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智能工廠建設理論與實踐探索
DANBACH ROBOT
1、智能工廠的發(fā)展背景
德國實施工業(yè)4.0戰(zhàn)略的根本目的是“確保德國制造業(yè)的未來”，聯想到中國制造2025的“實現制造業(yè)由大變強的歷史跨越”的戰(zhàn)略目標，實質也是“確保中國制造業(yè)的未來”。具體到企業(yè)，實施工業(yè)4.0戰(zhàn)略絕不是面子工程，也不是為了購買多少較先進的軟硬件，應該是“以提質增效為中心”，根本目的是“確保企業(yè)的未來”。
德國工業(yè)4.0、美國工業(yè)互聯網、中國制造2025等不同戰(zhàn)略的戰(zhàn)略部署，我們可以看到這三個戰(zhàn)略是“不謀而合、異曲同工”，都是以“新代信息技術與制造業(yè)深度融合為主線，以推進智能制造為主攻方向”，也就是以CPS賽博物理系統(tǒng)為技術核心，實現智能制造的生產及服務模式。對于制造企業(yè)而言，“實現生產設備與IT相融合”是C PS在企業(yè)中的具體應用。通過對比分析，企業(yè)實施工業(yè)4.0的較佳突破口，就是通過生產設備的互聯互通(設備聯網/數據采集)、基于大數據分析的決策支持，并實現生產過程智能化的管理與控制，建設中國特色的智能工廠。
在企業(yè)的生產過程中，定要通過培訓、培養(yǎng)，提高員工技能，通過合理組織工作、科學管理，人與機器、CPS等先進技術相輔相成，共同實現“提質增效”的目的。
2、智能工廠的建設原則
經過深人研究工業(yè)4.0、中國制造2025等戰(zhàn)略，結合十多年數字化車間建設的經驗，制造企業(yè)應以中國制造2025為宗旨，以兩化深度融合為突破口，參考德國工業(yè)4.0中的智能工廠模式及美國GE工業(yè)互聯網等先進理念，結合企業(yè)實際情況，以人為本，建設“設備自動化、人員高效化、管理信息化”的中國特色的智能工廠。
2.1智能工廠的實施廣度
參考德國工業(yè)4.0中對“智能工廠”的定義：重點研究智能化生產系統(tǒng)及過程，以及網絡化分布式生產設施的實現。前半句“智能化生產系統(tǒng)及過程”，是說除了包括智能化的機床、機器人等生產設施以外，還包括對生產過程的智能化管控，站在信息化的角度，就是智能化的MES制造執(zhí)行系統(tǒng)。而后半句：“以及網絡分布式生產設施的實現”，是指將生產所用的生產設施(如機床、熱處理設備、機器人、AGV，測量測試等各種數字化設備)，進行互聯互通、智能化的管理，實現信息化系統(tǒng)與物理系統(tǒng)的深度融合。目前很多企業(yè)實施的DNC/MDC(設備聯網、設備監(jiān)控系統(tǒng))是其重要的基礎。
2.2智能工廠的實施深度
按照工業(yè)4.0戰(zhàn)略的描述，理想狀態(tài)的智能制造是種高度自動化、高度信息化、高度網絡化的生產模式，工廠內人、機、料自主協同，自組織、高效運轉；工廠間，通過端對端集成、橫向集成，實現了價值鏈的共享、協作，效率、成本、質量、個性化都得到了質的飛躍。
對于中國制造企業(yè)而言，現在恰逢“三期交疊”的困難期，企業(yè)希望既要符合工業(yè)4.0或者是中國制造2025的發(fā)展方向，又要投資小、見效快、確保成功率，如何在兩者之間平衡，是個很現實、也很重要的問題。
在本次智能化制造的革命中，企業(yè)定要“著眼長遠、立足當下”。既要符合工業(yè)4.0的理念，體現出其主要特點，又要本著務實的原則實施工業(yè)4.0戰(zhàn)略。在自動化的基礎上，實現信息化、網絡化，在管理方面深挖潛力，充分發(fā)揮人的作用，構建具有適度智能的數字化、網絡化、高效化、個性化的智能生產模式，切實做到明顯的“提質增效”。并以量化為指標，循序漸進，全面提升企業(yè)的竟爭力。
2.3建設智能工廠要有全局的、系統(tǒng)的思想
智能工廠是個系統(tǒng)工程，而不是從某個單環(huán)節(jié)上就能解決的，光靠購買大量的設備或者僅對工人加強管理，對整體而言效果是有限的。
生產過程中，操作工與刀具、物料等生產準備人員本來就是并行協同的關系，如果直延續(xù)以前串行的工作模式，出現“操作者很忙，機床很閑”的局面是在所難免的，單個工人身上已經很難挖掘潛力了，必須從生產流程、組織管理上進行優(yōu)化管理。
數據就是企業(yè)的財富，沒有良好的信息化管理系統(tǒng)，沒有自動化的數據采集系統(tǒng)，沒有智能化的大數據分析，沒有形象直觀的展示系統(tǒng)，這些數據就白白丟失掉了，企業(yè)永遠只能處于憑經驗、拍腦袋的粗放型管理狀態(tài)。
企業(yè)在智能工廠建設時定要從全局思考，打造個全面的、有體系的智能工廠管理系統(tǒng)，從各個方面進行優(yōu)化、挖掘潛力，較大程度地提升企業(yè)的生產效率及管理水平。
3、從六個維度打造具有中國特色的智能工廠在的智能工廠整體解決方案的基礎上，結合工業(yè)4.0等先進理念，較出現了“六維智能理論”，即要從6個維度的“智能”打造中國特色的智能工廠：智能計劃排產、智能生產過程協同、智能設備互聯互通、智能生產資源管控、智能質量過程控制、智能大數據分析與決策支持。該理論分別從計劃源頭、過程協同、設備底層、資源優(yōu)化、質量控制、決策支持等6個方面著手，實現全面的精細化、精準化、自動化、信息化、網絡化的智能化管理與控制，既很好地符合了德國智能工廠的定義，又能與美國工業(yè)互聯網、以及中國制造2025等理念完全吻合。
4、典型案例
青島海爾模具有限公司是模具行業(yè)龍頭企業(yè)，為了響應海爾集團向“數字化、網絡化、智能化”的“互聯工廠”轉型戰(zhàn)略要求，較大程度地提升生產效率，降低對操作人員技能的要求，青島海爾模具公司于2013年成功地實施了C PS系統(tǒng)。該系統(tǒng)以生產設備為中心，用臺服務器實現了對上百臺數控設備的分布式聯網，實現了程序的自動傳輸、集中管理、虛擬仿真，以及設備的數據實時采集。為減低設備等待時間與對人員的技能要求，通過信息化手段，實現了程序、刀具、夾具等并行準備，以及計劃、技術文檔等信息的共享。設備狀態(tài)、設備利用率、工作時間、故障信息在企業(yè)內網實時發(fā)布，各部門響應處理速度大幅度提高，明顯提升了企業(yè)的生產效率和竟爭力。
5、結束語
信息系統(tǒng)已經成為企業(yè)日常生產管理不可或缺的重要支撐，在充分了解用戶需求的基礎上對信息系統(tǒng)科學設計，強化各個信息系統(tǒng)之間的橫向聯系，發(fā)揮使用者、運維人員的主觀能動性，人與系統(tǒng)充分互動、完美結合必使得信息系統(tǒng)具有強大生命力并對企業(yè)的生產全過程有效發(fā)揮作用。
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