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“生产线越来越短,越来越简,设备投资越来越少;中间库存越来越少,场地利用率越来越高;生产周期越来越短,交货速度越来越快;各类损耗越来越少,效率越来越高……”这是我们展望未来制造业时提出的一系列“合理”要求,柔性制造无疑是逐渐实现这些目标的重要方法,当越来越多的生产环节被科技赋能,以个性化生产见长的柔性制造席卷各个细分产业领域,实现柔性制造满足更多个性化生产需求成为众多制造业企业的愿望,需要真切落实。
智能生产需“以柔补刚”
去年疫情冲击下众多企业快速完成产线切换、快速调整战略,为疫情防控生产必要物资的情形让人们印象深刻,实则这些企业大多拥有先进的自动化、数字化、智能化水平,背后蕴藏着强大的“柔性制造”能力。
大批量的刚性生产与多品种、小批量的柔性制造共同构筑起制造业的多元发展局面。柔性制造以足量的自动化设备保障生产效率,以技术赋能供应链管理,让企业的生产线保持一定的延展性,根据市场变化和客户需求对产品进行适时调整,调和解决制造业企业“自制”和“外包”过程中越来越多的矛盾。
发展柔性制造具有重要意义,也因此得到诸多政策支持。工信部出台的《关于促进制造业产品和服务质量提升的实施意见》鼓励企业技术创新,开展个性化定制、柔性生产,丰富产品种类,满足差异化消费需求;国家发改委等15部门联合印发的《关于推动先进制造业和现代服务业深度融合发展的实施意见》要求推广柔性化定制。工信部日前发布的《工业互联网创新发展行动计划(2021-2023年)》提出,“鼓励消费品、汽车、钢铁等行业企业基于用户数据分析挖掘个性需求,打造模块化组合、大规模混线生产等柔性生产体系,促进消费互联网与工业互联网打通,推广需求驱动、柔性制造、供应链协同的新模式。”
目前柔性制造应用较多的是汽车、家电、3C数码等生产批量大、头部企业集中的行业,以及个性化需求显著的时装行业。不同行业的企业对柔性制造的“柔性”理解与应用并不相同,相同之处如关注成本的节约,差异之处如对负载、精度要求区别较大。有行业重器如三一重工位于长沙的18号工厂,拥有亚洲最大的智能化制造车间实现了生产中人、设备、物料、工艺等各要素的柔性融合,8条装配线可实现69种产品的混装柔性生产;10万平方米的车间里每一条生产线可同时混装30多种的机械设备,马力全开可支撑300亿产值。有小而美的典范如上海纺织集团和上海工程技术大学联合研发的“服装智能定制1.0”,采用多视图融合技术和穹顶设计,通过体感采集器、网络集线器,仅需5秒完成数据采集,运用点云数据网格化算法和基于点云拟合的围度参数修正算法,形成全彩3D可360度旋转的人体模型,同时计算出人体各部位的尺寸,形成基本服装生产所需数据,30秒即可传送到制作间,客户通过移动端下单,2小时可实现快速成衣定制。
全面实现从刚到柔的升级
生產方式从生产者驱动变为消费者驱动后,需精准满足客户需求,而柔性制造系统解决了传统个性化定制在成本、效率方面的劣势,使得个性化定制的成本下降,降低个性化消费的门槛,并且,“柔性快反的供应链不仅能及时响应市场需求,还避免了传统模式因为生产现货导致库存积压的问题。”
面对用工短缺、原材料成本上涨等不利因素,企业纷纷从传统制造转向柔性制造,以提升利润增长点。但目前相当部分的中国工厂,尤其是涉及高端制造的工厂离“柔性制造”还有相当遥远的距离。应该说,高端装备制造才是柔性制造的最终目标,对此中国企业任重道远。
生产能力的柔性反应与供应链的反应能力是柔性制造的两大核心点,中国制造想要实现从刚到柔的升级,不能局限于关注生产层面,还需全面开发上下游产业的柔性。
北京机械工业自动化研究所有限公司首席专家蒋明炜指出,在实际生产中支撑柔性化制造和个性化定制需要一系列相关技术的支撑,“首先,应用互联网、大数据、人工智能技术深入挖掘不同客户的需求,为产品设计、精准营销、客户服务提供科学依据;其次,在设计知识库、工艺知识库的支持下,正确应用建模技术、专家系统,根据客户个性化需求,快速进行产品设计和工艺设计、模拟仿真,大幅度缩短产品设计周期,快速响应需求;第三,在一系列智能装备、传感器、物联网的支持下构建柔性制造系统,进行个性化定制产品的柔性化生产,创造出批量刚性流水线的效率和成本;第四,个性化定制需要建立敏捷的供应链系统,最大限度减少库存;此外,在工业互联网、大数据、专家系统的支持下为客户提供贴心、周到、个性化的服务,提高用户体验。”
在此过程中,为实现更加灵活的生产线智能化改造,应用者的反馈极具代表性,“我们主要通过搭积木的方式去做生产线的整体规划,确保其有可重构空间,能够快速低成本重构。自主研发的工业互联网平台通过对工厂数据的分类聚合处理,提高设备的工作效率,让生产线更加智能。”制造业需要各种生产方式并行,正如明珞装备董事长姚维兵所指出的,“柔性生产的定制性不意味消灭标准化,根据消费者的个性化需求实现定制化固然是趋势,但柔性生产要做的不是无限定制化。柔性生产也是相对的,我们要做的,是通过智能制造实现整个生产线的精益、柔性、数字、智能。要做好产业协同,在标准结构的基础上根据需要开发不同的产品,同时在制造上实现尽量柔性制造。”