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技术与人文,感受日本企业的先进经验

2020/6/28    来源:e-works    作者:陈博龙      
关键字:日本考察  华中科技大学  先进技术  
通过对日本龙头制造企业参观学习,与知名企业技术专家的深度交流,深入生产一线并体验实践应用,切身体验了智能制造、智能机器人、智能物流等新型概念在生产中的实际应用,深刻感受到了日本企业先进自动化发展程度。

一、日本企业的生产方式、制造业知识技术及社会关怀

    1.松下环保技术中心

    抵达日本的第一天,我们来到了松下环保技术中心,这是一家通过家电回收利用实现可持续循环的制造企业。根据产品的不同特征,松下环保技术中心对产品进行回收利用。随着技术的成熟与不断进步,产品的回收率也不断提高,高的回收率是指高质量高纯度的产品。在具体的回收过程中,人与机器共同协作。在冰箱的回收程序中,有一步是人识别隔热材料,按是否含氟利昂区分,区分后将条形码贴在冰箱上,再由设备自动识别条形码,对不同类型进行不同处理。此外,在液晶屏回收程序中首先由工人将废旧家电拆解并筛选,再交给机器粉碎并筛选回收。由于每个液晶屏的尺寸不同,不好设定机器的程序,所以采用人工的方式效率更高。

    松下公司有自己独创的几种产品回收方式:振动、浮力、磁力、反射波长不同、气流。这五种方法和成熟的产线相配合达到对产品的回收利用和公司的盈利。同时,由于工厂可能对周边产生危害的问题,松下公司定期会向附近的居民代表汇报季度的企业情况、污染情况等,这也有助于民众更加支持并参与到环保工作中来。同时,为了避免群众不小心将物品遗落在了送来回收的废品中,每个回收的家电都配有回收劵,方便将物品物归原主,这种人性化设计值得我们学习借鉴。还有一点不得不提,他们工人工作的时间是每天固定的八小时,加班不超过两小时,每天大屏幕上会有计划完成数、实际完成数和计划剩余数,这有助于提高员工的工作积极性进而提高工作效率。

松下回收工厂合影

松下回收工厂合影

    2.京瓷

    京瓷主打精密陶瓷制品,成立于1959年4月1日,到现在已经有286家公司,涉及的产品范围很广,涵盖电子通信、汽车行业、能源与环境、医疗保健、精密技术及其他行业(包括纤维加工、打印头、福赛特阀门、再结晶宝石、深海地震仪、天文望远镜),这些都是精密技术。公司开发的内容也有很多,甚至在很多产品方面实现了垄断。陶瓷部件、电子元器件、光器件、材料、设备和系统的开发等都属于公司的商业和研发内容。公司生产大约共使用了200种材料,足以见得材料与科技发展的密不可分。陶瓷产品制造过程包括原料-成型-烧成-研削-接合-检查-制品。制作过程用到热的特性(陶瓷升温比金属快很多)、电磁气特性(印刷出来更清晰、漂亮)、生化学特性(不生锈、不易变化、在人体中十分可靠)、机械特性(如硬度、刚性、比重等)以及压电作用。

    在京瓷学习参观过程中,比起产品,更吸引我们的是京瓷的创始人稻盛和夫先生一生的经历。他敬天爱人的思想伴随着这名优秀的企业家走到现在,他在困境中不放弃,在每次自我怀疑时都会反问自己是不是“动机至善、了无私心”,是不是怀着利他之心。他始终坚信人的能力是无限的,只有自己内心渴望的东西,它才会靠近你,并且他在经营中始终贯彻着正确的为人之道,追求全体员工物质和精神两方面的自由。在经营方法方面,他采用了阿米巴经营方式,以人心为基础,将领导人到基层用信任连接起来。

京瓷博物馆合影

京瓷博物馆合影

    3.丰田

    我们首先参观了丰田纪念馆。丰田集团起源于纺织机械,丰田集团的创始人丰田佐吉发明了日本第一台动力织机和自动织机、独创的环状织机,并在1911年设立了丰田自动织布工厂,又在1918年重组,成立丰田纺织株式会社。纤维机械馆占地400多平方米,完整保留了当年丰田自动织机制作所荣生工厂和近100台纺织机械。从最原始的材料棉花和最早的纺织工具、纺锤、纺车等到最早实现机械化的第一台纺机到现代的高速全自动纺织系统,从江户时代末期的依靠人力运转到依靠水力、蒸汽到现代的电气化设备,展馆中展示得十分全面和细致。

    由于察觉到纺织行业发展的局限性,1937年丰田汽车工业株式会社成立,次年便开始了just in time的生产实践。整个汽车展馆的面积达7900平方米,分为上下两层,由“汽车业创业期”、“汽车结构和组成零部件”、“研发技术”、“生产技术”4部分构成,介绍了汽车的基本构造,以及发动机、变速器、刹车、转向装置、汽车配件的变迁和技术进步。馆内有很多影像展示和按键操作,让人们亲身体验汽车制造的各个过程,比如冲压、焊接和组装等,还可以了解各种技术细节和技术发展的变迁,值得一看。从上世纪70年代起,丰田就已经开始生产并在制造过程中使用机器人,以提高质量、降低成本。秉承“通过制造,创造富裕社会”这一企业精神丰田开发出了人类辅助类型的“伙伴机器人”。“伙伴机器人”顾名思义就是既贴心又聪明,能够协助人类的机器人。丰田创造伙伴机器人的目标体现了作为一家社会企业“知恩图报”的胸怀,它希望所创造出的机器人身上体现“友善”与“智能”并应用于协助人类的活动之中,如照顾老人、生产制造,以及在不久的将来使其成为移动工具。

    在丰田的元町工厂,现场工作人员介绍了该工厂正向着二氧化碳零排放挑战,并介绍了汽车四大工艺:冲压(将钢板放入冲压机模具中,制作发动机罩、车门等冲压零部件)、焊接(按照设计要求,将各板件焊接成白车身)、涂装(对白车身进行前处理、底涂及面涂)、总装(将发动机等全部内外饰件装配到车身上)。在丰田的产品生产中,顾客始终是排在第一位的,即顾客的需求推动生产,争取实现高质量、短交货期的生产。之前提到的just in time的生产实践即在必要的时间内生产必要数量的必要产品。在生产技术方面,采用了电子标签拣选系统,产品待选时为黄色闪烁,选好后变为绿色常亮,若没有变为绿色常亮则说明操作存在问题,应重新拣选。工厂还采用了综合电子板(安东)装置,这是为了方便解决生产中出现的问题而采用的方式,即显示板上的灯正常状态是绿灯,工人操作时如果发现异常则按下呼叫按钮,显示板上黄灯亮且有呼叫信号,组长听到后来解决。问题解决后再按按钮,呼叫停止,期间产线不停;若未解决则亮红灯,呼叫不停止,产线停止,直至问题解决,确保在各个工序中实现高品质,不让次品流入下一道程序。还有一些人性化的设计,如生产线侧同步台车可以方便员工操作。生产结束后还有出厂前的手续,外观检查、方向盘调整、轮胎的组装角度、前照灯调整、行驶检查、制动检查、螺丝检查、发动机室检查。

    之后我们还去了丰田会馆,可以用十五个字概括感受:环境与感动、安全与自由、生产与创造!

参观丰田纪念馆

参观丰田纪念馆

    4.朝日啤酒

    朝日啤酒工厂之行相比于其他工厂显得更有趣,我们可以亲自体验工厂生产出来的啤酒。啤酒生产的原料是大麦、啤酒花、水,辅助原料是大米、玉米、淀粉等,辅助原料起到调整啤酒口味,使啤酒爽口的作用。工厂坚持着3R原则,即对废弃物做到100%回收利用。啤酒的制作工序为:麦芽制造工序—糖化工序—发酵熟化工序—过滤工序—包装工序—出货,为了减排二氧化碳,在生产过程中采用了PIE煮沸法。为使资源循环利用起来,麦芽渣通常用作家畜饲料,玻璃屑用来制作酒瓶、再生瓶或用作建筑材料,铝屑用来制作铝罐、电气产品,剩余酵母则可用作视频及药品的原料。啤酒的口感主要取决于过滤步骤。朝日啤酒厂采用烛式过滤机:管子类似于生物膜,纯液体可以通过而酵母不可以;全部液体从下到上,只有液体可以通过管子到达上方,其优点是使用立体过滤网,增大了过滤面积。工厂的封装线在将纸箱运送至封盖机前利用了传送带转速的不同使箱子自动转向。在之前箱子被横放以最大化利用空间。之后箱子被竖放以将瓶子装进箱子,整条生产线自动化程度高。

    参观的最后,我们品尝了啤酒,啤酒口感极佳,酒入口顺滑,酒香味浓厚,同时我还学会了倒酒的正确方法,收货颇丰。

朝日啤酒博物馆合影

朝日啤酒博物馆合影

朝日啤酒生产线

朝日啤酒生产线

    5.三菱电机

    最开始了解三菱是因为初高中曾经用过三菱的笔,但是没想到三菱的主业是电机方向。主要研究能源电力设备、电子元器件、家电、信息通讯系统以及工业自动化产品。三菱公司秉着支持全世界制造业的宗旨,希望能打造出理想工厂。理想工厂的概念是完全定制,顾客发出订单,由供应商运至工厂,工厂用机器人自动裁剪包装,然后全自动飞机送至顾客。这种方式的特点是无错误、无人工成本、无库存,但其中也存在问题:产线设计时间长、生产的自动化设备如何制出、如何检测产品是否达到要求。要达成的目标不同导致收集的数据不同,收集各种数据的速度不同。三菱电机提出的e-f@ctory的宗旨:把先进技术用于生产线。改进产线的目标是要提高投资回报比,让员工做简单的操作。而产线自动化的目的就是实现一个不停止运转的工厂,但其中仍然存在许多的问题,如产线问题:物品卡住而造成产线整体停机,针对这个现象有改进目标,即提高效率、降低停机效率。也有了相应的改进方法,即实时收集数据,用数据可视化分析数据找到最需要解决的问题。根据目的改造产线,加快改善循环的转动,改进之后能得到的效果是设备运转最大化;实时掌握生产线的状况,实施与现场条件相关的第一手措施,让造成设备停止的原因最小化;支援人工作业的高效化。

    人机结合在三菱电机公司得到了广泛的应用。如刷锡膏、回流焊(冷却、定型)步骤均需用画像检查仪;人工单元化:贴片机无法操作大的零部件,所以手工操作,然后放入焊接槽自动焊接,手工操作时使用的螺丝刀中有传感器,可以感知操作者动作的正误,可以减少很多不必要的错误;机器人单元化:相同操作可以用机器人单元化来提高效率。

    工业机器人采用协调作业的方式工作,被用于举起重的东西。在工作过程中最重要的元件是工业用电脑plc,用cc-link连接,其可在自己的平板上发现问题而不用去工厂,大大节省了时间,提高效率。

    三菱电机公司的介绍人也给我留下了很深刻的印象,他介绍时幽默风趣很富有激情,脸上洋溢着微笑,态度很好,我觉得这也是企业文化的另一种体现,足以见得公司轻松愉悦的工作氛围和对来访人员的热情。

参观三菱电机公司

参观三菱电机公司

参观三菱电机公司

    6.DENSO电装工厂

    进入DENSO电装的展厅,迎面而来的是创新的气息,公司致力于不断地创新与发展,为消费者提供高层次安全性产品,主要是行驶控制系统的开发。在环保方面该工厂有许多相关的措施:尾气评估实验、燃料喷雾微粒直径实验、燃料喷雾形状测试、燃料喷雾模拟开发、新一代汽车空调的开发、混合动力车用电机的开发;为了满足全球消费者的需求,适应世界上的任何环境,工厂做了:寒冷环境实验、低温环境实验、实车空调性能实验、发动机模型开发实验、电磁波环境实验等。工厂专注于工人的技能培养,建立自己的全球事业网络,实现环保、安全、舒适、方便。在汽车信息化方面,工厂有导航系统、智能交通系统、自适应巡航控制系统,工厂的目标是实现产品的高性能和高精度材料技术与加工技术、追求自动化的生产系统、拥有生产差别化产品的自制设备技术。

    从具体的技术层面来说,在参观过程中,我了解到电装工厂有如下技术:①降低油耗的关键:减少汽车在行驶中消耗的燃料、有效利用燃油能量;②提高汽车燃油效率的措施:连续可变气门正时系统、丰田混合动力车的控制系统;③汽车尾气的净化措施:共轨系统、空燃比传感器、薄壁六角形载体;④开发汽车空调和制冷剂:内置可变容量压缩机的客车冷却系统、使用喷射器的冷冻循环、无氟利昂车用空调;⑤报废汽车的应对措施和提高再利用性:制冷剂的重新回收的开发与普及、开发解体作业工具、开发再利用技术、修理再生的复原事业;⑥水质管理:通过独自的排放管理系统,对每一个排水系统进行最佳的排水处理,有效地防止了含有环境负荷物质废水的排放;雨水管理系统:对降入厂内的雨水用油水分离槽分离漂浮油的同时,始终通过水质传感器对其进行监控;⑦生产技术发展的源动力。实现产品的高性能和高精度的材料,加工技术(如:用压电原件另电火花加工电极在孔中高速振动,排出切屑);⑧抑制加速的系统:踩错油门时,依靠超声波传感器检测前方及后方的障碍物,通过蜂鸣器和显示通知注意,检测到障碍物的状态下,当错误的强力踩下,加速踏板时,抑制发动机或混合系统加速;后退时,即使在未检测到障碍物的状态下,刚在约五千米每小时以上的速度下踩下加速踏板时,抑制加速防止速度过快;⑨双管式热交换器:用更粗的管子覆盖配管外侧。由于空调效率提高,能够控制压缩机的运转,并以此减少发动机的负荷。

参观DENSO电装的展厅

参观DENSO电装的展厅

    7.大福株式会社

    大福株式会社是一家做物流的公司,其自动化物流系统包括了保管、分拣、拣选,主要业务是以物流系统为中心,面向各行业提供从咨询、规划、设计、制造、销售、安装到售后服务等一系列全方位服务。目前在做的有六个大方面,分别是面向一般制造业、流通业(商业、批发、运输、仓库、食品、化学、药品;搬运、保管、分拣、拣选系统、物流产品)、面向汽车业界(汽车生产线、搬运系统)、电子产品(接口板、测量软件、IPC、控制器等)、机场业界(机场托运行李、输送系统)、电子业界(半导体、FPD)、汽车及相关产品(加油站、汽车经销商、洗车机)。

    参观完大福的日新馆,有几点让我印象比较深刻。第一是为了节省空间而设计出来的移动货架,通过磁钉的控制实现无轨移动,辅助AGV小车,类似设计的还有旋转货架。第二是分拣系统,通过物品种类、数量、重量、条码、画像来实现物品的分拣,对易碎物品设计有专门的掉落装置,对于机器未识别的部件会运送至人工处理系统由工人分拣,在降低工人劳动力的情况下也保证了分拣准确性。还有一点就是VR技术的使用,可以让参观者在参观前对工厂结构有个大致的认识,在参观学习中能更快的抓住要害,学习到更多的东西。自动仓库的采用打破了高度和长度的限制,也大幅度节约了人员,方便电脑的直接管理和记录。

    日本是一个地震多发的国家,为了应对地震的发生,仓库采用了减震的树脂材料。箱盖式立体库的使用使得堆垛机速度更快,箱子更加紧密。高速的穿梭车使得分拣的速度更快,但由于吞吐量的限制,太快的速度更没有太大的必要。大福株式会社始终是根据用户的需求来研发产品的,所以产品的使用性都相当强,参观完日新馆后我对物流行业也有了全新的认识。

二、王志华老师的讲座

    王志华老师讲座的主题是日本及国内机械制造发展历史和核心技术。日本从明治维新开始全面否定汉学脱亚入欧,日本政府派遣许多人到欧洲国家学习各种当时先进的技术。1893年,中日爆发了“甲午战争”,大清帝国的北洋舰队彻底失败,赔偿日方45000万两白银,实际上为日本工业近代化的发展提供了资金上的保障。

    随着向西方学习的不断推进,日本的工业发展开始与西方列强的矛盾日益加深,日本也开始受到封锁。1904年爆发了日俄战争,结果俄国大败,俄国把在我国东北的利益一大半给了日本人。日本通过战争明白了高水平工业机械在本国生产,以及提高制造水平的重要性,于是开始涌现了不少机械企业,代表的有:丰田式织机株式会社、丰田自动车株式会社、日立精机株式会社、三菱重工机械株式会社等,当时日本的机械制造能力已经达到了相当的水平。

    日本机床发展的第一阶段是1860-1945战败,第二阶段则是战后发展阶段。有如下措施:土地改革、鼓励发展经济、全国范围的重商主义、低税金、美国支持下调整工业结构(使之成为美国在日本的堡垒,对抗以苏联在亚洲的实力增长的局面)、朝鲜战争为契机成为美国的战争物资,给养的后方及修理基地。同时还有日本汽车工业、电子工业的发展,日本机床工业走市场发展之路,一些大的企业都有了根本的发展,这些厂家与需求挂钩,不断开发新产品,引导机床消费。

    之后王志华老师简要介绍了一下中日两国机床的交流与合作,这里我直接借鉴过来:

    我国早在50年代末期在前苏联的援助下,初步建立了我国的工业体系(156个项目)其中有18个机床厂(被称为18罗汉)。1978年开始的改革开放,为我国机床工业的发展提供了十分好的大环境。随着1972年中日邦交正常化后,改革开放也为日本向我国市场提供各种设备提供了非常好的契机。1979年秋天邓小平访问日本时,提出请日本协助我国建立现代化的钢铁企业。小平同志就说,我们都要搞,汽车,机械,化学等要搞,不要老让我们买东西,你们还得把技术也给我们,可以花钱买,也可以合作搞……

    “无偿援助”“低息贷款”“无息贷款”等……

    机床合作开始,我国的机床绝大多数是从日本引进技术的:北京第一机床与日立精机;济南第一机床与马扎克铁工;沈阳第一机床与马扎克;北京第二机床与大隈和丰田工机;武汉重型机床厂与本间铁工;大连机床与大阪机工(OKK);宁江机床与安田工业。

    听完王志华老师的讲座,我对日本机械产业的发展有了一个大致的了解,在之后的提问环节中我了解到中国机械行业的发展任重而道远,需要我们这代人的不断努力来为祖国的机械行业做出自己的贡献。

日本机械产业的发展

日本机械产业的发展

责任编辑:程玥
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