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小訂單也能生產  個性化更有市場

柔性制造  中國智造(新業態新模式之新觀察⑥)

本報記者  葉曉楠
2020年11月03日08:37 | 來源:人民網-人民日報海外版
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  三一重工“燈塔工廠”。
  三一重工供圖

  江蘇大生“數字化紡紗車間”。
  許叢軍攝(人民視覺)

  江西省贛州市會昌縣加大對智能制造項目的獎勵和支持力度,助推縣域經濟高質量發展。圖為正在建設中的會昌縣氟鹽化工產業基地。
  朱海鵬攝(人民視覺)

  10月25日,第十七屆中國(玉環)國際機床展上,客商在觀看工業機器人。
  段俊利攝(人民視覺)

  今年9月,在湖南長沙的工程機械企業三一重工的國際營銷公司收到一個來自海外的特殊訂單,對上裝主動力、前支腿、底盤、控制系統以及著色都有特殊制造要求,而且這樣的泵車,對方隻訂了一台。

  這樣的單子接不接?現有的生產線,能不能滿足這種特殊要求的泵車生產要求?

  “當然接啊!僅僅17天,符合客戶需求的泵車便順利下線。”三一重工泵送事業部智能制造所所長饒有福告訴本報記者。

  原來,三一重工的秘訣就是今年投入使用的長沙18號智能工廠的柔性生產線。“原來的制造周期需要28天左右,通過對生產線的柔性化改造后,制造周期縮短了近40%。”饒有福笑呵呵地說。

  柔性制造,對於普通大眾而言,可能還是個有些陌生的詞匯。但是,近年來,“柔性化生產”“柔性制造”一直備受關注,除了大批量的剛性生產產品外,多品種、小批量的柔性制造產品方興未艾,眾多企業紛紛嘗試柔性制造。

  柔性制造魅力何在?如何看待柔性制造的發展前景。對此,本報記者進行了採訪。

  

  滿足差異化消費需求

  在吉利馬來西亞寶騰工廠,廣州明珞裝備股份有限公司承接的線體中,包括了70余台機器人,自動化程度達80%以上。在這個項目中,明珞總拼系統可以滿足7個車型共線隨機生產。

  多個車型共線隨機生產意味著什麼呢?

  明珞裝備董事長姚維兵向本報記者介紹說,經過明珞的柔性總拼系統改造后,多個車型都能從一條生產線下線,而最多的時候,他們的柔性生產線,能滿足生產11個車型的要求。

  在這一過程中,立下大功的,就是明珞依托數字化技術手段和信息化管理體系,所提出的柔性化、智能化的產品和解決方案,從逐步實現小批量低成本柔性智能生產,走向以共性技術、共性管理方式為制造業轉型賦能,從汽車裝備業的改造,邁向更廣闊的大裝備行業的應用。

  和明珞一樣,實現柔性制造,滿足更多個性化生產需求,是不少制造業企業的願望。那麼,什麼是柔性制造呢?

  國際生產工程研究協會指出,柔性制造系統是一個自動化的生產制造系統,在最少人的干預下,能夠生產任何范圍的產品族,系統的柔性通常受到系統設計時所考慮的產品族的限制。

  與之相對應的,剛性生產通常體現在產品的規模化生產方面,滿足的是社會對大量工業品的需求。而伴隨著消費結構升級,買方市場和消費者個性化、定制化、時效性要求的增多,滿足“多樣化、小規模、周期可控”的柔性化生產、柔性制造,市場需求日漸旺盛。

  為什麼柔性制造的市場需求在增大?

  商業發展到如今,市場差異化的要求,對生產線的要求越來越高。在工業化時代,定制經濟存在著很大的瓶頸,那就是沒法上規模。工業化流程講究的是效率和批量化,但要滿足個性化需要,就要靠柔性生產線。

  姚維兵進一步解釋說,除了用戶需求不一樣之外,從供給端來說,柔性制造同樣很有市場,因為如果為了滿足每一個產品,尤其是小眾需求,就去做一種模具,做一條生產線的話,投入成本是很高的,如果需求量達不到一定程度的話,從商業上來講很不值當。因此,在滿足一定產能的前提下,企業會希望盡可能實現生產的柔性化,讓多種產品能在同一套生產體系、同一條生產線上進行,這樣可以分散和降低投資風險和制造成本。這就是柔性制造的價值所在。

  去年9月,工業和信息化部出台的《關於促進制造業產品和服務質量提升的實施意見》指出,鼓勵企業技術創新,開展個性化定制、柔性生產,豐富產品種類,滿足差異化消費需求。

  去年11月,國家發改委等15部門聯合印發《關於推動先進制造業和現代服務業深度融合發展的實施意見》,其中要求推廣柔性化定制。通過體驗互動、在線設計等方式,增強定制設計能力,加強零件標准化、配件精細化、部件模塊化管理,實現以用戶為中心的定制和按需靈活生產。

  事實上,消費需求的變化正在倒逼生產商和服務商改變傳統模式,逐漸走向以消費者為導向的創新型道路,柔性、快速反應的供應鏈正在成為企業競爭力之一。

  柔性生產 個性多元

  作為國家首批智能制造試點示范企業之一,三一重工位於長沙的“18號工廠”,其智能化制造車間實現了生產中人、設備、物料、工藝等各要素的柔性融合。兩條總裝配線,可以實現69種產品的混裝柔性生產﹔在10萬平方米的車間裡,每一條生產線可以同時混裝生產30多種機械設備,馬力全開可支撐300億元的產值。

  按照傳統生產模式,一條生產線隻能生產一個或幾個規格的產品,而在智能生產線上,可根據訂單要求的不同,同時上線生產不同的產品。那麼,這些傳統生產模式難以做到的事,智能柔性的生產線又是如何完成的?“18號工廠”給出了答案。

  廠房的整個柔性制造生產系統包含了大量數據信息,包括用戶需求、產品信息、設備信息及生產計劃,依托工業互聯網絡將這些大數據聯結起來並通過三一的MOM(制造運營管理)系統處理,制定最合適的生產方案,最優地分配各種制造資源。

  今年3月,三一重工的智能制造部門接到一項新要求:隨著公司訂單的增大,用於生產泵車的焊接轉塔作業島,產能需要提升8-12台套/天,這意味著原來的6個工作島現在不夠用了,需要馬上增加到8個工作島。

  放在過去,增加工作島可能需要對生產線進行重新布局改造,怎麼著也得花上半年時間。好在採用了柔性化布局方式,從機器人採購到后期安裝加工,隻用了45天就完成了生產線的柔性化改造。

  更重要的是,這僅僅是對生產線進行了柔性化改造,沒有增加一條生產線,就實現了產能提高。而且,如果今后需要做調整,把工作島直接挪走就可以了,方便快捷。

  像三一重工一樣,隨著“互聯網+”給供應鏈管理帶來巨大變革,個性化定制、柔性化生產正源源不斷深入制造業。

  今年初,受新冠肺炎疫情影響,口罩、防護服、護目鏡等防護品缺口大,考驗著供應鏈的應變能力,眾多工廠借力大數據與物聯網,快速完成產線切換,轉產口罩和防護服等抗疫物資,柔性制造再次成為行業關注的熱點。

  這些亮眼成績的背后,除了原有廠家密集排產之外,通過柔性方式實現跨界轉產的力量貢獻很大。

  事實上,疫情沖擊下能夠快速完成產線切換,或者快速調整戰略的企業,大多擁有先進的自動化、數字化、智能化水平,其背后都蘊藏了“柔性生產”的能力。

  “疫情防控背景下,具備柔性化生產特質的智能制造讓企業可以在短期內重建一條個性化生產線,推動產品快速更新迭代。智能制造將發揮巨大作用。”中國工程院院士王耀南說。

  王耀南舉例說,“疫情防控期間,我們團隊研制了醫用紫外線消毒機器人、醫用物資配送機器人等系列防疫機器人,免費贈送醫院使用。從過去面向生產線的物流機器人到防疫機器人,僅一個月不到的時間便可實現‘變身’。”

  再如在服裝行業,隨著人們生活水平的提高,對個性化定制,柔性化生產有著強烈的需求,一批個性化定制平台隨即出現。

  北京機械工業自動化研究所有限公司首席專家蔣明煒向本報記者舉例說,上海紡織集團和上海工程技術大學聯合研發的“服裝智能定制1.0”,採用多視圖融合技術和穹頂設計,通過體感採集器、網絡集線器,僅需5秒完成數據採集,運用點雲數據網格化算法和基於點雲擬合的圍度參數修正算法,形成全彩3D可360度旋轉的人體模型,同時計算出人體各部位的尺寸,形成基本服裝生產所需數據。該數據30秒即可傳送到制作間,客戶通過移動端下單,2小時可實現快速成衣定制。

  剛柔相濟 智能制造

  業內人士指出,實現柔性制造,考驗的絕不僅是企業的技術能力,還有管理等各方面的軟實力,不是依靠引入一兩項先進設備就能解決的,不能僅僅局限於對生產層面的關注,更需要全面開發上下游產業的柔性。

  姚維兵認為,廣州明珞持續踐行的智能制造“六化”路徑(即自動化基礎上的精益化+柔性化+標准化+數字化+智能化)是實現智能化生產的關鍵一步。

  精益生產能夠讓資產、設備、投資發揮最大的作用。柔性化則是將專用資產更加通用化,進一步將產品的粗略折舊變成生命周期的精准折舊計算。在智能化發展的拐點,以非標標准化(即非標准化設備/工藝/流程/產線等的標准化成果)作為底層支持,進一步優化質量、生產效率。數字化,能夠大幅縮短產品交付周期,新產品質量提前得到驗証,穩定快速上市,使投資迅速產出價值。

  饒有福認為,未來,柔性制造的擴展過程中,將面臨兩個方面的難點,首先是軟硬結合的問題,柔性制造核心的一點是要靠軟件系統識別與調度,要把新產品的要求變成程序指令,這裡面,柔性程序要直接應用到生產線上,就需要對原有生產方式進行調整﹔其次是數字化儲備問題。客戶需求變化是很快的,但是要把需求快速地變成產品時,就需要生產者具有快速協調能力,其設計和制造能力要達到快速交付的要求,從而滿足市場需求,而這一點,需要實現數據的橫向打通與自動化生產、智能化分析。

  不過,姚維兵認為,柔性生產的定制性不意味消滅標准化,根據消費者的個性化需求實現定制化固然是趨勢,但柔性生產要做的不是無限定制化。“柔性生產也是相對的,我們要做的,是通過智能制造實現整個生產線的精益、柔性、數字、智能。要做好產業協同,在標准結構的基礎上根據需要開發不同的產品,同時在制造上實現盡量柔性制造。”

  姚維兵認為,還應該從生產前端就引入柔性制造理念,從設計生產線或者設計產品時就要開始考慮到柔性理念,而不是后期再進行柔性改造,這樣才能實現降本增效。事實上,柔性制造存在的商業邏輯,不僅僅是柔性的重要性,而是誰又快又好又便宜。

  從廣義而論,智能制造是一個大概念,柔性制造,是智能制造的重要內容之一。正如王耀南所指出的,智能制造的一大特點是“有柔性”。

  姚維兵認為,通過柔性制造在內的智能制造的發展,將給制造業帶來革命性的變化,成為制造業未來發展的驅動力。

(責編:趙竹青、呂騫)

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