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开启数字智能工厂之门

来源:条形码 时间:2023/4/22
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开启数字-智能工厂之门

这两年,媒体上、网络上、政府文件上,产业大脑、工业互联网平台,数字工厂、智能工厂、智慧工厂,未来工厂、无人工厂、黑灯工厂,指挥屏、驾驶舱等各种新词层出不穷,“智造车间、智造工厂”等文字把戏更是令人眼花缭乱。已经被离散型生产搞得焦头烂额的人们却不知所云,一脸懵圈,茫茫无所适从。

其实,我们无须辨明这些新名词的精确定义和相互差别,只要明白:(1)这是当今社会生产力与科技发展的产物,是制造业发展的必然;(2)产业大脑、互联网平台等等,是大数据的社会管理需求,而我们的事情是折腾这个那个工厂,如数字工厂、智能工厂;(3)搞明白折腾数字工厂、智能工厂干嘛?门道又在哪里?不能盲目跟风,“找不到菩萨乱烧香”。

数字化、智能化,对于离散型企业来说,是一个必须面对的划时代课题。摸清门道,找到窍门,才能打开数字工厂大门,迈入智能制造殿堂,走向未来工厂。

一、未来工厂的智能制造方式

企业数字化,其实就是ERP的衍生,是通过软件系统实现的更大范畴和更细颗粒度的数字化孪生应用;智能化或智能制造,与数字工厂、未来工厂不是平行概念。智能化是在数字化孪生应用基础上,运用各个范畴的经济、技术、管理对策模型,系统化地实现自我学习和数据处理功能。智能化在企业高度自动化与数字化结合上的应用,就是未来工厂。

未来工厂啥样?凭着现有知识想象和先进企业案例推演,应是在网络、软件、传感等信息技术支持下,在现代装备技术进步、社会资源共享、上下游信息互联互通条件下,通过需求、产能与成本的优化处理,实现全流程自动化柔性生产。撇除未来工厂对诸多经营要素的复杂筹谋运算,就产品(服务)实现过程而言,未来工厂的智能制造运行方式有如下特征:

1、效率最大化是目的。在需求(市场需求)与产能(工厂资源与技术能力)之间,通过优化排程与自动化,取得满足客户需求(交期、质量、价格、数量)的最低成本生产。

2、工艺流程是基础。让产品在自动化设备构成的各道工序中加工,通过设备与物料传送装置将工艺流程固化。其间,既存在单个加工件的加工工序顺序关系,又存在着多个加工件加工流程之间的平行关系与装配(齐套)关系。

3、“一个流”是特点。加工件以一个固定数量(如1件、1车、一个时间段)在工序上加工、工序间流转,各个加工工序的加工节拍与工序间的流转节拍必须一致。“一个流”指的是加工对象在工序间一次性转移的额定数量。

4、即时反馈是核心。无论是每一工步的工艺参数,加工件在每一工序的产出数量,还是设备运行状态与能源供应状态,都必须实时反馈,以实现按工艺标准及时调适工艺参数,按产出数量及时调整生产计划,按当前状态监控设备运行与能源供应。

以提高企业运营效率为目的,在工艺流程中实时反馈一个流的动态信息,运用不同范畴的科学对策模型进行数据处理并输出执行,是未来工厂运行方式的主要特征。

一步之遥!我们应该很熟悉上面这段描述,其实,数字工厂之门就在眼前。

二、离数字工厂只有一步之遥

无论是装备制造,还是零件加工;无论是家具生产,还是珠宝制作;无论是油漆油料,还是染纱染布;无论是道路桥梁,还是高楼别墅……哪个离散型企业没有工艺(生产)流程?只是不同产品不同流程,一个产品还可能有多种工艺流程;哪个离散型企业不是生产(作业)对象以一定数量在生产流程中流动?只是流动方式不同:有的加工方法不动,加工对象在动;有的加工对象不动,加工方法在动。

哪个离散型企业没有对策模型?模型在企业日常运营中比比皆是,并不高深。财务报表、成本核算就是一种数据模型。“出勤率=实际出勤÷计划出勤”、“设备完好率=完好设备÷设备总数”……是数据模型,品管七大工具、设备计划预修、薪酬绩效结构……是数据模型,染缸染色工艺、电炉退火工艺、桥梁建造工艺、瓷砖生产工艺……是数据模型,年度预算体系、生产优化排程、动态生产协同……也是数据模型,拉动式计划、准时化生产、一个流、作业成本法等,最终都会体现在数据模型中。只是很多模型缺乏“完整、准确、及时”和颗粒度足够精细的数据支持,使得很多科学对策(如“精益生产”、“网络计划技术”)“听起来激动,想起来心动,做起来不动”。

“完整、准确、及时”和颗粒度精细的数据,是从企业运营中提取的,这就是有了二十年历史至今已被淡忘的“数据挖掘”,数据挖掘结果形成“数字化孪生”。在虚拟世界中再造一个现实世界,同步模拟一个现实世界。有关数字化孪生应用,另文叙述。

数字工厂是由数字化孪生形成的,是以“完整、准确、及时”和颗粒度精细的数据为基础的,然后才有智能化,才有用科学模型运用数据的智能化。

问题的核心在于“效率最大化”。我们不可能将现实世界无差别地全部在虚拟世界中再造,与运营效率直接相关的必要因素有哪些?如何数字化?这才是率先突破数字工厂的重点。围绕离散型企业中短期生产(作业)效率最大化,又不失数字化→智能化→未来工厂的方向,投入少、见效快,是进行数据挖掘、数字化孪生,推行数字工厂、智能制造的关键。

离散型企业的生产特点是多品种、多工序、变批量(生产批量大小不等)。迈步数字化、智能化,面临着行业技术水平、资金能力、竞争压力诸多问题,面临着时刻存在的成本压力、交付压力和产能压力,还面临着普遍存在的相关要素数据(数据挖掘)缺失问题。不理解离散型企业面临的各种压力和生产效率提升的主要症结,片面推行设备运行参数实时提取、平面再现、3D模拟,试图像化纤厂、多晶硅厂的DCS系统那样,实现工艺与设备运行状态监控(笔者称之为“机联网”),并不能给企业带来产能挖掘、均衡生产、提升流速(在制品在工序间的流转速度)等降本增效显著结果,投入大,见效少,负担重,劳民伤财,怨声载道。

航空排班调度系统并不关心飞机具体的技术状态,只

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