中国制造业转型升级,他山之石可以攻玉
本文标签: 智能制造 物联网 精益生产 工业互联网 工业4.0 机器人 人机协作 

    2017年12月17日,e-works第二届日本智能工厂考察团圆满结束。从2014年4月起,e-works成功组织了十五届国际智能制造考察,包括七次德国工业4.0考察,五次美国工业物联网与智能制造考察、两次日本智能工厂考察和一次未来工业法国考察,累计访问了80多家制造企业、自动化和工业软件企业,观摩了汉诺威工业展、巴黎航展和日本制造展等相关展会,出席了一系列智能制造领域的专业会议。两百多名优秀的制造企业高管参加了考察,通过与国际知名企业高层领导和专家深入交流,参观工厂,走进实验室和展示厅,观摩现场演示和考察团成员之间的深入研讨,获得巨大收获。他山之石,可以攻玉。智能制造是一个长期的系统工程,推进智能制造需要开放的国际视野。本文结合e-works历届国际智能制造考察的所见所闻,归纳总结一些值得我国制造企业在推进智能制造,实现转型升级过程中借鉴的发展策略与成功经验。

一.对制造的专注与执着

   德国制造业绝大多数是家族企业,很多百年历史的“隐形冠军”企业坚持不上市,这样,企业家可以真正把握企业的长期发展战略。他们业精于勤,在很多细分领域成为全球市场的佼佼者。无论是被誉为工业4.0标杆的西门子安贝格电子工厂、激光设备领域的全球领导者通快(Trumpf)、气动元件和自动化领军企业Festo、机床巨头DMG MORI(德玛吉)、电气行业隐形冠军菲尼克斯电气、电控柜行业领导者威图(Rittal),还是真空技术领军企业施迈茨、超声波焊接设备制造企业海尔曼(Herrmann)、德国名表制造企业格拉苏蒂原创,都非常专注于自身的领域,在制造工艺、设备精度、实用性,在信息技术和自动化技术应用,甚至工业美学方面不断进取,同时也致力于推进机电软一体化,为客户提供整体解决方案。其中,2017年我们考察的威图与Eplan(全球电气设计软件领军企业),作为一个集团旗下的兄弟公司,共同组建了创新中心,实现了电控柜的数字设计与制造一体化。重卡龙头企业MAN工厂,采用AGV作为重卡装配过程的载体,提高了装配线的柔性。德国独特的双轨制职业教育体系和学徒制度,也使企业能够获得拥有专业技能的劳动力资源。


格拉苏蒂原创手表融合现代制造技术和工匠精神



MAN工厂采用AGV作为载体进行车桥和整车装配

    日本制造企业非常强调Monozukuri,直译是“造物”,其内涵是要制造出卓越的产品,应当建立优秀的制造系统,不断优化制造工艺;同时,需要先育人,培养掌握专业技能和敬业精神的合格员工,因此,日本企业高度重视员工培训。Monozukuri体现了工匠精神,彰显对制造的热爱,对质量的执着。FANUC公司将产品质量和可靠性作为企业的立业之本,两次去FANUC总部,其可靠性试验大楼都给考察团成员以极大的震撼。丰田汽车无疑已成精益生产的全球典范,而三菱电机、富士通、日产等企业也都非常强调精工制造,持续改善。作为日本最大的IT产品制造企业,富士通特别重视信息技术、自动化技术和物联网技术在制造过程中的应用。富士通公司位于日本岛根县出云市的便携电脑工厂的车间物流人员将RFID读写器戴在手上,进行拣货确认,显著提高了根据订单进行配货的效率。


富士通工厂推进自动化和信息化的方案

    虽然很多美国制造业较早实现了全球化,广泛推进制造外包,但我认为,美国制造企业在产品的数字化设计与制造和物联网应用方面引领全球,持续推进工厂自动化和智能化。仍然有众多优秀的制造企业坚持本土制造,例如哈雷.戴维森在位于密尔沃基的摩托车发动机工厂建立了很多智能制造单元,能够同时生产多种系列的数十种变形产品。约翰迪尔在全球农机行业并不景气的大环境下,持续投资进行智能工厂建设。在位于莫林市的约翰迪尔播种机工厂,部分传动部件是全自动组装,并结合产品的模块化设计,根据客户订单进行总装。2017年11月,我们还考察了一家非常专业的美国IT设备制造企业Stratus,该公司专门制造高性能容错服务器。该公司成立于1980年,30多年来一直专注于高可靠的容错服务器研发与制造,其产品支撑着全球金融、证券、制造业等需要高可靠性的关键业务。


哈雷摩托2017年发布的密尔沃基八号发动机(图片来源于网络)

    2017年6月,e-works考察团首次走进法国。在各个制造业细分行业,法国都有世界级的制造企业,不论是汽车、轨道交通、航空航天,还是电子、时尚、食品,乃至核电行业。今年六月,e-works考察团在法国参观了施耐德电气诺曼底工厂,该工厂实现了高度自动化,接触器从绕线圈、装配到包装是全自动。我们还考察了标致雪铁龙集团(PSA)的米卢斯工厂,这家有半个世纪历史的工厂正在进行卓越工厂改造,旨在进一步提高生产效率和质量,降低生产成本,加强数字化技术的应用,已取得显著成效,可以进行七种车型的混流生产。在总装车间建立了巨大的零部件配料中心(Kitting Area),通过AGV将每个不同车型所需装配的物料直接配送到线边,消除了线边库;还采用了全摩擦轮的空中输送链,显著降低了噪音;通过采用非接触式测量和三维重建技术对白车身进行检测,极大地提高了检测效率。


PSA集团米卢斯工厂装配车间的配料中心(图片来源于网络)


PSA集团米卢斯工厂采用非接触式测量技术极大提高白车身检测效率(图片来源于网络)    

二.前瞻性的技术研发

    近年来的考察过程中,我们看到全球的制造业巨头非常注重前瞻性的技术研究和新一代产品的开发。例如,三菱电机北美研究院研发了从嘈杂的语音中将某个人的语音进行分离的多声道分离技术,以及将五轴加工中心与增材制造相结合从而提高零件强度的技术。富士通公司有十个研究所,他们认为前沿研发没有失败,即使产品开发不成功,但积累的技术仍然是宝贵的资产。富士通研究所创新技术展览馆所展示的技术,包括了软件代码地图、生物技术、新能源、语音识别等诸多方面,可谓包罗万象,五彩缤纷,让人目不暇接,其中掌静脉技术识别技术已经商用。


富士通研发的手掌静脉识别技术(来源:富士通官网)

    德国Fraunhofer有60多个研究所,是全球产学研合作的典范,每个研究所与当地的高校都有紧密合作。在2016年的汉诺威工业展上,我看到一个Fraunhofer研究所研发了将零件的显微图像用于零件的识别和追溯的技术。最近去日本NEC的参观,看到NEC也研发了这一技术,无需对产品进行任何标识,通过对电路板的侧边进行拍照,就可以建立识别的“指纹”,通视觉识别显微图像进行准确追溯,该技术还可以用于在超市自动识别包装盒中农产品的数量。美国Oracle公司研发了通过大脑意念控制物体移动的技术。德国通快集团不满足于成为全球工业激光器和激光加工设备的领导者,还进军金属增材制造领域;德玛吉.森精机公司则推出了全球第一台混合制造加工中心LaserTec 65。FANUC公司最早从事数控系统研发,他们将相关控制技术进行延伸,成功地发展了机器人产业,以及小型加工中心、全电动注塑机和电火花加工设备,成为日本盈利能力最强的企业之一。德国EOS公司成立于1989年,一直专注于增材制造技术的工业应用,潜心研究金属增材制造技术,成为业界公认的金属增材制造领导厂商,其产品在GE、西门子的增材制造工厂中得到广泛应用,获得了航空业的国际认证。

    2016年11月,我们考察了美国数字制造与设计创新研究中心(DMDII),该中心致力于通过政府、高校和企业共同协作,跨越从原始技术研究到产业化之间的鸿沟,也就是技术成熟度3-6的问题,真正实现科技成果产业化,受到广泛关注。


美国DMDII关注跨越技术创新过程中的鸿沟

三.真正注重以人为本

   在国际考察过程中,我深深地感觉到,很多企业是真正实现了以人为本。众所周知,自働化(Jidoka)与JIT是丰田生产方式(TPS)的两大支柱。在2017年举行的两次日本考察中,我们先后参观了丰田汽车的元町工厂和堤工厂。在总装车间感受到的是人与机器的高效协作,通过安东系统显示产线每个工位的状态,出现问题及时解决,通过SPS(Set Part Suply)方式拣货,通过开得飞快的物料运输车和AGV结合的方式配送,自动化程度并不是业界最高的,但很强调实用。

    2016年4月,我们考察过一家德国的行星齿轮减速机制造企业纽卡特(Neugart)。这家企业的减速机总装工位,是一个U型工作台,有十个工位。一位女工独立完成整个产品的总装,并进行质量检验。这个场景给大家留下了深刻印象。

    菲尼克斯电气等德国企业非常追求可持续健康发展,在2008-2009年全球经济危机时几乎没有裁员,而是适当缩减工作时间,让员工与企业共渡难关,工人保住了工作,而企业也降低了人工成本;而在经济复苏时期,则增加工作时间,提高员工收入,这样企业避免了重新招聘工人带来的困难。

    在我们考察过的德、美、法、日几十家制造企业,都非常强调人是企业的核心,对于工人都是采用计时工资,没有一家采用计件工资,这与我国制造企业是一个本质的差异。这种差异源于员工的职业素养和对人的信任。他们孜孜以求的首要目标是确保产品的高质量,而不是产量,严格按订单,生产高附加值的产品。大批量生产的产品注重推进自动化,而小批量、个性化订单,以及高端产品则更加强调“匠人的作用。

四.构建创新的生态系统

   构建健康的生态系统是企业做强做大的关键。2017年10月,李培根院士率团考察德国期间,参观了倍福(Beckhoff)自动化公司。该公司创立于 1980 年,所生产的工业 PC、现场总线模块、驱动产品和TwinCAT自动化软件构成了一套完整的、相互兼容的控制系统,可为各个工控领域提供开放式自动化系统和完整的解决方案。德国倍福自动化构建了EtherCAT实时工业以太网于联盟,已有将近5000家企业加入。EtherCAT于2014 年成为中国国家推荐性标准,并已入编工信部的《国家智能制造标准体系建设指南》。


Ethercat的技术优势

    三菱电机也构建了基于CCLINK的e-F@ctory联盟。罗克韦尔在2021年参与倡导成立了智能制造领袖联盟。
    
    德国企业构建了数字化的价值链。

五.人机融合推进智能制造

    积极推进智能物流,建立物料超市,通过DPS或SPS方式辅助人员进行快速拣货。

    针对标准化产品,大力推进高度自动化。对于小批量、多品种的产品制造,采用人机结合。

    高度注重研究人机结合的工位如何实现防呆防错。
 
    协作机器人的研发与应用。


菲尼克斯电气工厂的人机协作实践

六.践行绿色制造与循环经济

    松下电子产品回收工厂实现了各类家电的拆解和金属材料、各类塑料的分拣和回收。

    GE的内燃机车再制造工厂将内燃机车拆解,继续使用完好的零件,更换部分损坏的零件,重新进行装配,并且给内燃机添加传感器,连接到GE的Predix工业物联网平台。

七. 品牌的文化底蕴与体验经济 

    哈雷摩托的案例。

    福特。

八. 强大的工业软件产业


未完待续。

 
发表于: 2017-12-21 11:49 阅读(501) 评论(0) 收藏 好文推荐

发表评论(网友发言只代表个人观点,不代表本网站观点或立场。)

您尚未登录,请先【登录或注册