直男工厂的“柔性”改造

2020-05-29 09:42:42

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原标题:直男工厂的“柔性”改造

编者按:本文来历微信大众号钛禾工业调查,作者李富足,创业邦经授权转载。

1967年,英国Molins公司工程师迪奥·威廉姆逊研制出一种名为Molins System-24的体系——用6台模块化结构的多工序数控机床,完结无人条件下昼夜24小时接连加工。

这个体系的推出,标志着人类工业史上「柔性制作」体系的正式诞生。

尽管这个划年代的体系终究因为资金和技能上的困难并未悉数建成,但却为未来主动化、无人化工厂供给了演进的方向,成为日后各工业兴旺国家争相仿效和完善的技能。

疫情期间,我国各大工厂快速完结产线切换,转产口罩和防护服等抗疫物资、援助全球抗疫战场的新闻屡次见诸媒体,让柔性制作再次成为职业重视的焦点。

依据海关总署发布的统计数据,3月1日-4月30日,全国共验放出口首要防疫物资口罩278亿只,防护服1.3亿件,新冠病毒检测试剂盒7341万人份,红外测温仪1257万件,呼吸机4.91万台,近期日均出口防疫物资30亿元以上,一个月内持续增加逾3倍。

这一长串亮眼数据的背面,除了原有厂家密布排产之外,经过柔性办法完结「跨界转产」的力气奉献巨大。

各路明星企业转产防疫物资,给国人构成一种幻觉假象——以为我国制作现已具有适当强壮的「柔性」实力。但实际上据「钛禾智库」在一线企业的调研调查,绝大多数的我国工厂,尤其是高端制作,离「柔性」其实还适当悠远。

以「柔」补刚

跨界转产防疫物资的编外力气中,不乏许多超级企业的身影。

其间闻名的如比亚迪。从一月底开端分配资源,开发主动化口罩出产设备,半个多月即完结量产。简直一起,中石化的业务规模也向下流延伸,开发了口罩、消毒液等出产线。

巴菲特在交际媒体渠道为比亚迪口罩打call

以造战斗机闻名的航空工业也玩起了「跨界」,集结集团旗下散布在6省市4家单位的力气,将本来出产飞机所用的数字化规划技能引进口罩出产,仅用3天时刻规划,16天时刻就完结样机制作,速度可谓惊人。

航空工业研制的「1出2型」全主动口罩机

这些新树立的出产线,遍及具有高度主动化特色,一个操作工人就能够一起保护两三条出产线的工作。

疫情带来的不仅是国民经济的大考,也正在成为加快我国制作业革新的变量要素。无论是经过「柔性」办法完结对出产线的快速切换,仍是用机器「换人」,经过无人技能许多替换人力,都是转型晋级的我国制作职业需求攀越的重重关山。(拜见前文:《疫情往后,这个职业或将加快「换人」》)

这背面的一个底子逻辑是——「克己」和「外包」进程中越来越多的对立,需求靠柔性制作来谐和处理。

批量越大,功率越高,这是工业3.0年代的普世原理。假设一个工厂只出产一种零件,那无论是从原材料收购、仓储办理、出产线工作、操作人员熟练程度等各个维度,均能完结功率最大化。可是,这样的工厂只能是抱负状态下的「乌托邦」——需求的多元化,乃至个性化是无法抵御的趋势。

作为科技进步的受益者,许多职业也不得不面对由此而来的实际问题:产品杂乱程度越来越高,出产流程变得越来越长。为了保证功率,咱们把出产流程碎片化,依托外包来处理多元化需求带来的功率影响。

所以,咱们看到从原材料到制品的途径从单一企业的「马拉松式」出产,变成了各级供货商和主制作商的「接力式」出产。在这根越拉越长的链条上,每个成员会集精力冲刺一段赛道,每个阶段的功率得以坚持。

可是跟着外包程度的加深,工厂对供应链的依托程度也日益进步,乃至常常有被「卡脖子」的危险。疫情突起,全球规模的大阻隔至今未完全免除,车间罢工、物流滞后、工厂倒闭,许多工业链因而受制于「人」,许多职业面对着史无前例的断供危机。

过刚易折,克己和外包两条路都不能走上极点,而二者之间,需求一些「柔性」来中和。

作为工业4.0重要出题之一的柔性制作,其间心价值在于,既能够依托主动化设备保证出产功率,又让出产线具有必定的延展性,能够依据商场改变和客户需求对产品进行当令调整。

从更微观的视界视点来说,「柔性」概念其完结已在耳濡目染地影响咱们的日常日子。疫情期间,体育馆改建成了方舱医院,教师当起了网络主播,无人机被改构成形形色色的「空中机器人」……

可是,即便全社会都认可「柔性」的大趋势,也并不意味完结的简略。部分范畴的「柔性」和智能化,也并不代表我国制作现已具有全面跨进工业4.0的才干。

近年来,「柔性制作」被职业提及的频率大幅度下降,其重要原因之一是——具有较高主动化水平的柔性出产线,关于绝大多数的我国工厂,尤其是高端制作工厂来说依然是奢侈品。

我国机械工业联合会专家声誉委主任、工信部智能制作专家咨询委员会主任朱森第以为,适当一部分我国工厂还处于「工业2.0」阶段:

「我国制作业需求采纳并行战略,即2.0补课、3.0遍及、4.0演示。」

柔性制作有多难?

1982年,由60个FMC(柔性制作单元)和一个立体仓库组成的主动化电机加工车间在日本FANUC公司建成,依托两台主动引导台车传送毛坯和工件,加工,装卸,传送进程不需求人工操作,此外,FANUC还有一个无人化电机安装车间,相同能完结接连24小时工作。

而一起期的我国,榜首批个体户才刚刚尝到挣钱的甜头。搞导弹的科学家们,正在深墙大院里仰慕大街上「卖茶叶蛋的」。

柔性制作在我国的推行遍及,与我国制作业的进化进程密不可分——其间一直绕不开的两个要害词,一是「需求」,二是「技能」。

从需求上来说,长时刻以来依托廉价劳动力盈利的我国企业,对主动化出产的需求并不火急。

尽管劳动力本钱全体快速上涨,可是我国工人的遍及收入水平依然无法和西方兴旺国家比较。依据国家统计局的数据,2018年我国乡镇制作业从业人员的均匀年收入为72088元,分摊到小时核算,均匀时薪为35元,在7年内翻了两倍。这个数字粗看形似增加不错,且数字背面,底层从业人员收入「被均匀」的实际和越来越频频的加班加点却没有表现出来。

与此同期,美国从业人员的时薪为21.5美元,日本也有约2000日元,且这两国多年来的制作业薪酬水平并无大幅度增加。

2011-2018年我国乡镇制作业从业人员薪酬增加情况

关于许多中小制作企业乃至作坊式工厂来说,能经过人工处理的问题,就尽量不必贵重设备——人走了能够再招,可是前置投入巨大,且「落地打八折」的机器设备,经过若干年折旧之后,或许只是一堆负担财物。

只要当人工无法处理一些出产问题,或许功率显着跟不上机器的时分,主动化代替才会成为企业刚需。

据「钛禾智库」研讨调查,现在国内柔性制作和「无人工厂」遍及率较高的职业,除了轿车、家电、3C数码等出产批量大、头部企业会集的职业,以及一些从事简略加工的职业等,其它制作企业与西方兴旺国家比较,更多的依然是依托「人海战术」。乃至在咱们的工业结构中,一些越顶级的职业,越难以脱节「手艺作坊式」出产的影子。许多要害工序的完结仍是要依托操作者的熟练程度。

从防疫物资的出产也可见一斑,口罩、防护服等低端产品的转产能够敏捷跟上需求。可是出产难度较高的呼吸机时就开端露怯,许多的海外订单现已排到年末。

当然,并不能因而全面下降我国制作的才干。即便是制作业兴旺的欧美国家,也只要通用、福特、特斯拉等几个为数不多的职业巨子,有才干敏捷转产呼吸机或相关零件。

我国科技方针与办理研讨权威、联合国大学新技能研讨所高档研讨员顾淑林女士曾对「钛禾智库」叙述一个细节,2018年,一位留德的高档专家回到我国办厂,从事高精密的航天零部件加工。可是这位专家却发现,德国学到的工业4.0常识底子用不到国内的产线上,依然需求从3.0,乃至2.0的课开端补起。

顾淑林以为,我国在顶级技能范畴并不落后于世界强国,咱们很早就能搞出世界领先的顶级兵器和严峻配备。可是却长时刻依托于「人」,这些人一旦脱离岗位,许多先进技能乃至面对「失传」危险。

「我国有一帮经历丰厚的老工匠,可是现在最缺少的,是把这些老工匠脑袋里的经历翻译成数字化公式、进行仿制推行的新一代工业人。」

高端配备制作,是柔性制作要霸占的终究堡垒,也是对「柔性」需求最激烈的范畴。

这类职业的零部件批量小、种类多、结构杂乱、加工难度大、安装工序繁琐,是最火急希望坚持速率优势,又等待出产弹性的范畴。

但恰恰是这些高端配备制作职业,加工工序过于杂乱,工艺要求太高——没有长时刻工程技能经历的量化堆集,就适当于地基不稳,智能化的柔性制作只能是海市蜃楼。

压在企业头上的还有经济账——即便能全面完结柔性改造,置办出产线的额定本钱也需求适当长的时刻才干回收。

要想完全改造这些「硬核直男」,还有适当长的路要走。

软肋和硬骨头

2015年,某严峻配备制作央企从前投入数千万元打造柔性制作样板车间,可是历时四年却开展缓慢。

原因之一是软件问题,因为机器设备多为进口,在国外操作体系根底上再来编写国产流程操控软件,构成许多运转逻辑呈现抵触。

软件的研制,一直是我国制作业的软肋。

擅长于逆向开发的我国人,堆集了许多呼应需求的经历,能够高质高效的处理HOW(怎么做)的问题,但也简略构成思想限制——下降对WHAT(做什么)的灵敏。这就适当于坐在副驾驶的方位上,其实永久学不会开车。

其二是硬件短板。例如,数控机床上一个工装夹具的加工精度无法满足要求,缺点也会经过长链出产线逐层扩大,导致整个环节功率和产质量量的严峻受制。一起,出产设备对不同软件体系的习惯性差,也让整体功率大受掣肘。

硬件的才干,也是难啃的硬骨头。

1958年,在我国诞生了亚洲榜首台数控机床。可是尔后因为前史原因,我国机床职业堕入长达20多年的沉寂。与此一起,邦邻日本却在工业化的道路上日新月异,在机床精度、转速和产品安稳性上精雕细镂,并树立了齐备的工业体系。时至今日,国产数控机床依然在许多依托价廉来交换商场占有率。

亚洲榜首台数控机床——北京榜首机床厂与清华大学协作试制的X53K1三坐标数控机床

此外,「软硬交融」是柔性制作的终究钥匙——再高端的硬件假如过于「矫情」,与软件的兼容性差,只能越用越「死」,终究被更先进的设备筛选。硬件的延展度和灵敏度,在很大程度上决议了一套柔性体系的寿数值和出产才干。

软件功用需求硬件渠道得以完结,硬件设备又依托软件体系进行串联。而当下摆在我国制作业的实际困局是——软件开发没有厘清条理,硬件水平跟不上脚步,这个看似无解的莫比乌斯环,需求一点一点的扯开重组。

刚柔并济

用软件手法处理硬件问题,对非标设备进行调试和体系优化,是一种思路。

疫情期间,哈工大机器人集团(HRG)共派出5名主干,用6天时刻,对黑龙江省两家抗疫转型的出产企业暂时收购的21台口罩出产设备进行调试,这些设备类型、标准各有不同,乃至有部分是「二手」。经过调试,共7条出产线释放了2倍的产能,并将合格率从80%进步到了95%。

反之,对标准化设备的体系进行个性化修改,然后完结不同的功用,是别的一种「柔性」思路。

这类操作办法一般是:用标准化、模块化的硬件渠道去承载不断迭代的软件体系,完结多重排列组合,习惯不同的产品出产。这也是现在最经济的处理计划之一。

有经济实力和丰厚经历的企业,或许会一次性投入巨资打造「刚柔并济」的未来车间,但这毕竟是极少数。

一个典型事例,是三一重工坐落长沙的「18号工厂」,这个声称亚洲最大的智能化制作车间里,完结了出产中人、设备、物料、工艺等各要素的柔性交融。8条安装线,能够完结69种产品的混装柔性出产;在10万平方米的车间里,每一条出产线能够一起混装30多种的机械设备,马力全开可支撑300亿产量。

「18号工厂」的柔性制作出产体系包含了许多数据信息:用户需求、产品信息、设备信息、出产计划等。依托工业互联网将这些大数据衔接起来并经过三一的MES体系处理,能拟定最合适的出产计划,最优的资源分配。

软件和硬件,是现在柔性制作需求齐头并进,同步破解的两大难题。

软件的开发不能停步于IT部分,需求由企业最高决策者来布置和推进,贯穿整个安排和各大功用,并在运营环节落地。每一个出产环节经过信息化树立衔接,并完结可视化。

硬件的标准化办理也非一日之功。不同的设备标准,必定程度上需求彼此交融学习——这意味着工厂、企业,乃至许多职业都要逐渐走出舒适圈,习惯新的游戏规则。全球化的经济网络,也要求咱们与世界接轨,充沛考虑到国产设备与进口设备、零部件以及软件的可代替性和兼容性,构成整个上下流工业链的疏通和标准化办理。

「多个庙就多个鬼」——主动化出产是减法思想,越简略越安稳;而柔性制作既要做减法,也要做加法。一条出产线上,用尽量少的设备和东西,完结出产更多产品的或许。

中体西用

清末洋务运动时期,洋务派就以「中学为体,西学为用」作为指导思想——建议以我国伦常经史之学为中心理念和准则办法,以西方先进技能作为辅助东西。

再先进的西方科技之术,也需求根植于我国的实际土壤,在我国才智的浇灌下开花结果。

2018年,为了提高东西办理的主动化水平,某企业斥资上百万从海外引进了智能刀具立体库,可是运转一段时刻却发现办理功率不升反降。

仓库办理人员只是把刀具从一般库移入了智能库,但账目办理依然是传统的Excel表格,并没有与信息体系对接,领用流程也依然是纸质单据,而没有做到流通进程中的优化。

这套贵重体系带来的仅有长处是,取用高处刀具不再需求搬梯子爬上爬下,用按钮处理存取问题。可是却常因多发的体系故障导致刀库卡住,修理人员迟迟不能到位影响出产进展——终究,这些立体库沦为了安顿不常用、高价值刀具的「水晶棺材」。

完结「工业4.0」版别的柔性制作,检测的绝不单是企业的技能才干,还有办理等各方面的软实力。而机制体系的问题,不是依托引进一两项先进设备就能处理的——用一只贵重的金鞍去配一匹老马,只会让老马愈加不堪重负。

我国制作要真实完结从「刚」到「柔」的晋级,也不能只是限制于对出产层面的重视,更需求全面开发上下流工业的柔性。以企业的制作才干和柔性程度为根底,结合供应链和商场,把产品的各个功用部件独立成单个模块,完结其恣意组合和输出,而不同模块的出产流程和出产本钱都柔性可控。

而这一系列杂乱纷乱的排列组合,都只能依托我国人自己的才智,从绵长的实践进程中去寻觅答案。

参考文献:

[1] 邓宏筹 《面向21世纪的柔性制作技能》,2000

[2] 肖永清 《柔性制作技能决议轿车工业的未来》,2009

[3] 航空工业 《航空质量的口罩机、压条机来了!》,2020

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[7] 比亚迪电子 《日产500万的口罩工厂,比亚迪是怎么打造的?》,2020

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[10] 新华社,白田田《「聪明工厂」助企业「精准复工」》,2020

[11] 徐树立,姚谌 《柔性制作技能的使用与实践浅析》,2019

[12] 李有兵 《柔性出产线智能操控体系规划》,2018

[13] 李子宸 《三一重工:18号厂房实验,从大厂房到才智工厂》,2015

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