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精密儀器

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智能制造,不只是自動化、信息化簡單相加

智能制造概念隨著“工業(yè)4.0”和“中國制造2025”的提出被日益熱炒,眾說紛紜,做軟件的說智能制造就是信息化、數(shù)字化,做硬件的說智能制造就是自動化,或者是信息化+自動化,其實這些都不是真正的智能制造。


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如果說互聯(lián)網(wǎng)改變了人們的消費模式,那么智能制造將徹底改變生產(chǎn)模式,重構整個價值鏈的實現(xiàn)方式,其所帶來的影響要比消費領域的互聯(lián)網(wǎng)大上十倍甚至上百倍,一個僅僅是在價值流通環(huán)節(jié)實現(xiàn)了信息連接,而另一個要在價值創(chuàng)造環(huán)節(jié)實現(xiàn)信息連接。

這里不僅涉及到人與人的信息溝通,還涉及到人與設備、人與產(chǎn)品、設備與設備、設備與產(chǎn)品的信息溝通,即所謂的信息物理(CPS)融為一體,做到萬物相聯(lián)。


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究竟什么是智能制造?

美國在2016年通過的法案中定義智能制造如下:

在信息、自動化、監(jiān)測、計算、傳感、建模和網(wǎng)絡方面的先進技術

1、數(shù)字模擬制造生產(chǎn)線、計算機操控的制造設備、生產(chǎn)線狀態(tài)的監(jiān)控和交互、全生產(chǎn)過程中能源消耗和效率的管理及優(yōu)化;

2、廠房能源效率的建模、模擬和優(yōu)化;

3、監(jiān)測和優(yōu)化建筑的節(jié)能性能;

4、產(chǎn)品能源效率及可持續(xù)化性能的建模、模擬和優(yōu)化,包括使用數(shù)字模型和增材制造加強產(chǎn)品的設計;

5、將制造產(chǎn)品連入網(wǎng)絡以監(jiān)控和優(yōu)化網(wǎng)絡性能,包括自動化網(wǎng)絡操作;

6、供應鏈網(wǎng)絡的數(shù)字化連接。

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但其實美國的定義過于強調了智能制造的技術層面,如果站在整個社會、整個企業(yè)的角度來看如何為客戶創(chuàng)造價值,筆者認為智能制造是“通過信息、自動化、監(jiān)測、計算、傳感、建模和網(wǎng)絡方面的先進技術,實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的設計和連接”。

信息、自動化、監(jiān)測、計算、傳感、建模和網(wǎng)絡方面只是技術手段,最終目的是要實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的設計和連接。


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想象一下,在這些先進技術手段的支撐下,產(chǎn)品從設計到制造交付乃至售后服務的價值鏈和業(yè)務模式將重新被定義。

1

客戶需求

首先需要研究客戶的個性化需求特征,比如衣服的顏色、尺寸,汽車的座椅、內飾等,在設計的時候進行規(guī)劃,用模塊化設計來匹配個性化選擇特征,以及CBB共享零組件結構來實現(xiàn)樂高玩具式的個性化選擇。

從某種程度上來說,完全意義上的個性化是無法實現(xiàn)的或者實現(xiàn)成本非常高,即使是3D打印,也會受制于材質。當然,這些需求轉換為設計的過程都被技術手段PLM數(shù)字化了,可以通過仿真模擬測試并傳送給客戶確認。


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2

規(guī)劃生產(chǎn)過程

然后開始規(guī)劃生產(chǎn)過程,通過ERP將信息流和物流進行整體統(tǒng)籌協(xié)調,整個供應鏈流程仍然需要規(guī)劃設計,從客戶需求的管理到計劃體系的執(zhí)行,乃至供應商的選擇和布局等等。

如果沒有合理設計,信息流和物流就會在個性化定制的過程中變得日益復雜,直至崩潰。就算物聯(lián)網(wǎng)能實現(xiàn),這個成本也會非常高,因為既要保證物料準時達到生產(chǎn)線,又要避免過高的庫存占用資源。

如果物流設計不合理,過于離散、搬運距離長、路線交叉逆行等,傳感器以及運輸?shù)某杀镜葘⒅本€上升。


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3

個性化生產(chǎn)

接下來就是個性化生產(chǎn)的過程,這里仍然需要生產(chǎn)流程的設計。如同你乘飛機時托運行李的自動分揀線一樣,每秒5米的高速運作分揀生產(chǎn),生產(chǎn)流程被整個連接起來實現(xiàn)連續(xù)均衡生產(chǎn),而不是每個工序斷斷續(xù)續(xù)的生產(chǎn),這也就是精益生產(chǎn)所要先做好的工作。

比自動分揀線復雜的是,產(chǎn)品生產(chǎn)并不只有一個工序,通常是幾十甚至上千道工序。如果沒有精益布局的設計,在生產(chǎn)流程上根據(jù)工藝過程實現(xiàn)物理上的連接,智能制造的成本會呈幾何倍數(shù)上升。

特別是在裝備、家電、汽車、機械、航空航天、電子等離散型行業(yè),每個工序做完去到下個工序都要做無數(shù)個選擇,當你通過精益生產(chǎn)將所有工序連接起來后,每個工序的選擇會減少到很少的個位數(shù),傳感器、自動化以及建模等成本會極大降低。


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4

產(chǎn)品交付

最后,產(chǎn)品生產(chǎn)出來交付到客戶手中,客戶在使用過程中的產(chǎn)品數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡發(fā)送回制造商,制造商通過這些產(chǎn)品使用大數(shù)據(jù),分析客戶的使用習慣,優(yōu)化產(chǎn)品設計,也可遠程調整產(chǎn)品參數(shù),提高使用性能,降低使用和維護成本。

這在飛機發(fā)動機上已經(jīng)實現(xiàn),GE通過飛機引擎工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析,幫助運營145架飛機、單月執(zhí)行1.6萬個航班的歐洲大型航空公司意大利航空(Alitalia)一年節(jié)約了1500萬美元的燃油成本,由硬件供應商轉型為增值服務供應商。


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總 結

所以說,智能制造并不只是簡單的信息、自動化、監(jiān)測、計算、傳感等先進技術的應用,而是需要先行規(guī)劃設計,目標是實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的連接

如果沒有規(guī)劃設計,你會發(fā)現(xiàn)這些信息系統(tǒng)、自動化、監(jiān)測、計算、傳感等各自為政,根本無法融為一體發(fā)揮作用。我們經(jīng)??吹胶芏嗥髽I(yè)上了幾個到幾十個各種各樣的IT系統(tǒng),結果都變成了信息孤島,數(shù)據(jù)無法共享用于分析決策。

自動化投資很高,結果標準化沒做好很多產(chǎn)品用不上,利用率低,10年也收不回投資。更別提人-產(chǎn)品-設備-數(shù)據(jù)之間的互聯(lián)互通,這些生產(chǎn)資源各自都是孤立設計的,從未被作為整體來考慮。在這種情況下,即使技術再先進也無法實現(xiàn)真正的智能制造。


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未來20年,智能制造將給制造業(yè)帶來顛覆性的變革,隨著人口紅利的消退,制造業(yè)必須實現(xiàn)效率的翻倍和成本的減半才可支撐經(jīng)濟的良性發(fā)展,通過智能制造可實現(xiàn)這一目標


在線聯(lián)絡

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