当精益生产遇到智能制造

2015-10-10 17:07:58 sophie

从制造业的演进路线说起

 

1.全球处在新一代工业革命的浪潮之中

 

  自18世纪末第一次工业革命以来,全球经历了三次大规模的工业革命,当今全球制造业正处在新一代工业革命的浪潮之中。新一代工业革命具有“定制化生产”的特点,这样必然会带来海量数据。

 

  为什么德国会提出工业4.0呢?因为多元化、个体化产品的追求必然带来海量数据。以德国西门子安贝格工厂为例,其生产线上的在线监测节点超过1000个,每天采集数据逾5000万个。未来将进入数据驱动时代,谁能监测并追踪这些数据,然后归纳和分析,谁就掌握了世界脉搏;苹果公司就是典型的案例,它掌控产品研发,并运营着整个IOS智能生态系统,数据(客户资源)掌握在手中,而制造环节对于苹果公司的重要性并不突出。

 

  与德国工业4.0强调的“硬”制造不同,美国人在云计算、大数据、物联网领域快速发展,引领甚至垄断了信息技术的潮流,中国也大有后来者居上的架势。软件和互联网经济发达的美国更侧重于在“软”服务方面推动新一轮工业革命,希望借助网络和数据的力量提升整个工业的价值创造能力,用互联网激活传统工业,从而保持制造业的长期竞争力。所以相较于西门子的“工业4.0”,通用电气的“工业互联网”方案更加注重软件、互联网、大数据等对于工业领域的颠覆。

 

  所以,互联网与制造业的结合目前主要有两种模式:第一种是制造业+互联网,例如德国工业4.0、西门子智能工厂等解决方案,以硬件发展为中心驱动,互联网处于边缘,体系相对封闭。第二种是互联网+制造业,例如美国工业互联网、谷歌、亚马逊、微软等为工业服务提供的方案,互联网为核心,终端接入制造现场。

 

2.德国“工业4.0”和美国“工业互联网”的比较

 

  相同点:

 

  (1)战略核心相同:打造智能化的产业体系、实现生产效率提升。工业4.0:打造“智能工厂”与“智能生产”;工业互联网:将工业与互联网在设计、研发、制造、营销、服务等各个阶段进行充分融合。

 

  (2)实现方法相同:依托互联网、物联网与大数据实现集成与互联,而集成与互联是实现智能化制造的核心,两大战略都是以物联网和互联网为基础,进行实时数据的收集、传输、处理和反馈。

 

  不同点:

 

  工业4.0战略偏重生产制造的“硬”环节,工业互联网战略偏重分析服务的“软”环节。

 

  (1)工业4.0偏重于生产与制造过程,旨在推进生产或服务模式由集中式控制向分散式增强型控制转变。工业互联网旨在形成开放且全球化的工业网络,实现通信、控制和计算的集合,在智能制造产业体系中偏重于设计、服务环节,注重物联网、互联网、大数据等对生产设备管理与服务性能的改善。

 

  (2)工业4.0强调生产过程的智能化,工业互联网强调生产设备的智能化。工业4.0以CPS为核心,将产品与生产设备之间、工厂与工厂之间的横向集成,实现生产系统的有机整合。工业互联网立足于全行业的信息资源,提高设备安全性与可靠性、降低能耗、物耗与维护费用等,同时,可以减少生产过程中的人力劳动需求,提高生产过程的柔性与智能化水平。

 

3.对我国制造业的几点启示

 

  (1)立足基础,完善我国制造业智能化进程的顶层设计;

 

  (2)优化环境,推进制造业智能化的配套体系建设;

 

  (3)强化安全,加快信息安全防护体系建设。

 

4.中国制造业的“互联网+”之路

 

  互联网和制造业真正融合,必须要从管理理念、企业战略规划等思想战略层面建立,并且一定会依赖IT技术的支撑,比如软件的实施、数据的有效管理等。

 

  近些年来,中国在互联网领域发展迅速,创新的氛围浓厚,而中国制造业整体还停留在2.0时代,这是中国发展的短板,制造业发展速度跟不上国家政策,所以郭重庆院士认为,工业4.0不适用于中国,中国应该走类似于美国的道路,充分利用中国在ICT(信息、通信和技术)领域的优势地位,走“互联网+”之路。

 

精益与MES的融合推进

 

  对于中国而言,制造业演进历史在整体层面体现为现代制造、数字化制造、智能制造三个阶段、在信息化层面体现为两化融合、两化深度融合、中国制造2025、中国制造2035四个层次、在管理层面体现为先进管理技术和方法的不断提升,包括精益生产、六西格玛、持续改善、卓越绩效等贯穿各个阶段。从这三个维度看中国制造业的演进历史,我们不难发现精益生产是企业不断发展前进的灵魂和动力。

 

  从大量生产的模式到精益生产,本质就是以客户为上帝,按订单多品种小批量生产丰富多变的产品、短交期,做到适时适量适品;在生产过程中以人为中心,发挥人的主观能动性、创造力,自主自愿自发的改善;在生产管控中以精简为手段,减少甚至去除不增值环节,实施JIT和看板管理,大幅减少库存,杜绝制作过剩;准时供货,拉动上游产业链,和供应商长期战略合作。

 

  数字化制造和智能制造进一步满足客户个性化需求,智能制造提出完全个性化定制,过程更透明,更智能,将精益生产的思想融入到了信息系统、嵌入式软件、智能设备中,最终的目标还是适时适量适品,高质量短交期。在传统制造中,拉动靠纸质看板,报异常靠安灯,配送靠人工捡料(提示灯,按钮灭掉);在数字化制造中,有IT和自动化数字工具支撑,现场生产拉动仓储物流,人机配合捡料,扫码RFID,自动定位货位,先进先出;在智能制造中,机器手自动配料,AGV小车自动补货(不需要看板),所以智能制造是一种新型业态,必将淘汰老的业态,就像精益生产淘汰大规模生产一样。

 

  信息化不再仅仅作为支撑工具,各类系统与业务流程的深入融合,催生出了新的业态,制造业企业不再说我有PLM/ERP来作为一种宣传手段,而是信息化深度融合应用,量变引起质变,催生出数字化企业这样的新型业态,真正的从商业模式、服务模式、竞争力完全重塑了传统企业。

 

  如果你只生产传统的产品,靠售卖产品而盈利,而竞争对手基于新的系统提供产品租赁、金融服务、提供产品远程诊断、运行监管服务,对手已经不再和你做传统意义上的竞争,而是借助互联网、数字化实现了业态的提升,这样必然淘汰传统企业。所以,我们要将精益的“管理理念”和新型的“支撑工具”相融合,促使制造业务孕育出数字化制造直至智能制造的新型业态。

 

  中国制造企业的现状是,很多企业在管理理念和支撑工具融合的路上存在很多问题,目前很多企业应用了ERP/SRM/WMS,生产计划、物料采购、仓储管理等方面的精益化在提升,但是制造现场的精益还停留在传统层面,老的业态难以为继,靠资源、低人工、破坏环境而维持的传统制造业态面临淘汰。在这样的压力下,中国制造业更需要实现精益生产。很多企业虽然实施了ERP,推动了计划管理的精益度,但是在ERP实施后,依然面临制造现场的大量不精益的问题,或者说传统精益方式解决不了的问题。

 

  精益生产的思想需要融入到数字化制造的各个环节,业务场景通过相关IT系统和业务的融合应用,将精益思想逐步固化在日常管理和IT系统中,并通过制度确保效果的持续化。精益生产的理念是减少浪费,消除制造多余的、不必要的消耗。那么,如何知晓浪费在哪里?多余的东西在哪里?这个问题传统精益基本上靠人,难以分析清楚。现在通过IT系统掌握具体的、实时的生产信息,支撑对生产过程瓶颈问题的准确分析。在此基础上,支持企业在生产过程中,实现精细化的生产管理与过程控制,从而减少浪费、实现精益生产。JIT是指整个生产过程中处理变化的及时性,IT信息传递的便利性与及时性为JIT的实现提供了可靠支撑。

 

  而制造执行系统(MES)是支撑实现精益生产理念的一个平台,精益生产的规章制度及其落实,都可以在IT系统中固化和体现出来。做MES必须懂精益,不仅是为了梳理数据流,而且企业需要知道如何结合精益来做价值流分析。从传统精益推进到数字化精益,必须要经历信息化深度应用,概括来说,先进的生产管理方式要靠先进的技术来推动,反过来,先进的技术也要和先进的生产管理方式融合起来。