程定位器、物料搬運導軌和機器人滾邊等通過平臺化、標準化模塊實現快速集成,能滿足多種車型在同一條生產線上組裝生產,幫助客戶以“柔性制造”滿足不斷加快的產品升級和千變萬化的市場需求。
西門子展示了實現工業生產過程數字化改造所需的四大支柱:數字化企業軟件套件、通訊解決方案、安全理念和解決方案以及數字化服務。一系列創新產品也亮相展臺,如控制元器件、伺服驅動系統和人機界面新品等。
觀察這些集成商,他們很多原本就是智能設備的制造商,我國出現從制造大國向制造強國轉型的契機,設備制造商也從制造轉向提供智能工廠建設或改造的整體解決方案,這一領域的蓬勃發展,必將印證和促進我國制造業的轉型升級。
越智能,越綠色
在智能制造引發廣泛關注的同時,本屆工博會的另一主題“綠色”也是中國制造業未來的重要發展方向。綠色發展,作為基本方針被寫進了《中國制造2025》,明確提出堅持把可持續發展作為建設制造強國的重要著力點,加強節能環保技術、工藝、裝備推廣應用,全面推行清潔生產。發展循環經濟,提高資源回收利用效率,構建綠色制造體系,走生態文明的發展道路。
各式各樣的新能源汽車聚集一堂,作為“綠色”主題的代表引發了關注。然而對于制造業而言,“綠色制造”和“智能制造”一樣代表了未來的方向。一直以來,由于“綠色制造”帶來成本增加的問題,削弱了企業對他的關注。但在今年的展會,我們不難發現,越是智能的生產線,也愈加“綠色”,幾乎每一個智能制造項目,都將能源利用率提升作為基本衡量指標,綠色制造正從增加成本走向提升效益。
本屆工博會上,寶鋼攜其“熱軋智能車間項目”參展,堪稱傳統制造業企業抓住智能制造機遇謀轉型的典范。據介紹,熱軋智能車間成功改造后,能源利用率提升5%,全自動軋鋼率提升6%,質量成本下降20%,勞動效率提升10%,實現更安全,更高效,更環保的綠色制造目標。
明匠智能展示了全國首條無人操控的柔性H型鋼焊接生產線,為國內鋼構行業發展提供了樣板模型。據悉,該條生產線能使生產效率提高20%以上,運營成本降低20%,產品研制周期縮短30%,產品不良品率降低30%,能源利用率提高10%。憑借接地氣的智能化工廠改造方案,明匠智能已成為美的、寶鋼、海爾、中國建筑等知名企業建立合作關系。
在本屆工博會上,有38個行業的46個智能制造試點示范項目進行集中展示。四川長虹通過互聯網實現消費者與工廠的直接對接。消費者可以按自身需求預先訂購產品,工廠根據后端數據進行匹配生產,真正實現批量個性化訂制。根據顧客需求訂制的產品,將意味著零庫存,全銷售,各種原材料的浪費被降到最低。
在智能制造的引領下,節能環保技術將被嵌入其中,可以極大提高制造業資源利用效率;大幅降低能耗、物耗和水耗水平。數據信息的完善,“物聯”的強化,將有利于實現產品全生命周期綠色管理,有利于構建高效、清潔、低碳、循環的綠色制造體系。
摘要企業在生產技術轉型期間,會充分的應用智能生產制造技術。文章針對傳統生產理念向智能生產理念轉型的方法進行分析,論述智能制造的理論與技術應用方法,幫助提升所生產設備的質量,并為企業所開展的生產建設計劃節約成本投入。
關鍵詞智能工廠智能制造企業轉型轉型路徑
第四次工業革命是網絡技術與先進制造技術的完美融合。無論是最先提出工業 4.0 的德國,還是致力發展工業因特網的美國,都把智慧生產與智慧工廠視為工業 4.0 時代的核心。
科學界曾在 20 世紀預言,智能機器人將在未來完全代替人類工作,高度數字化的無人化工廠會成為生產制造業的主流。然而,在以自動化生產為主的工業 3.0 時代,再高度自動化的生產設備也無法脫離工人的操作。隨著第四次工業革命的降臨,這個夢想將不再是科幻電影中的美好愿望,而變成活生生的現實。西門子智能工廠的落成,東莞無人化工廠的投產,都標志著工業4.0已經到來,你不改變等于等死,你改變等于找死!工業 4.0 時代的工廠將變得高度智能化,甚至連產品零組件也會獲得智能。智能生產線會根據產品零組件中事先輸入的需求信息,自動調節生產系統的配置,指揮各個機器設備制造出千變萬化的個性化訂制產品,這就是未來智慧生產與智慧工廠結合智能工廠的概況。
眾所周知,在德國,智慧生產被定義為數字化生產。工程師的繪圖技術在智能工廠中將變得不再那么重要。因為在數字化生產模式中,產品的設計研發、零組件制造、生產組裝,都是在同一個大數據平臺上完成。先研發,后生產的傳統制造節奏不會出現在智能工廠中,研發與生產幾乎是同步進行的數字化生產,已經不再需要紙本的設計圖。不用紙本設計圖的數字化生產模式,不僅節約大量紙張,也大幅壓縮產品的研制周期與上市時間。此外,這種智能生產模式讓工人的工作方式也產生很大的變化。在未來的智能工廠中,負責產品零組件裝配的工人無須再親自動手,他的工作臺上會有若干不同類型的零件盒,每當智能生產在線的自動引導小車運來某種待加工產品時,計算機就會從大數據平臺中擷取相關信息,生產線的智能傳感器會自動掃描待加工產品的條形碼。然后,該待加工產品會經過智能生產在線的數十個質量監測節點,被智慧機器人安裝上各種所需的零組件。工人的主要任務就是對產品加工流程進行視覺檢測。經過智能生產線的多次裝配與質量檢測后,加工完畢的成品就會被傳送到進行包裝的位置。
在工業3.0的自動化工廠中,產品的包裝與裝箱仍然未能完全脫離人工。但是,在工業 4.0 的智慧工廠里,這些工作都會由智能機器人來完成,機器人把裝好的產品用升降梯與傳送帶發往企業的物流中心。依照傳統的生產流程,要完成這一系列任務需要數十名,甚至上百名工人;而智慧工廠的工人不需要手工完成上述工作,其主要任務就是對產品加工、包裝、分配流程進行視覺檢測,監督智慧生產線的運作狀況,處理智能生產線的異常。一個人能達成過去上百人的生產效率,而且保持更好的產品質量,將操作失誤降到最低,這就是智能生產模式與智能工廠的魅力。網絡經濟的發展,讓全世界形成一股虛擬經濟與實體經濟跨界整合的潮流,這也對制造企業提出更高的要求:
首先,企業必須縮短產品上市的時間。網絡技術的發展,讓社會發展節奏不斷加快。在這種大環境下,更新速度成為各種企業克敵制勝的法寶。假如研發與生產周期還停留在原有水平的話,企業就會不敵產品更快上市的競爭對手。
其次,企業必須改變提高生產效率的方式。傳統工廠提高生產效率的辦法,主要是讓工人嚴格按照經過反復研究的標準化操作規范來作業,并且不時地加班。這種高投入、高耗能的工作方式,已經愈來愈難以提高工廠的生產效率。
最后,變幻莫測的個性化市場需求,促使生產制造流程必須具有更高的靈活性。立足于大量標準化生產的流水生產線,是第二次工業革命最重要的發明之一,這使得人類的工業制造水平大幅提升。盡管第三次工業革命催生自動化生產線、數控工具機、彈性生產線,但大量標準化生產依然是制造業的主要生產模式。隨著個性化消費日益成為市場主流,生產大量、多種類的個性化訂制產品將成為制造企業的主要任務。這就要求生產制造流程必須具有高靈活性,以適應個性化生產的要求。
融合虛擬生產與現實生產的智能工廠,就是被市場需求新形勢催生而出的。以網絡化生產與數字化制造為特征的智能制造模式,正在成為決定企業發展成敗的關鍵。企業要贏得未來,要有超前意識和思維,緊跟發展趨勢,提前布局好發展方向;使企業轉型升級成功實現。
智能工廠的運作,無法脫離創新的軟件與強大的硬件,其中最重要的就是產品生命周期軟件。產品生命周期包含最初的方案設計、技術測試、生產規劃,以及流水在線的加工組裝、外形包裝、裝箱等環節。產品經過物流配送到最終使用者手上時,才算完成一個周期。隨著工業 4.0 體系的進一步完善,產品生命周期甚至會延續到產品報廢回收的階段。
從根本上來說,工業 4.0 策略之所以會把智慧生產與智慧工廠視為核心發展內容,是為了在生產者與最終使用者之間建立直接聯系。若想要實現這個目標,制造業就需要在三個層面上努力轉型升級:
第一,建立靈活的生產信息管理網絡。所謂靈活的生產信息網絡,指的是融入先進網絡技術的個性化生產體系。美國的工業因特網就是以此為重點研究對象。傳統的 C2B(Customer to Business,顧客對企業)商業模式是先下訂單再生產。物聯網發展成熟時,消費者與工廠的智慧生產線就可以透過同一個大數據平臺實現直接鏈接。例如,在工業 4.0 時代的智慧工廠里,消費者可以對房子裝修、廚房定制等產品進行客制化預訂。從提出需求開始,智能網絡能隨時把生產商的信息傳達給最終用戶,最終使用者也可以借助虛擬可視化等技術參觀智慧工廠的模擬生產,見證靈活高效率的智能生產流程。智慧工廠已經能做到自主生產,省去工廠管理階層、研發部門、生產部門開會協調工作的環節。如此一來,消費者就能更快、更便宜地獲得自己想要的個性化產品。
第二,工業大數據的運用將為制造業帶來巨大的商機。工業大數據的價值主要體現在三個方面:首先,大數據技術能提高工廠的能源利用率;其次,大數據技術讓工業設備的維護效率提高,又能實現質量的突破;最后,大數據可以優化生產流程,并簡化營運管理方式。例如,智能工廠可以在工業大數據的幫助下制造出智能汽車引擎。智能汽車引擎上安裝多種微型智慧傳感器,這些傳感器會自動搜集汽車在行駛狀態下的各種數據。智能傳感器與智能工廠的工業大數據平臺保持聯網狀態,可以實時將搜集的數據傳輸到大數據中心。大數據中心的智能軟件分析系統可以自動對汽車運行狀況進行精確檢測,甚至預測汽車在未來可能發生的故障,從而增加汽車安全性與智能引擎使用的壽命。
第三,智能機器人與智能生產線將被制造企業廣泛應用。西門子曾在 2014 年德國漢諾威工業博覽會上展出新研發的智慧生產線。在圍觀觀眾的贊嘆聲中,兩個智慧庫卡(Kuka)機器人進行完美協作,熟練地裝配福斯第七代 Golf 汽車的車門。特斯拉的機器人工廠,海爾的定制化工廠,雙臂機器人應用,等等,機器人與智能生產線已經密不可分。兩者正向更柔性生產和接近人類動作方向發展。
智能機器人最令人心醉的并不是精準快捷的裝配技術,而是可以實現 M2M 模式的機器對話。智能生產線將人、機器、信息融為一體,其中最主要的是機器與機器之間的溝通交流和信息傳遞。假如前一個智能機器人加快速度,后一個智能機器人就會自動收到前者發送的信息。如此一來,兩個機器人即可靈活而有默契地改變工作內容。前幾分鐘自動安裝車門,后幾分鐘變成合作安裝方向盤,并且噴漆。這種立足于機器談話的智慧生產,是對工業 3.0 自動化生產的跨越式升級。
由此可見,工業 4.0 時代的智能化生產模式,將為人類的生產與生活帶來前所未有的巨大變化。例如,生產在線的工人將會愈來愈少,可以相互溝通的智慧工業機器人愈來愈多。截至目前為止,全球制造業里的工人與機器人比例還遠遠未能達到無人化工廠的標準。日本工廠平均每一萬名工人占有 306 個機器人,這是全世界的最高紀錄,相較之下,韓國工廠只有 287 個,德國工廠 253 個,美國工廠 130 個,而中國工廠僅有 21 個。從這個角度來看,工業 3.0 時代的自動化生產尚未完全讓制造業擺脫人海戰術。特別是擁有世界工廠之稱的我國,對工業機器人的需求十分迫切。可以想象,當機器人超過人類人數時,那時產品價格是最低。企業才會源源不斷地獲得社會價值。
拿破侖因拒絕了富爾頓用鐵造船的建議,認為用鐵造船是天方夜譚,致使強大的拿破侖帝國如曇花一現。
曾經的諾基亞、摩托羅拉也因不能與時俱進而無法重鑄昔日的輝煌。
……
時勢造英雄,一場技術革命的發生會造就一個企業、也會毀滅一個企業,特別在一個特定環境下,如果固步自封只能自取滅亡。當前,中國宏觀經濟持續疲軟,作為國民經濟支柱的食品工業發展增速也隨之減緩,同時近年來食品安全事件頻發,企業發展及品牌建設也遭到了前所未有的挑戰。可見,整個行業的轉型升級迫在眉睫。隨著國家戰略“中國制造2025”的出臺,以及被稱為史上最嚴的新《食品安全法》的實施,促進“產業轉型”、實現“節能增效”、保障“食品安全”已經成為企業、行業乃至全社會密切關注的話題。2015年12月10日,全球能效管理和自動化領域專家施耐德電氣在廈門舉辦2015食品飲料與生命科學行業創新峰會。本次峰會探討了在新的背景下,中國食品工業未來發展前景。
時勢下的智慧工廠
施耐德電氣食品飲料行業全球業務總裁Mike Jamieson針對全球食品和飲料產業現狀,向大家分析了行業的機遇和挑戰。他認為,在當前全球人口總量增加、食品需求井噴式增長,以及供應鏈體系越來越復雜、環境污染日益嚴重的背景下,實現安全高效、可追溯且可持續的發展運營是全球食品飲料行業的共同訴求。同時,他介紹了施耐德電氣是如何通過改變消費方式、優化工業流程、實現多樣化的整體布局和市場策略,來最終達到提高產品質量,保障食藥安全的目的。
施耐德電氣全球解決方案事業部食品飲料行業總監何曉柯在接受采訪時講道:“中國經濟在2013年進入新常態發展模式,在2013年之前中國經濟靠投資、消費、凈出口三駕馬車的拉動使GDP的增大達到兩位數,現在這三駕馬車的動力越來越小,要使中國經濟繼續健康發展就需要新的增長方式作為支撐,而新的經濟拉動方式就是技術革新,很多發達國家的經濟增長方式反復驗證這一點。當傳統的經濟增長模式出現問題的時候,采用新技術能成為經濟增長的一個強心針,將它比喻成強心劑不是說馬上可以為社會帶來大規模的經濟效益,而是它會讓整個生態系統變得簡單。雖然中國經濟在下滑,但食品飲料行業今年的增速仍為8%~9%。食品行業是與人們生活息息相關的行業,在城鎮化、老齡化不斷加快的背景下該行業會持續增長,而且二孩政策的出臺也將會增加更多的人,社會也需要更多的食物。但這并不意味著每個企業都可以盈利,因為一些產能、管理理念落后的自然會被淘汰掉,這是優勝劣汰的過程,也是產業升級的過程。”
埃森哲大中華區副總裁李曉東出席峰會并表示:“中國制造業正面臨著從2.0向4.0的巨大轉變,要實現智能制造,就需要通過‘產品+服務’的混合模式實現業務創新,同時將服務融入產品研發,以智能技術推動創新,將產品及運營全面數字化,從而實現轉型升級。”
別人在變,你不得不變
建立智慧工廠的過程是一個企業生產方式轉變的過程,這個過程對于企業的員工以及高層領導來說是一個巨大的挑戰,而智慧工廠的實施更是一個緩慢的過程,在此過程中企業要犧牲很多眼前的利益,能否把握現實利益與長遠利益的關系,將智慧工廠實施并堅持下去,對于企業來說至關重要,可見企業要建立智慧工廠必須有全局和長遠的意識。“有些企業覺得現在的工廠挺好,盈利也不錯,不需要建立智慧工廠,那么他們是否知道外面發生了什么變化?競爭對手發生了什么變化?消費者的需求又發生了什么變化?今天可能他們工廠在同行業中處于領先的地位,但如果今天、明天不改進,后天可能就會被別人超越。”何曉柯在采訪中說道。
何曉柯接著介紹道:“施耐德電氣不會比飲料企業更了解飲料的生產工藝,我們幫助他們的是怎樣用好、管理好設備,這是我們更擅長的事情。施耐德電氣全球解決方案事業部從以前的一個部門成為現在的一個大團隊,與客戶一起一步步驗證了我們當初很多前瞻性的想法。在與他們合作的過程中我們了解到國內很多企業都是在低頭看路,而沒有抬頭看天,而施耐德電氣則是在一邊抬頭看天,一邊低頭看路,在合作的過程中來幫助企業‘看’的更遠,而智慧工廠正是施耐德看到的明天。智慧工廠最終是什么樣子沒有人能講清楚,因為只要技術在改進,智慧工廠就不會有盡頭,而我們所做的是用當前最先進的智能化技術為客戶打造成最先進的工廠,與客戶一起向前走,共同探索智慧工廠的未來。”
施耐德電氣曾幫助一個客戶在國內建立一個工廠,這個工廠從選址到建成處處都有施耐德電氣的身影。選址時,施耐德電氣幫助客戶考察中國各個省的經濟發展情況,施耐德電氣把中國看成了一個世界,把中國每個省看成一個“國家”,然后將各個省的GDP和其他國家的GDP進行比較,這樣將中國各個省、甚至各個大城市的GDP情況直觀地呈現給了客戶,客戶在了解之后非常震撼。接下來施耐德電氣幫助客戶進行了一系列市場調研并咨詢一些專業人士,和客戶一起與當地政府、開發商接觸洽談,然后幫助客戶選址并做工廠基礎性設計,包括所有電氣設備、自動化設備等的選擇、安裝、使用等,到最后工廠建成,施耐德電氣都在全程參與。現如今,該工廠仍然有兩位施耐德電氣的工程師,這兩名工程師幫助他們管理生產線,維修生產過程中出現的問題,同時保證他們的生產線不斷改進,時時處于領先的地位。此外,施耐德電氣還為客戶的質量體系提供信息化工具,為他們提供KPI分析結果。
智慧工廠的構成
在采訪中何曉柯介紹了施耐德電氣在相關行業的集成化解決方案。該方案融合了集成化管理平臺、過程和機器管理、電力管理、樓宇管理、關鍵電源管 理等五大領域的前沿技術和專業經驗,施耐德電氣將幫助客戶實現“從生產到規劃”的全管理層可視化,并實現智能制造。同時,借助卓越制造、精益能效、高級服務、智造信息化等解決方案,并憑借在智慧工廠、世界級制造WCM、GMP驗證等領域的咨詢服務,施耐德電氣將為工廠提供涵蓋全生命周期的整體解決方案,并最終幫助客戶提高生產效率,降低能源消耗,促進食品安全,保障工廠可靠運行,實現世界級制造工廠。
何曉柯表示:“中國食品工業面臨換擋降速、利潤放緩的新常態時期,中國食品工業在全球市場的失位也迫使行業開始修復、調整、升級。互聯網+時代,IT技術和大數據服務手段緊密結合使‘智能制造’得以真正運用到企業生產、運營中。作為全球能效管理和自動化領域的專家,施耐德電氣圍繞‘智慧工廠’助力食品企業彎道超車,智勝未來”。
新北人有新格局
作為我國印刷機械行業的龍頭企業,北人集團公司成立60多年來,為我國印刷裝備業立下過汗馬功勞。隨著我國印刷業發展進入轉型期,北人集團公司也于2012年開始了持續調整、轉型發展的步伐,并逐漸步入全新的發展階段。
“我們提出了‘構建新北人,實現新發展’的戰略,將逐步實現從傳統印機向數字印機的轉型升級,向智能機器人產業的轉型升級,向科技文化產業的轉型升級。” 北人集團公司黨委書記、董事長張培武說。
1.向數字印機轉型升級
從2013年開始,北人集團公司在數字印刷上持續發力,一方面推出了自行研發的數字印刷設備,一方面與惠普公司建立戰略合作伙伴關系,成為惠普數字印刷機在中國的。雙方充分發揮各自在行業資源和運營方面的優勢,共同推進中國數字印刷技術的發展。
同時,北人集團公司還積極致力于傳統印刷設備的數字化、智能化轉型升級。2014年,北人集團公司成立了印刷智能工廠分公司;陜西北人成立了印刷智能工廠事業部,全面進行面向書刊出版、包裝領域印刷智能工廠解決方案的建設。
2.向智能機器人產業轉型升級
智能機器人產業是北人集團公司的重要轉型方向。目前北人集團公司已經全方位、成體系地進入了這一產業。
其中最值得一提的是,利用北人集團公司原有場地開發建設的“亦創智能機器人創新園”。目前該創新園已初具規模,并圍繞智能機器人搭建了九大平臺:研發創新平臺、展示平臺、交易平臺、試驗檢測平臺、產業合作平臺、投融資平臺、運營管理平臺、教育培訓平臺、眾創空間孵化器。近來備受矚目的2016世界機器人大會,就是在該創新園的展示平臺――“亦創國際會展中心”舉辦的,參觀人數達25萬人次,創下歷史記錄。該會展中心總面積近9萬平方米,將成為世界機器人大會的永久會址。
此外,北人集團公司還成立了北人合心機器人技術公司,進行機器人系統集成工作。在2016世界機器人大會上,該公司已有幾款產品亮相。
北人集團公司旗下的北人增材制造有限責任公司,則進軍3D打印領域,專攻航空航天領域的金屬3D打印。目前該公司已經推出了兩款新產品。
3.向科技文化產業轉型升級
在向科技文化產業轉型升級方面,北人集團公司成立了以戶外為主題的北人B9戶外文化產業園,該產業園在業界極具影響力。此外,北人集團公司還將在北京市通州區建立體育科技園,向體育產業發力。
“北人集團公司已經從單一的產品經營者轉變成為資源運營家,從單純的企業經營者升級為高端產業要素的聚集者和組織者。在‘十三五’期間,北人集團公司將成為一個市場化、現代化、國際化的產業集團。”張培武說。
印刷是北人之根,亦是北人之魂
在2016中國印刷論壇暨第十六屆亞太印刷論壇上,王巖鑌司長曾說:“印刷業是一個永不衰敗的產業。”扎根印刷業的北人集團公司,對這句話感觸極深。目前印刷業正處在轉型升級的關鍵時期,“作為中國印機業的奠基者和領軍者,北人的根在印刷業,魂在印刷業。我們要做印刷業產業發展新方向的先行者和推動者。”張培武說。
1.由設備商向智能化解決方案服務商轉型
新時期,北人相信“智能引領未來”,在印刷業亦是如此。“以往,我們常向印刷企業介紹膠印機的性能表現。但現在,我們很少去談具體的設備,而是要與印刷企業的朋友們一起探討,如何通過一套合適的智能化解決方案,讓印刷企業的生產效率更高、管理水平更高、用工更少……并與印刷企業一起,共同推動方案的落地。”北人集團公司總經理陳邦設如是說。
目前北人集團公司的智能印刷工廠建設并非停留在理論層面,在北人集團智能系統分公司的智能印刷工廠演示車間,數百人已經見證未來智能印刷工廠的生產實景。
據了解,一條從印刷到裝訂的書刊生產線,原來需要20名工人,進行智能化改造后,只需要7名工人;生產效率可由原來的7000本/時提高到12000本/時。以一家中型書刊印刷企業為例,經過改造后,年產能可從37萬令提高到50萬令,印刷企業總人數可從360人縮減為215人,總減員率達40.28%,一年可節約人工成本800萬~1000萬元。
2.主攻包裝和出版兩大市場
目前,北人集團公司正以智能印刷工廠作為目標,圍繞包裝和出版兩大市場來研發產品、開發軟件,提供綠色、高效、智能化的解決方案,提升整體裝備水平,拓展服務范圍。
在出版市場,北人集團公司將對印刷設備進行智能化升級;開發新的書刊印刷機;開展印后設備智能化功能的研發工作;開發新的數字印后設備;開發生產、倉儲、MES管理軟件,全面推進書刊出版智能印刷工廠的建設。
北京機械工業自動化研究所是以推廣和發展制造業綜合自動化技術及智能制造技術為目標的多專業綜合性高新技術研究所,致力于工業智能化單元、系統集成及其相關配套技術的開發和應用。主要研究領域有:制造業信息化ERP、企業計算機綜合應用軟件,包括計算機輔助企業管理系統(MIS)、計算機輔助設計和制造(CAD/CAM);自動控制與應用工程,包括系統與集成、網絡與通訊、制造過程控制與管理、柔性制造系統、車間級物流系統、自動化立體倉庫、物流技術和自動檢測;工業機器人與人工智能應用工程;機電一體化非標設備的研制和應用工程。
記者:北自所成功實施了很多制造業物流項目。以你們的經驗,制造企業在什么情況下會考慮做物流系統的優化或改善?
匡永江:對于制造企業來說,制造是主業,物流是輔的工作,它的作用是助生產一臂之力。因此,很多制造企業都是在生產技術改造的過程中,“發現”了物流升級優化的需求。以我們曾經實施過的一個項目――某大型板材加工企業生產物流系統為例:該公司由于引進了先進的自動化生產設備,機床能夠24小時不間斷無人生產,但是原有的生產物流系統不是全自動系統,無法匹配高效的自動化生產,制約了生產效率的提高。我們的解決方案是配合生產需要,在生產車間設立自動倉庫系統,與自動化的生產機床對接實現按需自動上下料和信息管理。這樣就滿足了該公司24小時不間斷無人生產的需求,使生產效率大幅提高。
除了被動地改善物流外,制造企業,尤其是一些行業龍頭企業,在新建工廠時往往傾向最先進的生產系統,包括物流系統,以保持和擴大自己的競爭優勢。例如我們的一個客戶,是一家知名的家具生產企業,致力于打造全球知名的品牌。他們在國內外、行業內外調研了好幾年,最后下決心建設一個全新的、先進的智能工廠。新工廠具有鮮明的“智能制造,按需生產”的特點:生產從客戶需求開始人手,根據客戶的房型設計產品,然后客戶可以按照房型選擇該公司的成熟產品模塊,并形成最終方案,工廠定制生產家具。而且整個生產過程實現了不許動、不落地、不返修高效生產。我們給該公司做的生產物流系統規劃和建設,具體包括WMS、WCS、智能堆垛機、AGV、RGV、全自動輸送線、貨架等等。
總結來講,制造業物流就是把各個生產環節串聯起來,物流系統與生產線、生產節拍緊密配合,各種先進的物流裝備都是這個綜合性大系統的重要組成部分,在先進的信息管理系統的統一指揮下實現高效生產。只有物流合理順暢,才能提升整個工廠的運作效率和管理水平。如果物流不順暢,就會影響生產。
記者:制造企業物流系統改善項目的難點是什么?需要注意的關鍵點有哪些?
匡永江:相比較其他行業的物流建設,制造業物流建設更加復雜,因為制造業包含很多不同的子行業,而且各具特點。這也造成了不同的制造業物流系統都有一些自己的獨特性。
從制造方式來分,制造業可分為流程制造業和離散制造業。流程制造業的典型行業如化工業,這種制造的特點是生產與物流融為一體,連續生產必然要求物料配送是連續進行。而且這個行業一般都是高度自動化生產,在生產車間建設規劃時,需對生產和物料配送規劃得十分充分、到位。因此,這類制造業的物流反而是成熟、清晰的,并沒有太大的實施難度。
對于離散制造業,還可細分為產品生產量大的制造業和產品生產量小的制造業。生產量大的典型代表如汽車制造行業、家電制造行業。這些行業由于長期的發展,已經形成成熟的生產模式、物流組織模式,是自動化程度較高的流水線生產。因此,這些行業的物流體系也有了很多成熟的、可借鑒的模式。而對于一些單品產量很少的制造行業,如重型機械加工,這種行業的流程、工藝都十分復雜,而且很多大型或超大型裝備的制造還涉及國家的經濟安全和軍事安全等因素,技術領先的國家往往封鎖技術的外泄,因此我們也很難有借鑒、模仿的機會。這都造成這類型制造業物流規劃和實施的難度很大,很多時候需要專門立項研究。
制造業物流從制造生產的流程上來分,還可分為生產(線邊)物流和通用物流兩大部分。制造企業的通用物流建設,也就是建設用于存儲原材料、輔料、成品的倉庫,和其他行業的倉庫建設大同小異,因此也是比較容易規劃和實施的。
比較難的部分是生產(線邊)物流的規劃和實施。不管是全新工廠的生產物流系統建設,還是改造項目的物流優化和改善,都和生產工藝緊密結合,首先要做好工藝分析,按照生產流程先規劃設計物流動線,再考慮生產設備布局,采用正確的步驟是非常重要的。但是多數國內制造企業對物流并不了解,因此往往先建工廠,購進設備,再考慮物流。這就造成物流系統建設面臨很多限制條件,難以做到最優。這是很令人遺憾的。
記者:您認為造成我國制造企業生產物流系統建設存在問題的主要原因有哪些?如何破解?北自所的優勢在哪里?
匡永江:由于我國原有體制的原因,制造企業在建設項目的時候,都是要找各自行業的設計院去做上廠的設計規劃。對于這些設計院來說,設計規劃的重點不是物流,他們首先會去考慮廠房(土建)和生產工藝等,由于缺少規劃意識,物流規劃也是他們的弱項。我國長期以來制造業物流水平比較低,和這方面有一定關系。現在各個設計院對物流規劃設計的重視程度也在不斷提高,而且隨著項目的增多也取得了很多經驗。但是已經建成的工廠由于企業經營或者市場情況發生了變化,很多都需要進行物流升級優化。
因此我最近就在考慮,北自所能否與設計院強強聯合,把物流規劃設計納入設計院的業務范疇,共同提高制造企業物流系統設計建設的能力。其實在國際上,物流規劃設計通常由專業的物流咨詢公司完成。但是我認為,設計院相比咨詢公司的優勢是有設計能力,能把概念細化和落地。如果我們能夠實現優勢互補,就更能滿足客戶的需求,我們就更有競爭力。
其實在制造業物流領域,北自所還是有一定優勢的。首先,我們有深厚的底蘊。北自所創建于1954年,是原機械工業部直屬的綜合性科研機構,是國內最早從事自動化物流系統集成和自動化立體庫建設的單位,國家科技部指定的全國推廣應用物流倉儲技術依托單位。其次,由于制造業物流與生產工藝、流程管理等密切相關,因此綜合能力很重要,而北自所在這方面有優勢。我們致力于制造領域自動化、信息化、智能化技術的創新、研究、開發和應用,為客戶提供包括開發、設計、制造、安裝及服務的整體解決方案。北自所擁有ERP、MES、物流、裝配線等一系列項目實施的能力。這就是我們的綜合優勢。
記者:請您結合典型案例分析一下北自所是如何幫助制造企業優化物流系統的。
匡永江:我們通過對一些行業生產工藝的透徹研究和分析,研發出適合該領域生產特點的物流自動化系統,構建了全新的物流運作模式,大幅提高了企業的生產效率。
我們有很多成功的制造業物流案例。如我們為紡織行業開發的“全自動落絲系統”,由自動落絲機、輔助運轉設備、機器人、設備運行調度和信息管理子系統組成,采用了激光定位技術、激光安全防護技術、現場總線技術、無線以太網絡技術、計算機信息技術和設備調度優化算法。該系統的主要功能為:自動落絲機與卷繞機自動對接后完成自動落絲,并將絲餅暫存于車體中心棒上,絲餅隨自動落絲機運行送往平衡間,并轉運到輔助運轉設備上,再由機器人直接抓取并放置在絲車空掛架上。該系統以機械化設備完全替代人工實現落絲、裝車和轉運自動化作業,能夠滿足同時多品種生產按單一品種裝車的需求,并自動完成絲餅產品信息的跟蹤及標簽打印。這套系統符合制造業“機器換人”的發展方向,為紡織企業減少勞動力人數,降低生產成本,提高產品質量,帶動了企業的技術進步,提高了企業的國際競爭力。該系統達到國際先進水平,獲得多項國家專利,成功入選2015年度中國十大紡織科學新聞。
記者:制造企業實施物流系統改善項目能收獲哪些益處?
匡永江:從以上案例可以看出,一個成功的物流優化實施項目,給制造企業帶來的變化是巨大的,不僅體現在直接的經濟效益上,還能改善企業的現場環境,提升企業形象,甚至解決很多管理上的難題。例如我們實施過的另一個案例,某電氣開關生產企業,之前的物料配送和管理模式粗放,物料管理部門使用叉車為生產部門配送生產備件,配送時間和配送數量都不能做到精準。這使得兩個部門經常為零部件賬物不符而發生矛盾。該企業實施了物流優化項目,用AGV配合生產節拍實現物料的精準配送,不僅以上問題迎刃而解,還帶來很多附加效益。首先,物流運作模式改變了,AGV配送物料取代了叉車作業,減少了人力,也更加安全可靠。其次,原先叉車送料單批次數量巨大,大量用不完的零件堆到生產線邊,管理混亂,現在是需要多少送多少,生產線邊更干凈,物料管理不混亂。還有,按照生產計劃把必要的零部件送過去,不用的儲存在庫里,物料賬目清楚,而且賬目與貨物存放位置對應上了,可以清楚掌握物料消耗情況,減少重復采購造成的物料積壓和倉位占用,也減少了資金占用。