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【智能制造】建设智能工厂的十个路径方向

日期: 2021-08-27
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其实,工业智能化也好,智能工厂也好,都有自己的实施条件和路径,没有捷径可走,行业不同、企业不同,道路都会不同。


一般来讲,以下十个路径方向是中国工业从制造迈向智造的必经之路,只不过对于不同的行业和不同的企业来说,由于市场需求模式不同、产品工艺不同、管理基础不同等,侧重点有所不同而已,但你总能从中找出几条通往工业智能化的可行之路。


01精益化



精益生产,最早就是面向多品种小批量的个性化需求而设计的,其两大支柱就是“准时化”与“智能自动化”。


至今为止,精益已经演变为一种涉及营销、研发、供应链、生产、流程乃至创业的全价值链的精益管理理念和方法,带动了全球产业的转型,从制造业到服务业,她所追求的“创造价值消除浪费”的思想、方法和工具促进了生产资源的优化配置,获得质量、效率和反应速度的快速提升。


根据企业的经验,只要企业坚持做下去,大部分都能获得50%甚至更高的提升空间。遗憾的是,精益在中国的大部分企业中并未得到有效实施,他们大多只是口头上说说,因为急功近利以及缺乏导入经验方法等,无法坚持下来半途而废。


工业智能化不可能建立在这种低效的生产模式之上,精益是必须要走的第一步,而且是投资回报最高的一条路径。因为精益几乎不需要企业做出额外的投资,只是在现有基础上重新配置生产资源就可以获得超出想象的回报。


精益的成功实施并不难,关键在于领导的决心与管理层观念的转变。


02标准化



标准化是自动化的基础,也是工业智能化的前提。


国内企业感叹汽车行业的自动化程度之高,为何汽车这么复杂的产品都可以,而家电这种简单产品却不行,一个重要原因就是标准化。


汽车行业普遍采取的共用平台、通用零部件等策略极大地降低了产品成本。通过将原来的根据整车进行零部件生产改为根据零部件进行整车生产的方法,也就是说标准化的零部件实现批量生产,成功降低成本。


标准化当然也还包括标准化的作业流程和作业方式,有了标准化,自动化才能据此开发出来,比如自动焊接,自动装配,假设零部件千变万化,作业方式也不固定,自动化将很难实现,即使实现成本也很高。


03模块化


汽车和电脑是最早实现模块化的行业,从模块化设计、模块化采购到模块化生产,模块化也是工业智能化能否实现低成本满足个性化消费的关键所在。如果一旦实现,真正意义上个性化的产品将成为可能,比如手机,每个人的手机都可以独一无二,人们可以像拼装积木一样任意组合自己中意的手机。


模块化降低了从设计、采购到生产的复杂程度,标准化的接口和连接方式增加了通用性,降低了制造成本与周期,自动化生产、物流与信息沟通更加容易实现。如以前每个手机品牌的充电器都不同,一换手机全都扔掉,造成很大浪费,现在有了改进。


模块化实施起来相对较难,涉及到行业与企业标准,需要上下游企业共同参与,这是一项长期的工作,所以相互间构建精益的战略合作伙伴关系尤为重要。


04自动化


自动化是工业智能化中谈论得最多的,很多地方政府和企业形象地把其称之为“机器换人”,也做了不断的尝试,有成功也有失败。


企业可以通过自主创新,将原来原材料处理的离散型加工方式进行集成,把原来独立的工序通过自动化生产线连接在一起,实行精益式的连续生产,消除了中间环节的上下料、储存和搬运,生产速度和生产效率将提高。


自动化与信息化是实现工业智能化投资最大的部分。企业在做自动化改造前千万要慎重,为什么要升级自动化?投资回报率是多少?自动化设备可靠性怎样?有何风险?能适应产品的升级换代吗?一定要想清楚,否则成本不降反升。


随着技术的进步和人力成本的提高,自动化是个不可逆转的趋势。对于不同的行业不同的企业,有的有成熟的自动化方案,有的则没有,企业需要结合自身情况来规划自动化方向。


05服务化


中国目前拥有超过6亿的网民,7亿台智能终端,移动互联网的蓬勃发展加速了从制造向服务的转型。美国倡导的“工业互联网”将人、数据和机器连接起来,形成开放而全球化的工业网络,其内涵已经超越制造过程以及制造业本身,跨越产品生命周期的整个价值链,涵盖航空、能源、交通、医疗等更多工业领域。


此外,制造企业还可以通过设备的联网数据监测、分析和改善设备的设计与制造,提高产品可靠性和效率。


当然行业不同产品不同,可服务的内容也千差万别,互联网+模式下,传统企业需要不断创新商业模式找到一款适合自己的服务方式来打动客户。


06个性化


过去30年,市场商品种类急剧膨胀了几十、上百倍,个性化消费的时代,每个人都可以拥有自己的博客、微博、微信等,传播自己的声音。


高品质、低成本的个性化实现首先取决于你的精益生产水平,也就是精益所倡导的“价值来自真正的顾客需求的拉动”。个性化实现其次取决于你的标准化和模块化的设计。高速发展的互联网等信息技术为其提供了支持,使得个性化实现变得容易。


就现阶段来说,个性化还是有限条件的个性化,无法做到完全的个性化,不管是汽车、电脑、手机还是服装等商品,个性化都是在一定范围内选择。


每个企业需要根据自己的精益化水平、标准化/模块化水平以及信息化水平来决定自己的个性化模式,并不是越个性化越好,它建立在一定的实施条件基础之上。也许未来3D打印和人工智能的发展能够为完全的个性化提供一种可能。


07生态化


企业的竞争正在从单个企业之间逐渐向供应链之间乃至生态系统之间的竞争转变。凯文.凯利在《失控》中写道:“大企业之间的结盟大潮,尤其在信息和网络产业当中,是世界经济日益增长的共同进化的又一个侧面,与其吃掉对手或与之竞争,不如结成同盟——共生共栖…… 控制的未来是:伙伴关系、协同控制、人机混合控制,人类与我们的创造物一起共享控制权。”


08全球化


在世界互联互通的今天,当你的企业做到一定规模,需要考虑全球化来配置资源,以提高效率降低成本。全球化资源包括市场资源、设计资源、采购资源和生产资源。


我国的“一带一路”战略就是寻找全球化的市场资源,输出我们的富余产能包括高铁技术等。设计资源则是在国外设立研发技术中心,开发贴近本土的产品或者弥补国内设计能力的不足,还可以形成全球24小时不间断产品开发,以缩短研发周期。


采购和生产资源是寻求品质更佳、成本更低的全球物资供应地,除了考虑采购和制造单价外,还需要考虑运输成本增加、供应链复杂化、供应链可视化、交货周期拉长、更高的库存、环保碳排放、质量稳定性、当地劳工政策以及汇率波动等问题。


09数字化


数字化跟信息化密切相关,与自动化一样,这是工业智能化转型投资最大的一块。随着信息技术的日新月异,一切皆可数字化,从人、产品到设备,实现万物相连。


产品可以通过PLM/ERP软件,从产品开发设计、物料采购到生产交付全过程实现数字化,每一张产品图纸、每一个物料信息、每一个生产工艺都被数字化连接在一起。


设备可以通过PLC、传感器等将运行数据传给MES、互联网等网络,所以GE可以通过飞机引擎传回的数据分析优化其运行参数降低燃油成本,谷歌可以实现汽车的无人驾驶。


这意味着在“工业4.0”时代,第一次有可能将资源、信息、物品和人通过数字化进行互联互通!这种沟通包括人与人、人与产品、人与机器、产品与机器、机器与机器之间的信息交换。


每个行业特征与企业基础不同,实现数字化的先后顺序也就不同。我认为对于那些流程型的制造行业,因为他们的制造模式大部分工序已经连接起来,并且自动化程度高,一些设备数据已经可以自动采集,数字化的难度相对较小。


而对于离散型的制造行业如机械装备、纺织服装、电子电器、家居用品等,由于制造工序、零部件都很分散,而且数量庞大,想实现连接确实困难,即使实现成本也会非常大。对于这些行业的可行做法是不要一步到位,逐步实现。先应用精益的连续生产技术将主要工序和物料相连。


由于技术的不成熟与投资的巨大,每个企业需要权衡导入的时机,同自动化一样,综合考虑投资回报、系统可靠性、信息安全风险、人才储备等问题。


10智能化


智能化包含两个含义,一个是产品的智能化,另一个是制造过程的智能化。


首先说说产品的智能化。与消费品的智能化相比,工业品的智能化其实更为迫切。所有设备都需要加入智能控制模块,进行加工数据的自动采集、分析和控制,配备标准数据接口,可与企业MES系统或其他信息系统连接,这些工业大数据经过智能软件系统的运算分析将帮助提高运营效率,减少故障,降低能耗。


制造过程的智能化更加复杂,你需要完成以上所说的精益化、标准化、模块化、自动化以及数字化的转变,自动化与数字化的投资也会很大。


中国制造已经走过了30年的高速发展,成为世界第一制造大国,但真正能拿出去的世界级产品很少。未来30年,中国制造需要从重速度轻质量转变为重质量轻速度,需要在以上十大领域进行持续创新,从商业模式、技术以及管理方面实现向中国智造的转型


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