智能化工廠的含義是指使用現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)和辦公統(tǒng)一結(jié)合起來的方式，來達(dá)到管理、辦公和生產(chǎn)的自動化，以此來加強(qiáng)企業(yè)的管理，使企業(yè)的管理更加規(guī)范，更可以降低工作中的失誤幾率、填補(bǔ)缺漏，能夠?qū)崿F(xiàn)使工作效率得到提高、增加生產(chǎn)的安全性、提供決策參考、增強(qiáng)對外聯(lián)系、實(shí)現(xiàn)拓寬國際市場的目的。
近年來,智能制造熱潮席卷神州大地,成為推進(jìn)“中國制造2025”國家戰(zhàn)略最重要的舉措。其中,智能工廠(Smart Factory)作為智能制造重要的實(shí)踐領(lǐng)域,已引起了制造企業(yè)的廣泛關(guān)注和各級政府的高度重視。本文將分析國內(nèi)外智能工廠建設(shè)的現(xiàn)狀與問題。
全球各主要經(jīng)濟(jì)體都在大力推進(jìn)制造業(yè)的復(fù)興。在工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等熱潮下,全球眾多優(yōu)秀制造企業(yè)都開展了智能工廠建設(shè)實(shí)踐。
例如,西門子安貝格電子工廠實(shí)現(xiàn)了多品種工控機(jī)的混線生產(chǎn);FANUC公司實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人和伺服電機(jī)生產(chǎn)過程的高度自動化和智能化,并利用自動化立體倉庫在車間內(nèi)的各個(gè)智能制造單元之間傳遞物料,實(shí)現(xiàn)了最高720小時(shí)無人值守;施耐德電氣實(shí)現(xiàn)了電氣開關(guān)制造和包裝過程的全自動化;美國哈雷戴維森公司廣泛利用以加工中心和機(jī)器人構(gòu)成的智能制造單元,實(shí)現(xiàn)大批量定制;三菱電機(jī)名古屋制作所采用人機(jī)結(jié)合的新型機(jī)器人裝配產(chǎn)線,實(shí)現(xiàn)從自動化到智能化的轉(zhuǎn)變,顯著提高了單位生產(chǎn)面積的產(chǎn)量;全球重卡巨頭MAN公司搭建了完備的廠內(nèi)物流體系,利用AGV裝載進(jìn)行裝配的部件和整車,便于靈活調(diào)整裝配線,并建立了物料超市,取得明顯成效。
目前,我國制造企業(yè)面臨著巨大的轉(zhuǎn)型壓力。一方面,勞動力成本迅速攀升、產(chǎn)能過剩、競爭激烈、客戶個(gè)性化需求日益增長等因素,迫使制造企業(yè)從低成本競爭策略轉(zhuǎn)向建立差異化競爭優(yōu)勢。在工廠層面,制造企業(yè)面臨著招工難,以及缺乏專業(yè)技師的巨大壓力,必須實(shí)現(xiàn)減員增效,迫切需要推進(jìn)智能工廠建設(shè)。另一方面,物聯(lián)網(wǎng)、協(xié)作機(jī)器人、增材制造、預(yù)測性維護(hù)、機(jī)器視覺等新興技術(shù)迅速興起,為制造企業(yè)推進(jìn)智能工廠建設(shè)提供了良好的技術(shù)支撐。再加上國家和地方政府的大力扶持,使各行業(yè)越來越多的大中型企業(yè)開啟了智能工廠建設(shè)的征程。
我國制造企業(yè)在推進(jìn)智能工廠建設(shè)方面,還存在諸多問題與誤區(qū):
①盲目購買自動化設(shè)備和自動化產(chǎn)線。很多制造企業(yè)仍然認(rèn)為推進(jìn)智能工廠就是自動化和機(jī)器人化,盲目追求“黑燈工廠”,推進(jìn)單工位的機(jī)器人改造,推行機(jī)器換人,上馬只能加工或裝配單一產(chǎn)品的剛性自動化生產(chǎn)線。只注重購買高端數(shù)控設(shè)備,但卻沒有配備相應(yīng)的軟件系統(tǒng)。
②尚未實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)的自動采集和車間聯(lián)網(wǎng)。企業(yè)在購買設(shè)備時(shí)沒有要求開放數(shù)據(jù)接口,大部分設(shè)備還不能自動采集數(shù)據(jù),沒有實(shí)現(xiàn)車間聯(lián)網(wǎng)。目前,各大自動化廠商都有自己的工業(yè)總線和通信協(xié)議,OPC UA標(biāo)準(zhǔn)的用還不普及。
③工廠運(yùn)營層還是黑箱。在工廠運(yùn)營方面還缺乏信息系統(tǒng)支撐,車間仍然是一個(gè)黑箱,生產(chǎn)過程還難以實(shí)現(xiàn)全程追溯,與生產(chǎn)管理息息相關(guān)的制造BOM數(shù)據(jù)、工時(shí)數(shù)據(jù)也不準(zhǔn)確。
④設(shè)備績效不高。生產(chǎn)設(shè)備沒有得到充分利用,設(shè)備的健康狀態(tài)未進(jìn)行有效管理,常常由于設(shè)備故障造成非計(jì)劃性停機(jī),影響生產(chǎn)。
⑤依然存在大量信息化孤島和自動化孤島。智能工廠建設(shè)涉及到智能裝備、自動化控制、傳感器、工業(yè)軟件等領(lǐng)域的供應(yīng)商,集成難度很大。很多企業(yè)不僅存在諸多信息孤島,也存在很多自動化孤島,自動化生產(chǎn)線沒有進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃,生產(chǎn)線之間還需要中轉(zhuǎn)庫轉(zhuǎn)運(yùn)。
究其原因,是智能制造和智能工廠涵蓋領(lǐng)域很多,系統(tǒng)極其復(fù)雜,企業(yè)還缺乏深刻理解。在這種狀況下,制造企業(yè)不能貿(mào)然推進(jìn),搞“大躍進(jìn)”,以免造成企業(yè)的投資打水漂。應(yīng)當(dāng)依托有實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)的咨詢服務(wù)機(jī)構(gòu),結(jié)合企業(yè)內(nèi)部的IT、自動化和精益團(tuán)隊(duì),高層積極參與,根據(jù)企業(yè)的產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝,做好需求分析和整體規(guī)劃,在此基礎(chǔ)上穩(wěn)妥推進(jìn),才能取得實(shí)效。