探索第四次工业革命之“互联工厂”

2019-05-23 11:25

  如果有人说工厂会解决当前全球面临的问题,您可能会觉得这是在说大话。但现在真有一个国家正在努力实现这一宏伟概念,这个国家就是德国。现在,德国政府提出了高技术战略工业4.0(Industry4.0),并开始推进这个产官学一体项目。

  如果用一个词来概括这个概念,那就是互联工厂。就是通过互联网等通信网络将工厂与工厂内外的事物和服务连接起来,创造前所未有的价值、构建新的商业模式,甚至还能解决很多社会问题。

  第三次工业革命的自动化只是在生产工艺中运用ICT,而工业4.0将大幅扩大应用对象。最终报告将这种升级后的工厂称做智能工厂。基于ICT的智能化本来就是在智能手机、智能仪表、智慧城市、智能电网等所有事物和服务中出现的动向。要实现工厂智能化的工业4.0也可以说是一个必然趋势。除工业4.0以外,通用电气也提出了与之基本相同的概念工业互联网(Industrial Internet)。日本的各企业也在推进M2M和大数据应用。

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  工业革命认定划分:

  第一次,机械化。从18世纪末开始,蒸汽机逐步取代人力。

  当时,机器采用集中动力驱动,动力从上空的动力轴通过皮带传给机器。

  机械制造,之前已开始有分工,但直到采用新动力方式,才开始如今天的形态。

  机床制造,作为一个行业,最早从英国开始。Madein Germany就是当年英国人在德国人造的机床上贴的(作为劣质品的)警告标志。

  第二次,流水线生产。始于1913年美国人福特采用流水线制造汽车,规格化生产,成本大大下降,价格从850US$降到370US$。但同时也大大地放弃了个性化。

  机器和流水线开始逐步由电驱动,更易控制。

  第三次,自动化。始于1974年。当时在德国一个小地方(Neuhausenim Enzkreis)的一个小企业(Klaschka GmbH)研发出了由集成电路制成的PLC(可编程逻辑控制器)。控制逻辑,相对继电器组成的控制器,可以更方便更灵活地更换修改,迈出了微处理器控制工业应用的第一步。但当时正值冷战,没有人想到这个小东西会对工业生产带来如此大的变化,以致值得称之为革命。以后,硬件水平、集成度不断提高,采用了C语言和更高级的编程语言,不仅可以描述简单的与或逻辑关系,还可以描述各种复杂的控制策略(PID、自适应、自学习等等),现在已被广泛使用,几乎无处不在。

  一个典型的例子是汽车工业。在上世纪八十年代末,美国麻省理工学院完成的一项耗资500万US$的调研报告改变了世界的机器说,日本汽车工业之所以能在20年里抢占世界三分之一市场,除了苗条(零库存)工厂外,最重要的一点是因为广泛实现了装配自动化,机器人辅助的装配大幅度地提高了质量与生产率,因此,今后美国和欧洲的汽车工业很难与之竞争。但是,德国的汽车工业挺住了,其中一个原因就是,德国的机器人中都装有PLC,程序可以灵活地不断更换改进。

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  而第四次工业革命的目标则是工厂智能化,Intelligente Fabrik(Smart Factory)。

  中心:让网络技术进入制造业。

  背景:今后制造业将面临的形势紧缺的资源、能源转变、员工年龄结构改变、全球化。

  技术基础:网络和空间分布系统、顺畅的通讯,宽带速度达7000Mbit/s。

  特点:灵活易变、高资源效率、考虑人类工程学、以及使企业与顾客、业务伙伴最紧密地结合。

  互联工厂的模式探索

  首先第一个案例就是青岛滚筒洗衣机,我们是建成了行业第一个黑灯车间,这里面主要是通过设备的互联,打造出了最安静的水晶洗衣机,具体是怎么做的?在洗衣机的用户需求方面,现在一台零磨损、安静的洗衣机,客户有这个需求,基于这个需求,在我们前面说的生态圈里面,有四类资源一起联合研发,包括一流的研发商、一流的设备供应商、一流的模块化供应商等资源一起开发的自动化的智能生产设备,这个设备最后实现了什么样的颠覆呢?大家知道桶的跳动造成了噪音,这个可以达到噪音的五分之一,而且桶可以做到最小的桶径,这两项技术是全球独一无二的,我们通过这两项技术满足了用户的需求。

  这个技术我们也在复制,冰箱、空调、热水器我们要复制出100道这样的智能化生产线。大家看到的看上去是一台设备,实际上背后是整个信息的互联与用户的互联,全流程的协同。

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  第二个案例是沈阳冰箱,我们建立了行业领先的数字化互联工厂,这是目前为止行业内第一个数字化互联工厂,这一个工厂的特点,能够实现高度的柔性,满足个性化定制的需求,主要的特征有五个方面:

  首先是布局上是模块化的布局,前面我也讲过,是根据你的订单的需求,根据你的生产特征来进行组合的,这个布局完成了以后,整个生产周期缩短了50%,冰箱的全工序生产高度的柔性化,前面讲到设备的柔性化可以做到连续生产。第三就是物流,物流的柔性化主要是实现智能推动,主要是满足按单配送的需求,总装线是高度的模块化制造,模块化制造的特征就是共性的模块往前移,个性的模块往后移,这样做的目的还是为了适应用户需求的变化,通过总装的模块化总装,现在这个工厂一共是五大平台,可以定制500多个型号,生产效率是原来的两倍,既实现了个性化的定制,生产效率又大大的提升。在数字化和智能化方面也看到,前端连供应商,后端连用户,四通八达全部联起来,现在我们也是做到了全流程的互联。

  现在的图片,大家可以看到智能物流,是点对点的配送,完成了各种任务。综合以上包括我们的愿景、模块探索和实践,我们还是在互联工厂探索的路上,目前也面临着非常多的挑战,因为时间关系就不再详细的诉说。本质是和用户零距离是互联的,抓住这个核心,满足需求,创造更大的效果,这里面关键的要素一共是六个方面,特别要强调的就是企业文化和整个系统的整合一定要吻合,整个企业要顺应时代的潮流,整个时代的整个组织、架构、文化是不是要智能制造?这个是关键的关键,和整个智能制造方向的整合,是我们不懈的追求。

  工厂转型满足个性需求

  作为传统家电制造企业,推动智能制造的转型绝非易事。前端要和研发联系,后端要和用户联系,同时基于互联网的新技术应用,要和机器人、生产线、产品进行智能化联系,整个价值链都要打通。

  为了应对和满足这种变化,需要用户对产品的设计需求和生产线上的实际制造整合,软件服务与硬件操作相结合;而大量的机器人,无人工厂、无人仓储物流、3D打印的产生,恰好使消费者具备了成为制造商、能够以C2C模式进行生产销售的能力。可以说一个全新生产方式的生态系统正在悄然演变。

  这种生态系统具备多样化的生产能力。可以在模具更换、故障排查等方面迅速做出调整,用户软件可以把以往大量的图纸文件、人工输入全部变成控制台操作。让工厂具备柔性生产的能力,同一流水线可以同时生产不同样式、不同型号、不同品类的部件。让工厂从原来的无脑生产实现了有脑生产。

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  工业4.0是一种跨界的集成和融合,需要具备生产工艺工业自动化、网络通信、产品生命周期管理、供应链管理、电子商务、物流、客户心理分析等各个方面的要素才能完成柔性生产。原有的硬件制造商、软件开发商、系统集成商、设备生产商等,都将发生变化。

  作为全球首个智能互联工厂,海尔沈阳冰箱工厂已领先行业实现了智能制造体系的全面布局与落地投产。据悉,海尔互联工厂已实现将用户需求与工厂无缝联接起来,企业制造部门、研发部门、营销部门与用户、利益攸关方等并联在同一系统内,基于互联网新技术的应用实现内外互联、信息互联及虚实互联,满足用户的个性化需求。据了解,在沈阳工厂的生产线上,有一万多个传感器,几百个零部件被优化成十几个主要模块,这些模块可根据用户不同需求进行快速任意组装,生产一台个性化冰箱仅需10秒。且单线产能、单位面积的产出翻番,物流配送距离也比原来减少43%左右。生产周期缩短了50%。

  互联工厂这一新贵,还有利于提前判断并检测出生产环节的纰漏、降低出错率、规避生产风险等,产品品质更有保障。能够更精准、高效、人性化地满足用户的需求。

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