□于曉飛
袁家軍省長在全省“畝均論英雄”改革會議上指出,要高效能推廣“提高畝均效益十法”。“十法”之一即是要實施“機器換人”,通過實施“機器人+”“數字化+”“互聯網+”,對企業進行智能化改造,提高勞動生產效率。國際權威機構測算,智能工廠作為“機器換人”的集成體系,能使得同樣用地面積上的企業平均生產效率提高約20%、總成本下降約20%、利潤增加約35%、節能減排下降約10%。全面推進“畝均論英雄”改革,必須重視制造環節智能工廠的鼎新革故,為浙江經濟高質量發展添加新引擎。
深化“畝均論英雄”改革的最終目的,是要以最小的資源環境代價獲得最大的產出效益,而制造環節改革的關鍵在于資源利用率和制造效率的提高。在智能工廠建設中,重點要在有限用地空間、物料、勞動力等資源基礎上,通過新一代的智能技術重構智能管理系統、數字信息系統、虛擬化設計系統和智能倉儲系統等技術框架,推進高度定制化的節約生產,加強全生命周期的資源利用率,提高全過程的制造效率,最終實現畝均效益水平的提升。
智能工廠建設是制造業深化“畝均論英雄”改革的重要舉措,主要體現在以下五大方面:
(一)構建智能管理系統,以“精益生產”和“資源實時調度”提高畝均產出
實施“精益生產”,提高制造效率。通過全過程設備的智能化,部分決策調度可以由設備自身智能完成,從而在減少勞動力使用率的基礎上極大提高了生產運行效率。完善建立追溯機制,實現后端的倉儲調度、故障排查和設備返修等方面的精益管理。
實施“資源實時調度”,提高資源利用率。通過產品全生命周期的智能信息儲備,實現智能生產排查、在線分析和優化,大幅減少了調度時間。通過實時對工藝和加工環境的監督,反饋并作用于控制層等執行機構,從而形成快速響應和實時反饋。
(二)完善數字信息系統,以“數字精確”和“信息共享”提升畝均效益
通過全過程的數字化,為資源的精確供給提供支撐。智能工廠建設的基礎是實現全生命周期的數字化管理和過程可視化,從而完成設計、生產、服務、管理等全過程的精確調度。在實際生產過程中,以MES為基礎,SCADA系統通過RFID、光電、條碼等信息傳感裝置,用SPC等統計方法獲取底層工業網絡對設備工作狀態、實物生產記錄等生產執行信息的反饋,完成工藝數據的采集和監控,從而實現資源精確供給。
通過全過程的信息化,為資源的合理調度奠定基礎。智能工廠建設的核心是網絡化,主要通過工業網絡實現信息的即時共享和通過工業總線完成數據的傳遞,NB-IOT等新一代網絡技術為智能工廠建設提供了信息層面的重要保障。
(三)優化虛擬設計系統,以“設計效率”和“過程仿真”,減少畝均消耗
通過虛擬設計排查設計錯誤,減少生產資源浪費。作為制造過程全生命周期的前端,設計環節的錯誤,將導致生產、制造、倉儲、服務等環節資源的大量耗費。借助虛擬設計系統,比如借助CAD、CAM等計算機輔助軟件,在實際生產之前就能通過模型來發掘制造缺陷,從而提高設計效率、節約生產資源。同時,隨著虛擬設計系統的發展,新的設計方法比如反向設計、3D設計技術也進入了大家的視野。
通過虛擬仿真排查工藝錯誤,減少過程資源消耗。在制造過程中,利用ADAMS、ABAQUS等仿真軟件實現在虛擬工廠里的加工過程模擬,從而發現設計產品在制造裝配過程中潛在的工藝問題,方便從源頭實現全過程的智能化把控,減少資源消耗。
(四)新一代信息技術和智能技術的應用,以“動力變革”改進畝均手段
通過大數據、云計算、物聯網等新一代的信息技術和深度學習、模式識別等智能技術改進傳統的生產方式,實現畝均產出的革命性提升。傳統制造方式是以模塊化、自動化為基礎的生產方式,其生產效率和資源利用率較低,借助數字信息技術之后,由于個性化定制以及信息管控的加強,生產資源得到充分利用。再加上智能化系統使得制造設備能夠自感知、自決策、自調整、自執行,不僅降低了勞動力水平,而且大幅提升了制造合格率。由于人工智能技術的突飛猛進,全息技術、HCPS、工業區塊鏈等新技術還將繼續變革生產方式,為提升畝均產出增添新引擎。
(五)全產業鏈的數字化整合,以“協同生產”和“訂單調度”,提升整體畝均產出
通過上下游制造工廠之間的協同生產,合理利用制造資源。在產業鏈相關企業之間,不同的車間資源在生產不同的產品之間會具有比較優勢。傳統的生產是流水線式的在一個工廠內完成,通過不同的車間之間的協同制造,充分利用各自的優勢資源,從整體上提高資源利用率。
通過同類制造工廠之間的訂單管理,合理利用時間和空間資源。在產業鏈同一層,不同的車間在某一時刻的生產飽和度不同,通過訂單調度,讓每一個車間都處于忙碌狀態,能夠充分利用有限的時間和空間資源,提升整體效率。
全產業鏈的生產整合是智能工廠技術的發展趨勢,是智能制造的重要組成部分。通過協同生產和訂單管理能夠實現制造業端到端的集成,實現從生產到顧客的直接對接,重構智能化生產方式。通過整體生產資源的合理分配,實現區域整體制造業水平的提升。
2015年1月9日,由山東康平集團有限公司與機械科學研究總院、山東魯泰股份有限公司聯合研制完成的“數字化自動染色成套技術與裝備”項目針對傳統筒子紗染色工藝質量穩定性差、生產效率低、廢水排放量大三大難題研制出數字化生產的中央自動化控制系統,實現了筒子紗染色從機械化、自動化到全流程數字化、系統自動化的跨越。
該項目應用于棉紗、毛紗、棉麻紗等各筒子紗染色,可以對100多臺(套)設備、2000多個參數進行在線檢測、實時全流程閉環控制,實現了全自動化。整條智能產線可節約用工70%以上,色差等級從4級提高到4.5級以上,染色一次合格率達到95%以上,工藝穩定及生產運行可靠性由原來的57%提高到95%,生產線人員減少57.5%,實現噸紗節水27%、節約蒸汽19.4%、節電12.5%、減少污水排放26.7%。
“數字化自動染色成套技術與裝備”是典型的產線級智能化改造項目。在該項目中,筒子紗采用了自動上下料系統減少了勞動力。通過自動識別和跟蹤對產品信息進行在線檢測和分析,對壞紗進行監控和即時處理,極大了提高了生產合格率。生產信息共享管理精確地為生產筒子紗提供了合理的物料配比,節約了生產的物料資源。技術的數字化和高度自動化應用使生產效率得到大幅度提升。
2018年初,浙江省人民政府發布《關于深化“畝均論英雄”改革的指導意見》,這里從其中的三項基本原則出發來探討地方政府如何推進智能工廠建設。
以縣級為主體和三級聯動相結合,做好制造型企業改造的服務工作。由于全省制造型企業分布較散,必須以企業所在的區縣機關為主體,完善工廠智能化改造項目的扶持政策,對接企業工廠在智能化改造過程中出現的政策、稅收、人才等問題,為企業的智能化改造做好“店小二”式的服務工作。
堅持改革創新和依法依規相結合,為制造型企業營造良好的改造氛圍。推動制造型企業綜合評價機制從提高資源要素產出率向提高全要素生產率轉變,在不降低企業改造活力的基礎上,實現資金等資源要素的差異化配置,從而建立創新評價體系。同時,對接國家工信部以及省市相關部門對智能工廠的法律法規,建立符合當地制造型企業實際的法律規范,為企業工廠的智能化改造保駕護航。
堅持正向激勵和反向倒逼相結合,為制造型企業提供創新活力。制造型企業在改造過程中,必須貫徹以“畝均效益”為核心,遵從市場導向,不盲目為了改造而改造。政策支撐應當支持差異化。對“畝均效益”貢獻較大的企業進行正向激勵,對那些改造效果不明顯的企業進行恰當扶持和篩選淘汰。
除此之外,還應以積極引進人才團隊、引進先進技術等方式,為企業發展提供綜合支持。加強宣傳和引導,合理布局制造型企業的產業規劃,精準施策,切實推進當地工廠智能化改造。
智能制造是制造業轉型升級的主戰場,而智能工廠建設不僅是智能制造的重要抓手,更是深化“畝均論英雄”改革的創新實踐。地方政府必須堅持以深化“畝均論英雄”改革為出發點,配合企業做好工業生產線、車間和工廠的智能化改造,實現生產模式由集中式統一型控制向分散式增強型控制轉變,從而實現快速有效、個性化、高附加值的新型生產方式,切實向技術鏈、價值鏈高端攀升。