信息通信技術和制造業的結合是新一輪工業革命的觸發點,智能制造已成為新一輪產業競爭的主攻方向。實現智能制造后,可以充分挖掘提升企業的制造產能,保證制 造質量,控制生產成本,減少能源、原材料消耗,滿足法律法規的環保安全需求,形成企業知識系統,促進企業不斷創新。那么,對于廣大工業企業而言,如何切實 探索一條目標可達成、成本可承受、風險可控制的智能制造實施之路?而這樣的發展道路對信息通信業而言又有什么啟示?
從實施的角度看,構建智能制造系統需要定位階段性的目標,并分步實施。比如按照樣板工程、類別項目、全企業提升三個層級進行分步實施。在樣板工程階段,服務市場上常常沒有理想的整體服務解決方案,需要選擇核心軟件服務商,借助咨詢服務商的力量進行個性化定制開發。
構建智能制造系統三條路徑
根據筆者為多家大型工業企業提供咨詢服務時了解的信息,企業在構建智能制造系統時,一般都采取自上而下、自下而上、滾雪球的螺旋發展三種方式。
自上而下的發展方式是 面向全局全面推行的智能化解決方案,以購置、升級、普及成熟硬件和軟件等智能相關產品,構建數據庫、知識庫為核心,全面收集整合主體各種資源,形成大數據 平臺,建立標桿,形成應用模式,實現全面推廣。青島紅領就是全流程構建智能制造系統,實現智能化提升,每件西服訂單都有一個身份電子卡,西服材料在生產線 流轉,到達某工位時,讀取西服的電子卡,工作臺前顯示出加工指令,工人按照指令要求進行加工。
自下而上的發展方式有 利于尋找關鍵瓶頸,在解決問題基礎上進行升級改造。例如某集裝箱企業原先使用一臺鍋爐為發泡料加溫,但是偶爾會出現發泡料發泡不足問題,而隨著企業生產規 模擴大,客戶要求提升,企業希望減少這樣的問題,于是為鍋爐增加了溫度檢測系統,記錄溫度過程數據。而又一次出現發泡料發泡不足問題時,企業通過分析數 據,認為如果工人正常值班操作,不應該出現這樣的問題,*終工人承認偶爾夜班睡覺,未能及時對鍋爐進行處置。而在該事件后,工人強化了責任意識,后來該問 題就沒有再發生過。
螺旋式發展方式以市場為導向,結合核心客戶、相關客戶、客戶的客戶等進行擴展,例如海爾模具隨著客戶需求規模提升,就在青島本地建立企業合作,要求合作企業實施CPS系統,從而掌控合作企業的設備、人員、刀具等生產過程信息,保證了產品質量的可靠性,而后又把這種模式擴展到武漢的合作企業。
系統、數據、組織三重智能化
在智能制造實施策略方面有三個問題需要重視,分別是構建兩化深度融合的系統的系統,進行數據整合,提升生產組織智能化。
智能制造系統把硬件、軟件、云利用網絡有機地整合到一起,形成了系統的系統,或者說是大型復雜系統。系統構建時實現硬件系統與軟件系統的深度融合,軟件 驅動運作硬件制造執行,硬件執行結果反饋到軟件,形成閉環系統,并可不斷擴展。硬件系統首先是以提升制造能力為目標的硬件系統構建,尤其強調制造的各種精 度、加工尺寸、加工噸位、加工速度等加工性能制造的設備購置、改進,然后是機器人、數控設備、生產線的智能化購置、改造,再是針對現有的硬件設備方面的各種感知、控制、網絡集成相關升級改造,實現生產設備的狀態監控,實現問題的快速解決、預防性維護,減少計劃檢修,提升設備的利用率和設備生產產值。軟件系統則以MES為核心,上連ERP系統、CRM系統,下連DCS、FCS、PLC等 系統,同時實現與網絡訂單系統有機整合,實現生產計劃制定、生產信息傳遞、生產過程控制、可視化展現,在此基礎上實現工業大數據級的分析、計算、優化,指 導優化整體生產系統。另外構建工業云大數據平臺,以企業集團、地區、行業、生態等模式為主體,實現各種生產數據的匯集、清洗、整合、分析、挖掘,從而提供 各種生產指標數據的閥值、模型、案例等知識,支撐所有相關單位的生產工作,并提供樣板,促進問題的高效解決,促進產品與服務的創新。
智能制造系統的運作離不開數據,這種數據相對于以往有兩種變化。
第*是面向集成應用的數據包變化,比較典型的例如以前設計師在設計時只繪制設計圖紙、設計三維模型,而現在變成提交數據包時,必須包括設計數據、工藝數據、物料數據(而且是物料可用量數據),以及相關加工數據,例如制定到某臺具體數控設備,這樣的數據包可以高效指導生產,更便于今后重用。
第二個變化是數據的量大幅度增加,例如作為一個零件,為了提高柔性,就設置了多種加工方式,針對不同的機床有不同的加工代碼,通過DNC系 統實現加工代碼的統一管理,在生產需要時,根據設備匹配度進行動態配置,向設備推送加工代碼,進行刀具準備,實現智能化加工。具體構建時,需要針對企業所 有相關數據,分析數據內容、數據之間的關系,構建各種數據模型、計算模型,結合具體業務,實現覆蓋業務流、技術發展流、工廠設施生命周期、產品生命周期的 全流程。同時需要強化術語定義、計算方法、編碼方法、集成方法、數據處理規則等各種相關標準、協議工作。
智能生產組織強調生產人員的能力提升,首先是單元生產能力的高*技師、技工培養,例如LNG船 高*焊工培訓、認證提升,例如復雜數控機床的維護保養;然后結合智能化的一專多能人員培養,例如船舶行業實現鉚焊合并工種,針對工位的復合加工人員培養; 例如南車集團針對工位進行安全管理;而在企業的人員構成方面,開展創客模式,發揮企業人員的積極性,海爾模具公司內部,經常是到深夜創客工作區仍燈火通 明;在構建與社會大生產協作方面,實現不求我有,但求我用的不同時間、各種層次的人才合作模式,例如很多企業建立了與眾多高校的校企合作。
旭輝精密機械有限公司是一家集設計、制造、銷售、工程和服務為一體的高端設備企業。