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智能制造的黑馬,柔性生產來了!

2020-06-11 11:40 物聯(lián)傳媒

導讀:過去這幾個月,是這個世界變化最快的日子。


過去這幾個月,是這個世界變化最快的日子。

先是口罩、額溫槍、口罩機、熔噴布、呼吸機等防疫物資的告急,本行企業(yè)加急生產,其他自動化程度領先的企業(yè)跨界支援,比亞迪、上汽通用五菱、廣汽集團等多家企業(yè)都參與造口罩了。

另一方面,全網云帶貨正在興起。網紅電商們改變了消費者的購物習慣,也改變了供應鏈的方式,小單快反的程度進一步加深。日益激烈的市場競爭,倒逼各行業(yè)企業(yè)打破常規(guī),積極尋找出路。

一邊是跨界,一邊是轉型。

一個共性是,疫情沖擊下能夠快速完成產線切換,或者快速調整戰(zhàn)略的企業(yè),大多擁有先進的自動化、數(shù)字化、智能化水平,其背后都蘊藏了一個可以稱之為“柔性生產”的能力。

例如比亞迪,2月8日正式宣布調配資源援產口罩。通過對現(xiàn)成的手機組裝生產車間提升凈化等級,輕松擁有了生產口罩的凈化室;通過種類各異的在用高精設備和專業(yè)的技術人員儲備,7天內就完成了口罩機的研發(fā)制造。比亞迪的速度,是在不到半個月的時間內實現(xiàn)了口罩的量產與爬坡,如今日產量達到5000萬只,躍居成為全球產能第一。

例如匯川技術,當了解到對N95口罩機的調試運營成為設備廠商的心頭大?。ㄓ行S商辛苦買回來的口罩機,調試了半個月還是沒能正常生產,最緊張時外面調試工程師的報價已經飆到1天10萬元),于是快速推出了基于英特爾軟硬件平臺的全伺服N95口罩機電氣解決方案,在減少約1/3的設備調試工作量同時,幫助客戶節(jié)約調試費用數(shù)萬元。重要的是,口罩機少運轉一天,就少生產一天的口罩,時間才是最寶貴的。

潮水褪去便知誰在裸泳。或許是突如其來的疫情無情地洗刷了一批缺乏危機應對能力的制造企業(yè),存活下來的玩家才能更加清楚地看到“柔性化”帶來的賦能魅力。

全文較長,主要從四點展開:

1、以柔克剛。

2、柔性生產魅力幾何?

3、柔性生產需要什么?

4、柔性生產改變了什么?

PART 1/以柔克剛

有柔就有剛,剛性生產出現(xiàn)的時間更早,指的是產品以規(guī)?;姆绞脚可a,主要用來滿足社會對大量工業(yè)品的需求。

在剛性生產的環(huán)境下,市場整體供不應求,只要能生產出產品,就一定能把它給賣出去。就像上世紀50年代到80年代國內流行的“糧票、布票”,物資匱乏的情況下,還要啥自行車呢?

最典型的剛性生產案例來自于美國福特汽車公司。

1908年,亨利·福特做出了一項戰(zhàn)略性的決策,決定打造一款滿足大眾需要且買得起的汽車。

1913年,世界上第一條汽車流水裝配線在福特的工廠里出現(xiàn)了。這種批量流水作業(yè),使得生產汽車所需的時間、成本和資源大幅下降,生產效益卻大幅提升。

到1927年,福特一共生產了1500萬輛T型車,推動汽車從奢侈品變成普通大眾能夠負擔得起的交通工具。



福特T型車

圖片來源于網絡,侵刪

換個更直觀的例子來說,以前的服裝廠,一年只需要做幾個爆款就能輕輕松松養(yǎng)活一大家子了,即便走在路上撞衫率極高,消費者依然愿意買單。

但伴隨消費結構升級,下游需求的疲軟,賣方市場逐漸變成買方市場,剛性生產缺乏個性、成本浪費、響應時間慢等弊端逐漸暴露出來。

尤其某些領域的制造企業(yè)面對消費者個性化、定制化、時效性等要求的步步緊逼,發(fā)現(xiàn)滿足“多樣化、小規(guī)模、周期可控”的柔性化生產模式,才將會是企業(yè)未來生存和致勝的關鍵。

如同服裝業(yè)直播爆火的背后,是紡織供應鏈正在承壓,他們必須適應柔性化生產定義下小單快反的節(jié)奏,才有機會接納更多訂單和客戶。

“一件樣衣拿過去,如果這個工廠半天做不出來,就不用他們了,反正長三角的服裝廠多的是?!币晃辉泿椭鞑舆^工廠的人士這么說。

PART2/柔性生產魅力幾何?

與剛性生產對比,柔性生產給人最直觀的感受就是“快速、多樣化”。

在業(yè)界,柔性被定義為兩個方面:

一是指生產能力的柔性反應能力,多指機器設備的小批量生產能力。

二是指供應鏈的敏捷和精準的反應能力,從傳統(tǒng)的“以產定銷”模式轉變?yōu)椤耙凿N定產”,要求廠商及時作出響應。

舉個例子,昨天工廠有2條產線生產A系列,2條產線生產B系列;今天A系列需增加至3條產線才能按量交貨,B系列需求減少只需開設1條拉線。

A、B系列工藝不同,要用到的設備、夾治具、加工程序和參數(shù)甚至是操作工人都是不同的,此時柔性生產若能做到極致,就是無論排產計劃如何變更,都可以快速地完成產線調整而不用停產換線。

再比如根據客戶的需求實現(xiàn)定制化已經是趨勢,手機殼可以定制,青島啤酒可以定制,海爾冰箱可以定制……

筆者曾經接觸一家國內知名的工控企業(yè),自述常常通過小批多樣的方式進行產品銷售。公司的4000多款產品型號,任意一款都可以按照最小批量30臺起訂,產線可以隨時換線,并且保證交貨時間。

總體看來,柔性生產能夠及時響應內部或外部的變化,擁有快速、低成本地切換生產品種的能力,且能夠精準調整產能,使之和市場需求一致,避免產能不足或產能過剩。

這里要強調一點,柔性生產是有其適用領域的,并不是以一籮筐大趕快上的口號實現(xiàn)野蠻發(fā)展。

其模式一般適用于品種和數(shù)量變化很快的企業(yè),或者是雖然品種和數(shù)量變化不快,但是產品銷售有明顯淡旺季的企業(yè)。

像荷蘭ASML這樣在光刻機領域處于壟斷地位的企業(yè),2019全年僅出售26臺極紫外線(EUV)光刻設備也能大賺一筆,倒也不必談到柔性生產。但是像汽車、3C、家電制造這樣的領域,柔性生產能力就是最大的競爭武器。

另外,提倡柔性生產并不意味拋棄剛性生產,剛性生產標準化、流程化的特點,在今天仍然有重要的用武之地。

PART3/柔性生產需要什么?

柔性生產不是今天才提出的,談到它業(yè)界普遍會提到2個重要的論點:

1、柔性生產的定制性不意味消滅標準化,柔性生產是積木式生產。

根據消費者的個性化需求實現(xiàn)定制化確實是趨勢,但柔性生產要做的絕對不是無限定制化。

用喬布斯先生的話說:“消費者并不知道自己需要什么,直到我們拿出自己的產品,他們就發(fā)現(xiàn),這就是他要的。”

柔性生產要求廠商引導客戶梳理需求,而不是任其天馬行空自由發(fā)揮。

雖然從實現(xiàn)難度上講,無限定制化并不是不可以,但最大的問題是成本不允許呀,這不符合商業(yè)之本質。

所以,如今強調柔性生產、強調定制化的廠商,依然應該擁有產品設計模塊化、標準化的能力,可以將產品盡量簡化為多個相互兼容和替換的功能模塊,需要什么就拼上什么,這樣才能快速創(chuàng)造多樣化的產品品種。

2、柔性生產以自動化和無人化為關鍵特點。

以此前最熱門的N95口罩生產為例,就因柔性化程度不足遭遇諸多痛點。

比如,辛辛苦苦買回來的口罩機調試成本高、效率低,影響產線開工。

其中原因既與設備本身的先進程度有關,又與設備機械結構復雜,調試過程繁瑣,對工人師傅的技術要求高有關。

特別是印花與切刀的相位同步送鼻梁條與推鼻梁條的機械動作時序,一般同時需要多個調試師傅配合并反復多次的嘗試才能達到調試要求。

再比如,傳統(tǒng)的質檢工序比如檢測表面是否有異物、鼻梁線和海綿條平整度、封邊寬度和耳線的點焊狀態(tài)等,判斷標準如果是由產線工人口口相授來的,雖然管用,但也粗糙,因為人總會有錯檢、漏檢的情況。為了防止出錯,只能多加工位,多幾個人檢測,但這又浪費了成本。

相比下,三一重工的“18號廠房”因柔性生產在業(yè)界極具盛名。

18號廠房最大的特點就是“各環(huán)節(jié)全部實現(xiàn)自動化、信息化,只在關鍵位置增加人工的干預”。

根據2017年的資料,當時一條生產線可以生產5至10個車型,整個廠房可實現(xiàn)69種產品的混裝柔性生產。對比通常一條傳統(tǒng)生產線只能生產一兩種車型,可謂是跨越級的提升。

標桿已經在那了,怎么才能和它一樣?

簡單來說,我們認為可以從4個環(huán)節(jié)來考慮柔性生產,這將涉及到對物聯(lián)網、大數(shù)據、云計算、人工智能等新興技術的理解與應用。

01、感知:通過部署傳感器、攝像頭等硬件,使產線具有獲取數(shù)據的能力;

02、分析:在將數(shù)據上傳到可信云平臺后,通常會形成具有交互能力的實時監(jiān)控系統(tǒng)畫面,用來對數(shù)據進行理解與分析。

03、決策:通過對數(shù)據建模,使能機器擁有推理分析的能力,將簡單的決策或指令交給機器來做。

04、執(zhí)行:柔性制造的基礎是設備和產線的自動化,自動化程度將極大影響柔性生產的發(fā)揮空間,是真正實現(xiàn)快速、高效生產要求的重要保障。

PART4/柔性生產改變了什么?

千好萬好,帶來可觀的利益才是真的好。具體說來一定是成本的節(jié)約、效率的提高。

還是用上文提到的匯川技術N95口罩機電氣解決方案舉例,看看柔性生產究竟帶來哪些改變?

01、方案采用全伺服傳動機制,用電氣傳動取代機械傳動,解決口罩機生產線調試難交付慢的問題,減少了約1/3的設備調試工作量。

02、方案采用工業(yè)物聯(lián)網遠程運維,使設備上云,實現(xiàn)產線級及工廠級的監(jiān)控,提高故障檢測效率;

03、方案采用機器視覺品檢+糾偏系統(tǒng),全面引入深度學習技術,在來源段、出貨段等處實現(xiàn)機器換人式的缺陷檢測,提高質檢效率。

技術實現(xiàn)方面,這一系統(tǒng)是基于英特爾 X86 處理器,結合 OpenVINO? 圖形處理加速工具所開發(fā)的。整個系統(tǒng)在口罩生產線的 4 個不同生產工位,部署了多臺工業(yè)相機,通過圖像抓取產品狀態(tài),并傳輸?shù)絽R川基于英特爾? 酷睿 i5 處理器開發(fā)的高性能計算平臺 Kinovision上。Kinovision 平臺通過邊緣訓練服務器進行在線訓練,并根據訓練好的模型進行實時推理運算,從而保證了缺陷檢測的精準效果。

實施效果方面,可達到每分鐘檢測 150 件口罩的檢測量(150pcs/m),同時可以實現(xiàn) 99.98% 的準確率,平均每條產線減少 2-3 名檢測人員的同時,仍舊可以確保 24x7 無間斷的生產。



匯川折疊立體式口罩機視覺檢測系統(tǒng)

圖片來源:英特爾

值得一提的是,機器視覺正在成為工業(yè)轉型升級的必備形式之一。OpenVINO?是英特爾推出的一款快速開發(fā)高性能計算機視覺和深度學習應用的工具包,希望在人工智能與異構邊緣計算等領域充分發(fā)揮優(yōu)勢,幫助企業(yè)快速調配產能,高效柔性生產。

PART5/道路會曲折,但方向是對的

早幾年前,業(yè)內談論分析柔性生產的文章還有很多,但近來卻慢慢變少了。

原因無他,人們對柔性生產的定位已經走過了期望高于實際的頂峰期,目前正處在恢復理性,尋找出路的階段。一方面,概念還要講,市場還要培育;另一方面,客戶更渴望看到成熟穩(wěn)定的柔性生產解決方案。

眼下新基建概念正火,工業(yè)互聯(lián)網的重要性被一提再提,市場需求越來越瞬息莫測……但一切都得往前走的,柔性生產就在前面等著被更多的了解與應用,誰先觸摸到了,就有更大乘風而起的機會。