智能制造概念隨著“工業(yè)4.0”和“中國制造2025”的提出被日益熱炒,眾說紛紜,,做軟件的說智能制造就是信息化,、數(shù)字化,做硬件的說智能制造就是自動化,,或者是信息化+自動化,,其實這些都不是真正的智能制造,。4 b! d+ u3 O F7 U, V# z Y* r
, d3 v4 X3 `3 ?6 V% D 如果說互聯(lián)網(wǎng)改變了人們的消費模式,,那么智能制造將徹底改變生產(chǎn)模式,重構整個價值鏈的實現(xiàn)方式,,她所帶來的影響要比消費領域的互聯(lián)網(wǎng)大上十倍甚至上百倍,,一個僅僅是在價值流通環(huán)節(jié)實現(xiàn)了信息連接,而另一個要在價值創(chuàng)造環(huán)節(jié)實現(xiàn)信息連接,。這里不僅涉及到人與人的信息溝通,,還涉及到人與設備、人與產(chǎn)品,、設備與設備,、設備與產(chǎn)品的信息溝通,即所謂的信息物理(CPS)融為一體,,做到萬物相聯(lián),。 h/ T' }. R. u$ k; c0 c
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那么究竟什么是智能制造呢? - \0 l& R" @. F. J6 w
美國在2016年剛剛通過的法案中定義智能制造如下:
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$ X2 N- d4 K4 X' P5 y- ?* Q% Q 在信息,、自動化、監(jiān)測,、計算,、傳感、建模和網(wǎng)絡方面的先進技術:/ p9 t+ Q' Y l
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1,、數(shù)字模擬制造生產(chǎn)線,、計算機操控的制造設備、生產(chǎn)線狀態(tài)的監(jiān)控和交互,、全生產(chǎn)過程中能源消耗和效率的管理及優(yōu)化,。 2、廠房能源效率的建模,、模擬和優(yōu)化,。 3、監(jiān)測和優(yōu)化建筑的節(jié)能性能,。 4,、產(chǎn)品能源效率及可持續(xù)化性能的建模、模擬和優(yōu)化,,包括使用數(shù)字模型和增材制造加強產(chǎn)品的設計,。 5、將制造產(chǎn)品連入網(wǎng)絡以監(jiān)控和優(yōu)化網(wǎng)絡性能,,包括自動化網(wǎng)絡操作,。 6、供應鏈網(wǎng)絡的數(shù)字化連接。 $ i/ `, J- \1 f
在我看來,,美國的定義過于強調了智能制造的技術層面,,如果我們站在整個社會、整個企業(yè)的角度來看如何為客戶創(chuàng)造價值,,我認為智能制造是“通過信息,、自動化、監(jiān)測,、計算,、傳感、建模和網(wǎng)絡方面的先進技術,,實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的設計和連接”,。信息、自動化,、監(jiān)測,、計算、傳感,、建模和網(wǎng)絡方面只是技術手段,,最終目的是要實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的設計和連接。$ C3 D. r" \, F$ v
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8 f, i( _- p0 i 想象一下,,在這些先進技術手段的支撐下,,產(chǎn)品從設計到制造交付乃至售后服務的價值鏈和業(yè)務模式將重新被定義。3 w G1 P0 }& N
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首先 需要研究客戶的個性化需求特征,,比如衣服的顏色,、尺寸,汽車的座椅,、內飾等,,在設計的時候進行規(guī)劃,用模塊化設計來匹配個性化選擇特征,,以及CBB共享零組件結構來實現(xiàn)樂高玩具式的個性化選擇,。從某種程度上來說,完全意義上的個性化是無法實現(xiàn)的或者實現(xiàn)成本非常高,,除非是3D打印,,但也會受制于材質。當然,,這些需求轉換為設計的過程都被技術手段PLM數(shù)字化了,,可以通過仿真模擬測試并傳送給客戶確認。
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然后 開始規(guī)劃生產(chǎn)過程,,通過ERP將信息流和物流進行整體統(tǒng)籌協(xié)調,,整個供應鏈流程仍然需要規(guī)劃設計,,從客戶需求的管理到計劃體系的執(zhí)行,乃至供應商的選擇和布局等等,。如果沒有合理設計,,信息流和物流就會在個性化定制的過程中變得日益復雜,直至崩潰,。就算物聯(lián)網(wǎng)能實現(xiàn),這個成本也會非常高,,因為既要保證物料準時達到生產(chǎn)線,,又要避免過高的庫存占用資源。如果物流設計不合理,,過于離散,、搬運距離長、路線交叉逆行等,,傳感器以及運輸?shù)某杀镜葘⒅本上升,。例如,一家知名的物流巨頭就通過合理設計路線(如所有車輛都是右轉行駛)極大地降低了紅燈等待時間,,從而降低物流成本,。
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. I: \5 K8 Y3 ^8 @5 v1 Q7 v( [ 接下來 就是個性化生產(chǎn)的過程,這里仍然需要生產(chǎn)流程的設計,。如同你乘飛機時托運行李的自動分揀線一樣,,每秒5米的高速運作分揀生產(chǎn),生產(chǎn)流程被整個連接起來實現(xiàn)連續(xù)均衡生產(chǎn),,而不是每個工序斷斷續(xù)續(xù)的生產(chǎn),,這也就是精益生產(chǎn)所要先做好的工作。比自動分揀線復雜的是,,產(chǎn)品生產(chǎn)并不只有一個工序,,通常是幾十甚至上千道工序。如果沒有精益布局的設計,,在生產(chǎn)流程上根據(jù)工藝過程實現(xiàn)物理上的連接,,智能制造的成本會呈幾何倍數(shù)上升,特別是在裝備,、家電,、汽車、機械,、航空航天,、電子等離散型行業(yè),每個工序做完去到下個工序都要做無數(shù)個選擇,,當你通過精益生產(chǎn)將所有工序連接起來后,,每個工序的選擇會減少到很少的個位數(shù),,傳感器、自動化以及建模等成本會極大降低,。' _. s- |7 U+ R f6 J
1 A8 W$ j$ G6 l 最后 產(chǎn)品生產(chǎn)出來交付到客戶手中,,客戶在使用過程中的產(chǎn)品數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡發(fā)送回制造商,制造商通過這些產(chǎn)品使用大數(shù)據(jù),,分析客戶的使用習慣,,優(yōu)化產(chǎn)品設計,也可遠程調整產(chǎn)品參數(shù),,提高使用性能,,降低使用和維護成本。這在飛機發(fā)動機上已經(jīng)實現(xiàn),,GE通過飛機引擎工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析,,幫助運營145架飛機、單月執(zhí)行1.6萬個航班的歐洲大型航空公司意大利航空(Alitalia)一年節(jié)約了1500萬美元的燃油成本,,由硬件供應商轉型為增值服務供應商,。
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所以說,智能制造并不只是簡單的信息,、自動化,、監(jiān)測、計算,、傳感等先進技術的應用,,她需要先行規(guī)劃設計,目標是實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的連接,。如果沒有規(guī)劃設計,,你會發(fā)現(xiàn)這些信息系統(tǒng)、自動化,、監(jiān)測,、計算、傳感等各自為政,,根本無法融為一體發(fā)揮作用,,我們經(jīng)常看到很多企業(yè)上了幾個到幾十個各種各樣的IT系統(tǒng),,結果都變成了信息孤島,,數(shù)據(jù)無法共享用于分析決策。* h$ U( K S6 @# K; i
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自動化投資很高,,結果標準化沒做好很多產(chǎn)品用不上,,利用率低,10年也收不回投資,。更別提人-產(chǎn)品-設備-數(shù)據(jù)之間的互聯(lián)互通,,這些生產(chǎn)資源各自都是孤立設計的,,從未被作為整體來考慮。在這種情況下,,即使技術再先進也無法實現(xiàn)真正的智能制造,。, U( ? m+ z0 E& |6 p
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未來20年,智能制造將給制造業(yè)帶來顛覆性的變革,,隨著人口紅利的消退,,制造業(yè)必須實現(xiàn)效率的翻倍和成本的減半才可支撐經(jīng)濟的良性發(fā)展。對于大部分中國企業(yè)來說,,通過精益思想重新規(guī)劃研發(fā)-采購-生產(chǎn)-營銷-售后的價值鏈流程和業(yè)務模式可實現(xiàn)效率和成本的業(yè)績提升30-50%,,剩下的則可通過智能制造來實現(xiàn)。9 D0 C9 {4 x" n. _6 h# s) E( X
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