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江苏力维丨柔性制造才是发展工业互联网的真正目的

柔性生产的概念首次出现于1965年,由英国的Molins公司首次提出。当时市场繁荣、竞争激烈,制造业需要更加先进的生产方式来满足日益增长的生产要求,于是柔性化生产应运而生。

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刚性生产,体现在产品的规模化生产方面,满足的是社会对大量工业品的需求。而伴随着消费结构升级,买方市场和消费者个性化、定制化、时效性要求的步步紧逼,满足“多样化、小规模、周期可控”的柔性化生产、柔性制造,才是企业未来生存和制胜的关键。


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【一】柔性制造枝术发展现状

柔性制造技术,是对各种不同形状加工对象实现程序化柔性制造加工的各种技术的总和。柔性制造技术是技术密集型的技术群,我们认为适用于多品种、中小批量(包括单件产品)并侧重于柔性的加工技术都属于柔性制造技术。目前按规模大小划分为:


1、柔性制造系统(FMS)

通常包括4 台或更多台全自动数控机床(加工中心与车削中心等),由集中的控制系统及物料搬运系统连接起来,可在不停机的情况下实现多品种、中小批量的加工及管理。


2、柔性制造单元(FMC)

FMC 的问世并在生产中使用约比FMS 晚6~8 年,它是由1~2 台加工中心、工业机器人、数控机床及物料运送存贮设备构成,具有适应加工多品种产品的灵活性。


FMC 可视为一个规模小的FMS,是FMS 向廉价化及小型化方向发展和一种产物,其特点是实现单机柔性化及自动化,迄今已进入普及应用阶段。


3、柔性制造线(FML)

它是处于单一或少品种大批量非柔性自动线与中小批量多品种FMS 之间的生产线。其加工设备可以是通用的加工中心、CNC 机床;亦可采用专用机床或NC 专用机床,对物料搬运系统柔性的要求低于FMS,但生产率更高。


它是以离散型生产中的柔性制造系统和连续生产过程中的分散型控制系统(DCS)为代表,其特点是实现生产线柔性化及自动化,其技术已日臻成熟,迄今已进入实用化阶段。


4、柔性制造工厂(FMF)

FMF 是将多条FMS 连接起来,配以自动化立体仓库,用计算机系统进行联系,采用从订货、设计、加工、装配、检验、运送至发货的完整FMS。它包括了CAD/CAM,并使计算机集成制造系统(CIMS)投入实际,实现生产系统柔性化及自动化,进而实现全厂范围的生产管理、产品加工及物料贮运进程的全盘化。


FMF 是自动化生产的高水平,反映出世界上先进的自动化应用技术。它是将制造、产品开发及经营管理的自动化连成一个整体,以信息流控制物质流的智能制造系统(IMS)为代表,其特点是实现工厂柔性化及自动化。


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【二】制造业企业发展

“柔性制造”的意义

柔性制造的根本特性决定了它对制造职责和生产策划环境的变化有很强的合适本领。因而,在我国制造业企业中推行柔性制造有其极为特定的意义:


▼ “柔性制造”是当代生产方法的主流方向和互助根本。日益剧烈的市场竞争和与日俱增的生产技能推动着当代企业生产方法的连续创新,如定时生产、精益生产、并行工程、伶俐制造、仿生制造、绿色制造、制造资源筹划、提供链治理等等。


而这些进步的生产方法无不因此“柔性”作为其出发点和根本的,如:精益生产的根本条件是根据用户的必要生产出高质量的产品;伶俐制造和仿生制造都快速适合多种变化的要求;并行工程在产品计划开辟阶段就集成思考了生产制造、出售和服务进程的合适性要求;而制造资源筹划和供链治理则是从整个生产链的范畴求得更广、更高的柔性。


▼ “柔性制造”是餍足消费者本性化、多样化需求坚固的支持。过往在供不该求的卖方市场环境下,制造企业不消思考消费者对其产品的要求,都是企业生产什么消费者就只能购买什么。


如今消费者已成为市场的主宰,他们所必要的不但仅是这种逼迫性的准则化商品,而是亘古未有的非准则化产品,这将导致大略的同类规格的大量损耗市场,裂变为一系列餍足差别需求的细分市场,细分市场又进一步深化了产品的多样化。


这使得市场竞争的形态从资本、代价为主的竞争,转向市场合适本领、新产品推进速率、产品本性化等方面的竞争,这在客观上必要柔性制造体系的支持。


▼ “柔性制造”是低落生产资本、进步经济效益的有效伎俩。由于柔性制造是一种智能型的生产方法,它将高科技“嵌进”到制造配置与制造产品中,实现硬配置的“软”提拔,并提升制造产品的性能和质量,因而不但能提升劳动生产率,并且能提拔产品的附加代价。


别的,柔性制造还是一种市场导向型的生产方法,它要求制造厂商与客户履行互动式的信息交换,定时控制客户对产品的需求信息,根据客户的意愿和要求构造生产,因而能消除制造商生产的不确定性,同时使各制造商之间禁止因太过竞争而造成两虎相争的表象,从而使各制造商裁减亏损,提升经济效益。


▼ “柔性制造”是全面提升制造本领,缩小与国际先进制造程度差距的途径。改革开放以来,我国已成长成为制造大国,但距国际先进制造程度另有很大差距。


而“柔性制造”这种进步制造方法的推行将有助于改进我国制造业的生产配置技能水平和从业职员的品质,促进已有的制造资产布局、人才技能布局的优化,全面提升制造本领,从而缩小与国际先进制造程度的差距。


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【三】柔性制造生产案例

互联网+供应链管理带来巨大变革,让个性化定制、柔性化生产源源不断深入制造业,甚至“零库存”也成为可能。


订单式生产,在为客户实施个性化定制的过程中,能不能像搭积木一样实现撬装化快装,降低人力、物力成本?该企业从用户角度出发,针对较小型汽轮机推出撬装化快装式项目,大大提升产品服务竞争力。


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大数据成“柔性制造”关键

按照传统生产模式,一条生产线只能生产一个规格的产品,而在智能生产线上,可根据订单要求的不同,同时上线生产不同的产品。那么这些传统生产模式无法做到的事情,智能生产线又是如何完成的?


作为国家首批智能制造试点示范企业,位于长沙的某亚洲的智能化制造车间之一,各环节全部实现自动化、信息化。在这里已实现了生产中人、设备、物料、工艺等各要素的柔性融合。


它拥有8条装配线,可以实现69种产品的混装柔性生产,并将此拓展到其他事业部,实现其他事业部的柔性制造。在这间总面积约10万平方米的车间里,每一条生产线可以同时混装30多种不同型号的机械设备,开足马力工作时能支撑300亿产值。


厂房的整个柔性制造生产系统包含了大量数据信息,包括用户需求、产品信息、设备信息及生产计划。依托工业互联网络将这些大数据联结起来并通过MES系统处理,能制定合适的生产方案,优的分配各种制造资源。


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柔性生产为何如此被看重?

柔性生产,简单来说就是一条生产线上能制造出满足不同需求的产品。这是相对刚性生产来说的,刚性生产制造出的都是批量、标准化的产品。


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现在我们市场差异化的要求越来越高,比如你买个iPhone,你想买土豪金的,他想买粉色的,每个客户想要的颜色不一样,以后甚至对软件版本的要求都不一样。个性化的要求越来越高,但会带来一个矛盾,对生产线的要求越来越高。


那么,该如何解决流水线批量化和柔性化的矛盾呢?采取“人机结合”的方式。


利用人的灵活性,人的灵活性是什么?就是四肢。同时利用电脑的特点,逻辑性强,能够防错,一致性高。


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“国内首条轨道交通的智能制造生产线”,并非想象中满是四处挥舞的机械臂。相反,除了一些全自动工序,大部分工位上都有工人操作。


你看这里有很多螺钉枪,打的时候它其实是电脑在控制。原来的时候,这里用什么螺钉、用什么螺钉枪,完全是靠人控制的。但是如果用人机结合,其中的力矩控制、包括采集都是电脑控制的,到哪里打、怎么打都会采集的。但如果全自动化的话,做开发、生产的灵活性又丧失了。


 除了“人机结合”,也有分析指出,柔性生产的另一重要途径是基于工业互联网的大数据。因为企业可以通过大量的数据采集、分析,更快地找准市场,让消费者介入生产、服务过程。数据显示,未来十年,全球在工业互联网上的投资将达几千亿美元,制造巨头像德国大众和日本日立公司都已斥巨资进行专项研究。


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在国内,不少制造企业正在抢滩布局工业互联网。这个系统通过传感器等终端,能实时采集产品的位置、温度、工作状态等信息。基于这些数据,可以有针对性地改进装备制造工艺、为用户提供个性化服务等。


能够知道每个市场的市场热度,对指导做销售预测、做生产预测就会有很好的帮助,而且它不同型号、不同产品的使用趋势的变化,会帮助判断哪些产品在未来做重点开发,哪些是要减少的。


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