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“智造单元”让智能制造落地生根

2018/8/4    来源:知识自动化    作者:李奇      
关键字:智造单元  智能制造  
工业4.0概念的光环正在减弱,而更多工厂转型升级的真知灼见正在不断地涌现出来。智能制造作为中国制造2025的主攻方向,其中的数字化、网络化和智能化提出了一个可以探索的路径。

    工业4.0概念的光环正在减弱,而更多工厂转型升级的真知灼见正在不断地涌现出来。智能制造作为中国制造2025的主攻方向,其中的数字化、网络化和智能化提出了一个可以探索的路径。对于中国的制造企业迎来了不可避免的制造模式的范式转型,即智能制造,对于企业而言,则面临的是一条一条具体的生产线。如何从生产线出发,找到智能制造的发展路线,是一个非常迫切的问题。

    智造单元,正是智能制造最为落地的抓手。它像一根红线,在一个复杂的局面中,牵引着智能制造走向破局之点。它是一个最小的数字化工厂,提供了一个完整的多品种小批量的解决方案。

智造单元,把复杂系统变简洁

    智能制造是一个复杂的系统,这决定了它需要从一个整体论来考量。它在企业内部是一个混合状态,企业局部也可以有智能制造,而不必一定要等到整体上全部实现——这是一个交互渗透的过程。而在局部实现智能制造,如果从企业内部生产实践来看,最为可行的基础上是,需要从最小的智能制造单元开始,拓展到一条条数字化产线,再到局部相互连接的系统,最后构建出巨系统。

智能制造的系统集成

图1 智能制造的系统集成

来源:工信部安筱鹏博士《软件视野下的未来工业》

    这里的最小智能制造单元,就是需要构建的“智造单元”。智造单元是从工厂车间的基本运营出发,从资源轴、 管理轴和执行轴这三个角度,把一组能力相近的加工设备和辅助设备进行模块组合,并通过软件连接,实现多功能模块的集成化,链接企业资源管理与研发等管理软件形成企业的一体化系统,具备多品种少批量产品的生产能力输出的组织模块。作为智能制造实现的最小单元,可以实现数字工厂所需要的设备自动化、管理信息化、人员高效化。因此制造单元的基本特征,可以总结为“软硬一体,三轴三化”,也就是“设备模块成一体,三轴视角车间挂;软件连接数据通,数字工厂靠三化”。

三轴视角,扎根车间

    智造单元是扎根于工厂尤其是车间级而自然生长的希望之花。智能制造最为重要的问题,都需要回到现场去解决。而智造单元的“三轴”,就是围绕现场要素,从三个方向进行管理:资源轴向,内向管理轴向和工作执行轴向,见图2。

智造单元的三维视图

图2 智造单元的三维视图

    资源轴上,主要是对人员、流程、产品、设备的管理。资源可以是任何活动的对象,也可以是执行这些活动的前瞻主题。特别值得注意的是,员工是宝贵的资产。工厂工人在物理世界生产产品,不管职务是不是管理者,都会做决定并给其他人下达指示。

    而管理轴则是质量、成本、交期、安全,是生产过程中核心输出的要素管控与运维。

    而在执行轴PDCA,则是标准的戴明环,也就是计划(Plan)、执行(Do)、检查(Check)、纠正(Action)。

    这三个视图,综合地表达了智能制造的价值创造,其实是人类和各种设备活动的过程与结果的综合表达。

    这种方式与日本旨在解决智能制造的工业价值链促进会IVI的理念完全一致。日本IVI在2016年12月提出了“工业价值链参考架构”,旨在推动“数字工厂”的实现,见图3。

IVRA工业价值链的三维图

图3 IVRA工业价值链的三维图

    这个三维图,把智造单元的三个轴向定义诠释得很清楚,真实地反映了工厂的现场活动,完全是从车间的视角,考虑企业的实际运营。只不过IVRA强调环境的管理,而智造单元则采用了安全的方向。

    在明确了工厂现场的三大主轴之后,智能制造的建设路径就浮出水面。通过智造单元的组合,整个数字工厂的建设,就可以通过模块化、分区化的方式,进行自由的升级组合,从而大大提高数字工厂的建设效率。

智能制造的建设路径

图4 智能制造的建设路径

责任编辑:程玥
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