淺析離散型制造企業(yè)智能制造方向及方法

摘? 要：離散型制造企業(yè)推行智能制造的目的是利用新技術(shù)、新工藝、改善生產(chǎn)瓶頸、提升生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、合理配置資源、降低勞動強(qiáng)度。充分利用現(xiàn)有資源，增加一定的投入成本，采用信息化手段將其整合優(yōu)化，盡可能減少人為因素對企業(yè)執(zhí)行過程的干擾，在數(shù)字化基礎(chǔ)之上結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)使企業(yè)逐步邁入智能制造初級階段，為企業(yè)后期發(fā)展提供競爭力發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：制造企業(yè);智能制造;離散型

中圖分類號：TP278? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）22-0156-03

Abstract：The purpose of implementing intelligent manufacturing in discrete manufacturing enterprises is to utilize new technologies and processes，improve production bottlenecks，improve production efficiency，ensure product quality，rationally allocate resources and reduce labor intensity. Make full use of existing resources，increase investment costs，integrate and optimize them by means of information technology，minimize the interference of human factors on the execution process of enterprises，and combine the internet of things on the basis of digitalization to make enterprises step into the primary stage of intelligent manufacturing，providing strong competition and development direction for the later development of enterprises.

Keywords：manufacturing enterprise;intelligent manufacturing;discrete type

1? 離散型制造企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀及概述

本文以某重工企業(yè)為例，該企業(yè)屬于離散型制造企業(yè)，生產(chǎn)以產(chǎn)品種類繁多、生產(chǎn)批量少為主要特點(diǎn)，基于這一特點(diǎn)衍生出一系列生產(chǎn)加工問題。例如：生產(chǎn)成本的擴(kuò)大、生產(chǎn)效率提升困難、企業(yè)工藝人員工作強(qiáng)度增加、企業(yè)管理水平要求更高等。

在上述系列問題中，我們重點(diǎn)立足于加工零件種類繁多、生產(chǎn)批量較少這一主要特點(diǎn)，從生產(chǎn)工藝角度尋找共性，逐步改善。待該共性（車間某方面生產(chǎn)要素）滿足一定條件后，綜合利用現(xiàn)代工藝思想，采取數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、企業(yè)信息化管理等多種控制手段，提高企業(yè)生產(chǎn)加工效率，提升企業(yè)核心競爭力。

2? 智能制造的目的及要求

“智能制造”概念可以做如下理解：立足于當(dāng)前社會各類相關(guān)學(xué)科綜合發(fā)展結(jié)果，引用借鑒其他學(xué)科相關(guān)知識，進(jìn)而提高本學(xué)科水平，綜合解決當(dāng)前本學(xué)科面臨的一系列管理控制、資源優(yōu)化、效率提升、生產(chǎn)力解放等問題。

針對前述特點(diǎn)，離散型制造企業(yè)的共性是各種生產(chǎn)信息所構(gòu)成的數(shù)據(jù)量巨大，并且相互之間關(guān)聯(lián)因素相對較少。在智能化進(jìn)程中，該企業(yè)目前面臨的問題主要有：該類企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)中，因成本投入的限制，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、全面性欠缺，缺乏專業(yè)的統(tǒng)計(jì)與歸納;盡管企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展已經(jīng)很多年，但其實(shí)際管理或者制造水平提升有限，在借鑒其他技術(shù)手段后，需要消耗大量的人力物力。對生產(chǎn)數(shù)據(jù)查遺補(bǔ)漏，需要對原有數(shù)據(jù)進(jìn)行整理匯總，期間還會存在部分?jǐn)?shù)據(jù)當(dāng)前已無法判定其合理性的情況，即回過頭解決歷史遺留問題。需要說明的是，該處所謂的數(shù)據(jù)包含單個(gè)零件詳細(xì)準(zhǔn)確的加工工藝信息、企業(yè)制造裝備性能參數(shù)、零件對應(yīng)的三維模型和質(zhì)量信息等。

要實(shí)現(xiàn)國家智能制造2025總體規(guī)劃要求，對企業(yè)而言，需要準(zhǔn)備的工作內(nèi)容繁雜，投入巨大，企業(yè)卻對產(chǎn)出的增加并沒有明確的信心。對于制造業(yè)而言，尤其是離散型企業(yè)，要達(dá)到智能制造需求，目前企業(yè)自身制造設(shè)備、制造工藝、管理水平、人員技能等方面與要求差距較大。

針對離散型制造企業(yè)，推行智能制造的目的是利用新技術(shù)、新工藝，改善生產(chǎn)瓶頸、提升企業(yè)生產(chǎn)效率、保證企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量、合理配置資源、降低勞動強(qiáng)度。

3? 離散型制造企業(yè)智能制造的方向及方法

基于該重工企業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)階段智能制造要求，要實(shí)現(xiàn)離散型企業(yè)智能制造，使二者有機(jī)結(jié)合是當(dāng)前企業(yè)推行智能制造項(xiàng)目的主要方式。離散型制造企業(yè)可重點(diǎn)從兩個(gè)方向發(fā)展：

（1）集中企業(yè)優(yōu)勢，如企業(yè)自身典型零件工藝劃分或者生產(chǎn)車間關(guān)鍵設(shè)備布置、企業(yè)所處行業(yè)特色等，結(jié)合先進(jìn)信息化管理手段及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售、售后整個(gè)生命周期進(jìn)行數(shù)字化管理，并對管理過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息利用大數(shù)據(jù)手段進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從而有針對性地改進(jìn)管理方案，集中優(yōu)勢要素開展試點(diǎn)，逐步擴(kuò)大，逐步完成企業(yè)智能化進(jìn)程。該方向優(yōu)點(diǎn)是企業(yè)投入成本低、推廣執(zhí)行風(fēng)險(xiǎn)較低、執(zhí)行過程能夠及時(shí)調(diào)整完善整體規(guī)劃;缺點(diǎn)是智能化實(shí)施推廣較慢，存在以點(diǎn)概面現(xiàn)象。如：各省市報(bào)批的智能制造項(xiàng)目試點(diǎn)中，較多的是集合優(yōu)勢資源形成智能生產(chǎn)線，為企業(yè)提供發(fā)展方向及動能。

（2）與院校及科研機(jī)構(gòu)合作，以理論與實(shí)踐相結(jié)合，利用最新科技成果及先進(jìn)制造技術(shù)，建設(shè)新廠區(qū)，通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，利用編碼技術(shù)，把生產(chǎn)訂單、生產(chǎn)加工信息、生產(chǎn)加工設(shè)備、工業(yè)機(jī)器人、智能物流設(shè)備、產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行串聯(lián)，并通過圖標(biāo)形式展現(xiàn)。以被動適應(yīng)與主動逼迫相結(jié)合的方式，快速推進(jìn)企業(yè)智能化進(jìn)程。該方向優(yōu)勢在于快速推廣實(shí)施智能化，提升企業(yè)整體管理思維和制造工藝水平;不足之處在于方案激進(jìn)、投入成本高、對企業(yè)人員企業(yè)素養(yǎng)“拔苗助長”、上層管理無法及時(shí)跟進(jìn)，易致使項(xiàng)目走樣，達(dá)不到預(yù)期效果。如：三一重工“18”號廠房，基于數(shù)字化概念，采用仿真驗(yàn)證，產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合，聯(lián)手先進(jìn)設(shè)備制造商，系統(tǒng)應(yīng)用集成商和生產(chǎn)使用單位，將傳統(tǒng)制造業(yè)從人工作業(yè)、機(jī)械作業(yè)、單點(diǎn)的自動化向集成的自動化、數(shù)控化、智能化設(shè)備作業(yè)轉(zhuǎn)變，提升制造水平，加快轉(zhuǎn)型升級。

立足于企業(yè)自身生產(chǎn)痛點(diǎn)，引入新技術(shù)、新工藝，通過合理的工藝布局，利用信息化系統(tǒng)，提升企業(yè)管理水平和生產(chǎn)效率，為企業(yè)創(chuàng)造更高的效益，這便是該企業(yè)離散型制造與智能制造的契合點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，采用現(xiàn)代管理思維，先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，以數(shù)字化與信息手段相結(jié)合，最終企業(yè)投入得到明確的回報(bào)，并且對未來的生產(chǎn)趨勢有了一定程度的了解，使企業(yè)未來規(guī)劃更合理，生產(chǎn)目標(biāo)更加明確，從而提升企業(yè)發(fā)展速度，增強(qiáng)核心競爭力。

明確行業(yè)的生產(chǎn)加工特點(diǎn)，熟悉生產(chǎn)過程瓶頸，從點(diǎn)到面、逐層推進(jìn)，在推行智能制造的過程中，梳理存在的問題，為后期全面推廣奠定基礎(chǔ)。在推進(jìn)的同時(shí)，作為企業(yè)管理者應(yīng)具備超前的思維和明確的方向，避免項(xiàng)目成樣板工程。

4? 離散型制造企業(yè)發(fā)展趨勢

結(jié)合當(dāng)前機(jī)械制造企業(yè)發(fā)展趨勢，行業(yè)細(xì)分及專業(yè)化趨勢愈來愈明顯。從該方向出發(fā)，未來發(fā)展基本圍繞以下兩個(gè)模式。

（1）設(shè)計(jì)研究+采購組裝+部分個(gè)性化方案（簡稱：設(shè)計(jì)規(guī)劃型企業(yè)），如圖1所示。

（2）底層加工細(xì)分+專業(yè)化、小型化+配套（簡稱：專業(yè)配套型企業(yè)），如圖2所示。

通過對上述兩種企業(yè)發(fā)展方向模式分析，所對應(yīng)的智能制造方向側(cè)重點(diǎn)也有所不同。

針對設(shè)計(jì)規(guī)劃性企業(yè)，重點(diǎn)在于設(shè)計(jì)信息及相關(guān)數(shù)據(jù)的歸納整理，在設(shè)計(jì)研發(fā)階段，通過借鑒已有產(chǎn)品信息知識，從源頭盡量降低浪費(fèi)，保證效率，從而完成整個(gè)產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)。

專業(yè)配套型企業(yè)從性質(zhì)就決定了其生產(chǎn)模式為單一批量化，在此生產(chǎn)模式下，重點(diǎn)內(nèi)容在于生產(chǎn)細(xì)節(jié)的控制及生產(chǎn)數(shù)據(jù)的提取，并對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納整理，建立企業(yè)制造知識庫，完成量變到質(zhì)變的過程，也即企業(yè)從發(fā)展至成熟的過程。

5? 基于離散型企業(yè)發(fā)展趨勢推廣智能制造的若干設(shè)想

5.1? 從生產(chǎn)要素“人、機(jī)、料、法、環(huán)”逐項(xiàng)確定

“人、機(jī)、料、法、環(huán)”是全面質(zhì)量管理理論中五個(gè)影響產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素的簡稱。

“人”為因素是生產(chǎn)管理過程中最大的難點(diǎn)，性格不同的人、其對待工作的態(tài)度、對生產(chǎn)進(jìn)度的掌控、對產(chǎn)品質(zhì)量的理解均不同，致使同樣的方法，不同的人，生產(chǎn)效率及質(zhì)量保證不一樣。人在生產(chǎn)經(jīng)營活動中屬于聯(lián)結(jié)、組織、實(shí)施角色，不同角色的定位與執(zhí)行力影響企業(yè)生產(chǎn)過程的順利與否。鑒于“人”因素在生產(chǎn)過程中的不穩(wěn)定性，采用工業(yè)機(jī)器人取代部分簡單重復(fù)生產(chǎn)動作，實(shí)現(xiàn)“人”的智能化。

“機(jī)”是指生產(chǎn)過程所用的工具，包括生產(chǎn)加工設(shè)備、物流運(yùn)輸設(shè)備、輔助制造設(shè)備，它是正常經(jīng)營活動的基礎(chǔ)。先進(jìn)、高效的設(shè)備，可以縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，為企業(yè)創(chuàng)造更高的價(jià)值。現(xiàn)代化設(shè)備均可以通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對設(shè)備生產(chǎn)過程及生產(chǎn)狀態(tài)、生產(chǎn)負(fù)荷實(shí)施監(jiān)控，并對其進(jìn)行科學(xué)管理使用及維護(hù)保養(yǎng)，從而實(shí)現(xiàn)“機(jī)”的智能化。

“料”是指物料，包括生產(chǎn)過程所用的原材料、原材料的尺寸精度、半成品的質(zhì)量、半成品的尺寸精度、材料的配置及庫存管理等內(nèi)容。采用先進(jìn)標(biāo)識技術(shù)，通過工業(yè)信息化軟件的管理，對材料進(jìn)行嚴(yán)格的過程控制，為產(chǎn)品開發(fā)及工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃提供準(zhǔn)確有效的支撐，進(jìn)而達(dá)到“料”的智能化。

“法”即生產(chǎn)過程的指導(dǎo)，包括生產(chǎn)加工先后順序、所使用的方式方法等內(nèi)容，其以多變、有序?yàn)橹饕攸c(diǎn)。利用計(jì)算機(jī)工藝輔助管理系統(tǒng)，結(jié)合典型工藝及生產(chǎn)現(xiàn)場反饋信息，建立企業(yè)生產(chǎn)工藝知識庫，以此為依據(jù)，實(shí)現(xiàn)工藝方案智能化制定，即完成“法”的智能化進(jìn)程。

“環(huán)”即周邊環(huán)境，但不僅限于物理環(huán)境，屬于系統(tǒng)性概念，在周邊環(huán)境基礎(chǔ)上增加質(zhì)量體系部分內(nèi)容，如制造體系的搭建、工藝文件的完整度、作業(yè)指導(dǎo)書的可指導(dǎo)性等。處于優(yōu)良狀態(tài)下的“環(huán)”易使處于生產(chǎn)環(huán)節(jié)的所有人員始終處于舒暢、順心的工作狀況，盡可能減少人為因素對生產(chǎn)經(jīng)營活動的干擾。“環(huán)”要求首尾相接，立足于企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營，“環(huán)”可以從產(chǎn)品生命周期出發(fā)，也可以從某一部門工作內(nèi)容出發(fā)，各部門工作內(nèi)容相互交流形成“環(huán)”;同時(shí)從企業(yè)質(zhì)量管理體系出發(fā)，“環(huán)”使得企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動更規(guī)范。“環(huán)”的完善及實(shí)施促進(jìn)智能化的發(fā)展。

結(jié)合“人、機(jī)、料、法、環(huán)”五大生產(chǎn)要素，從企業(yè)生產(chǎn)加工出發(fā)，逐條核對，尋找問題，解決問題，逐步推進(jìn)企業(yè)智能化發(fā)展。

5.2? 投入及產(chǎn)出助力智能化思維

在制造行業(yè)生產(chǎn)過程中，投入與產(chǎn)出在一定范圍內(nèi)為正比關(guān)系，即投入越高，產(chǎn)出一定增加。針對關(guān)鍵零件，提高產(chǎn)出的必要方式即增加生產(chǎn)投入，投入可以包括人力、物力等。

增加投入、提高產(chǎn)出的過程中，體現(xiàn)的是生產(chǎn)效率的增加。現(xiàn)代生產(chǎn)經(jīng)營活動已經(jīng)完全拋棄通過增加人工數(shù)量和細(xì)分加工過程來提高企業(yè)生產(chǎn)效率的方式。尤其在離散型制造企業(yè)，降低人工成本，增加設(shè)備的柔性化程度、工藝裝備的通用性等內(nèi)容已成為提高生產(chǎn)效率的主要方向。例如：增加數(shù)控加工中心柔性及數(shù)量，拉長該設(shè)備加工工藝鏈，單人操作兩至三臺設(shè)備，既合理利用人力資源，提高人工人收入，同時(shí)有效保證產(chǎn)出及質(zhì)量，減少人為因素的影響。而在效率提升的過程中，我們必不可少地采用先進(jìn)的工藝手段，高效的管理方案，從而促進(jìn)企業(yè)發(fā)展，發(fā)展過程中逐步加速企業(yè)智能化進(jìn)程。

5.3? 實(shí)現(xiàn)智能化進(jìn)程最佳的方式方法

最佳的方式方法，即天時(shí)、地利、人和。例如，該重工企業(yè)所生產(chǎn)的裝備出廠時(shí)，始終有一道關(guān)鍵流程，即整機(jī)調(diào)試。而整機(jī)調(diào)試的目的是盡量消除制造過程中的不良因素，使整機(jī)處于相對完美的狀態(tài)。由此可見，基于目前條件一步而成是不現(xiàn)實(shí)的，這就需要確定企業(yè)實(shí)施智能化進(jìn)程最佳的方式及方法。

最佳的方式方法必須滿足以下條件：立足現(xiàn)狀，合理利用現(xiàn)有條件，在操作人員易于接受及執(zhí)行的前提下，簡單易行。以最小的代價(jià)獲取最大的收益是永恒的目標(biāo)，但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，受限制條件繁多的影響，增加投入獲得產(chǎn)出易于操作執(zhí)行。最佳的方式方法可從以下幾方面著手：

（1）加強(qiáng)生產(chǎn)過程控制：采用視頻監(jiān)控、設(shè)備狀態(tài)管理、加工參數(shù)固化手段，細(xì)分每道工序加工過程，并對單一過程結(jié)果進(jìn)行測量分析，避免問題轉(zhuǎn)移至下道工序，減少浪費(fèi)。例如：采用工裝夾具生產(chǎn)某一零件時(shí)，工裝夾具的校正精度控制是間接保證零件加工精度的主要手段;

（2）采用新工藝方法：企業(yè)應(yīng)該積極探索新工藝方法的應(yīng)用，并反饋至設(shè)計(jì)部門，從源頭設(shè)計(jì)時(shí)考慮加工因素，有助于設(shè)計(jì)優(yōu)化。例如：采用激光切割，對于異形板材加工效率可以提升數(shù)倍，且切割精度得到有效控制;

（3）精細(xì)化管理：生產(chǎn)細(xì)節(jié)既是企業(yè)質(zhì)量的保證，同時(shí)也是企業(yè)品牌效應(yīng)的積累。在生產(chǎn)加工過程中，細(xì)節(jié)控制對于最終精度的保證尤為重要。例如：加工過程中產(chǎn)生的廢料管理、刀具使用及磨損管理等。目前國內(nèi)有許多廠家針對刀具管理進(jìn)行深入研究，基于數(shù)字化管理，同企業(yè)生產(chǎn)工藝相結(jié)合，基于特定設(shè)備，對刀具進(jìn)行全生命周期管理;

（4）零件設(shè)計(jì)過程中提升加工工藝性：優(yōu)秀的設(shè)計(jì)工程師必須具備高超的工藝知識，在滿足設(shè)計(jì)要求后，將工藝性要求嫁接于設(shè)計(jì)過程，最終零件的加工易于操作，同時(shí)過程簡潔可控。

6? 結(jié)? 論

智能制造的推廣對于企業(yè)來講，重點(diǎn)在于量力而行，適合為止。企業(yè)要生存壯大，對于離散型加工企業(yè)更加困難。企業(yè)的管理水平、領(lǐng)導(dǎo)決策執(zhí)行力、制造裝備的優(yōu)化更新、技術(shù)人員的更新?lián)Q代這些方面都需要重點(diǎn)關(guān)注，并制定相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)防范策略。

智能制造對于企業(yè)而言，是前進(jìn)發(fā)展的試驗(yàn)田。它既是企業(yè)現(xiàn)有水平的總結(jié)與展示，也是企業(yè)下一步規(guī)劃的基礎(chǔ)。而合理利用現(xiàn)有資源，采用信息化手段將其整合優(yōu)化，盡可能減少人為因素對企業(yè)執(zhí)行過程的干擾，企業(yè)逐步邁入智能制造階段，可以為后期發(fā)展提供有力的競爭優(yōu)勢。

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作者簡介：楊彥明（1987.04-），男，漢族，甘肅永昌人，中級職稱，本科，研究方向：液壓挖掘機(jī)及應(yīng)急救援特種車輛加工工藝方案、機(jī)械制造加工工藝、非標(biāo)工裝夾具設(shè)計(jì)生產(chǎn)、智能制造。