吳鳴軍
摘 要:德國的工業(yè)4.0,為第四次工業(yè)革命提供基礎,促進全球的制造業(yè)的發(fā)展,以賽博-物理系統(tǒng)作為中心,然后構建人機一體的智慧工廠,然而在實施工業(yè)4.0時,其中最為重要的問題是,搭建智慧工廠的生產(chǎn)線,憑借先進的科技技術,加強生產(chǎn)線以及管理模式,達到提高生產(chǎn)效率的目的,因此本文便以工業(yè)4.0下的精益生產(chǎn)線作為主要的敘述內(nèi)容,對其中出現(xiàn)的問題進行淺薄的分析。
關鍵詞:工業(yè)4.0;精益生產(chǎn)線;構想
中圖分類號:F273 文獻標志碼:A
1 工業(yè)4.0對企業(yè)的相對影響
在20世紀末期,工業(yè)界已經(jīng)完成3次工業(yè)革命,工業(yè)也從蒸汽機時代邁入電氣化時代,最終完成電子信息技術的改革,因此為有效應對21世紀工業(yè)企業(yè)的今后發(fā)展,德國便提出工業(yè)4.0的理念,為第四次工業(yè)革命提供理論基礎,加強賽博-物理系統(tǒng)的應用。精益是生產(chǎn)線的主要思想,在科學技術不斷發(fā)展中,生產(chǎn)線的硬件設備以及技術手段也在不斷地更新?lián)Q代,在提高生產(chǎn)線的效率時,也出現(xiàn)很多問題,其中設備應用程度不高,為其中最為主要的情況,在生產(chǎn)線中,由于生產(chǎn)線設計的不合理或者管理技術的原因,使設備應該具有的優(yōu)勢,沒有被完全發(fā)揮。生產(chǎn)線的設計需要以精益化作為重點,網(wǎng)絡化、數(shù)字化等都是為精益化所服務,因此粗略的使用,并不會發(fā)揮技術的應有效果。
2 工業(yè)4.0的實施方法
2.1 借助網(wǎng)絡化實現(xiàn)價值鏈的集成
如今,在市場競爭日益激烈的情況下,工業(yè)企業(yè)也需要在各方面提高自身的水平,達到提高自身競爭力的目的,目前,工業(yè)企業(yè)的供應鏈關系較為單一,全面的大型企業(yè)逐漸瓦解,最后逐漸形成,具有核心競爭力的企業(yè)群。供應鏈的發(fā)展方向為最優(yōu)價值鏈,并且對于新入企業(yè)群的企業(yè)來說,可以降低企業(yè)的生產(chǎn)成本,提供質(zhì)量更高的產(chǎn)品,為購買者提供更為優(yōu)質(zhì)的服務。而且,如今網(wǎng)絡化的發(fā)展,更是為價值鏈的橫向集成提供發(fā)展基礎,網(wǎng)絡化的發(fā)展,可以發(fā)現(xiàn)更具有競爭力的企業(yè)。網(wǎng)絡化的實施可以幫助企業(yè)加強設計、工藝等各方面的信息的流通,最終達到制成協(xié)同設計以及制造的作用,網(wǎng)絡化可以加強采購環(huán)節(jié)以及物流環(huán)節(jié)的個性化,達到縮短產(chǎn)品的交付周期的作用,并且網(wǎng)絡化也可以實現(xiàn)統(tǒng)一的銷售以及維護,以統(tǒng)一的方式,降低銷售以及維護所需要的成本費用。
2.2 借助數(shù)字化實現(xiàn)信息貫通
通過數(shù)字化加強信息貫通能力,在工業(yè)4.0理念的智慧工廠中,被數(shù)字化定義的產(chǎn)品,可以較為準確地被轉化為實際產(chǎn)品,數(shù)字化定義是實現(xiàn)智慧工廠的基礎,也是實現(xiàn)工業(yè)4.0建設的基礎,每種產(chǎn)品都有著自身的生命周期,被數(shù)字化定義的產(chǎn)品也需要覆蓋全生命周期,包括設計、服務等一系列的工作流程,實現(xiàn)產(chǎn)品的數(shù)字化定義。
為實現(xiàn)產(chǎn)品的數(shù)字化,需要使用基于模型定義的技術,可以保證產(chǎn)品的數(shù)字化信息,可以被妥善的傳遞,產(chǎn)品數(shù)據(jù)的傳遞并不是簡單地從工程上游往下游傳遞,也需要將下流的產(chǎn)品數(shù)據(jù)回饋與上流,為產(chǎn)品的創(chuàng)新提供源源不斷的動力。
2.3 借助物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)縱向集成制造
通過物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)縱向集成的智慧制造,通過車間現(xiàn)場的物聯(lián)網(wǎng)設備,需要將虛擬化產(chǎn)品轉變?yōu)楝F(xiàn)實世界,數(shù)字信號被傳入加工設備后,使加工設備實現(xiàn)生產(chǎn)加工工作。產(chǎn)品從虛擬轉變?yōu)楝F(xiàn)實加工時,在實際的設計工程中,存在一定的差異性,車間現(xiàn)場的物聯(lián)網(wǎng)設備,可以將制造過程中的各項數(shù)據(jù),變?yōu)閿?shù)字信號,然后將信號反饋至虛擬軟件中。帶有智慧的制造系統(tǒng)可以接收反饋回的數(shù)字信號,然后將新的數(shù)字信號傳遞回加工設備,達到調(diào)整現(xiàn)場生產(chǎn)加工的目的。虛擬世界到現(xiàn)實時間的縱向集成,是實現(xiàn)智慧制造的基礎之一,這也是實現(xiàn)賽博-物理系統(tǒng)的重要組成部分。
3 工業(yè)4.0的生產(chǎn)線構成
精益為工業(yè)4.0的核心理念,需要將各項先進技術組合為一體才可以達到精益的要求,設計工作需要圍繞以下幾個方面進行分析:
3.1 加工設備的設定
在生產(chǎn)線中設備處于主體地位,設備的設置也為生產(chǎn)線的形態(tài)造成影響,所以需要加強設計環(huán)節(jié),在設計環(huán)節(jié)中,加強以下的注意:
對于產(chǎn)量較大的產(chǎn)品,需要建立相應的生產(chǎn)線,對于多類產(chǎn)品的小批量制造,可以使用柔性生產(chǎn)線進行生產(chǎn)工作,將相似工藝的產(chǎn)品集中于一條生產(chǎn)線中。精益生產(chǎn)線的特點,便是小批量生產(chǎn)模擬大批量生產(chǎn)。
在工藝線路的配置過程中,不能簡單地應用其線路配置生產(chǎn)線的設備,需要不斷調(diào)整工藝路線,達到節(jié)省投資成本的作用,例如,將一道工序轉變?yōu)槎喙ば?,然后在簡單的工序中設置低端設備,在工作流程較為復雜的位置使用高級設備開展工作,在保證最終生產(chǎn)價值的同時,可以極大程度地降低設備的投資成本,也可以將復雜的工序合并,有效地減少高端設備的換裝時間,優(yōu)化生產(chǎn)價值。
當產(chǎn)品的制造方式為單獨建線生產(chǎn)時,需要嚴格按照生產(chǎn)節(jié)奏設置設備,若生產(chǎn)線為柔性生產(chǎn)線,則需要注意的是,不能按照生產(chǎn)節(jié)奏設置設備,需要有效滿足柔性生產(chǎn)線的特點,為重要設備的工作增加緩沖時間,使較為靠前的加單工序的非關鍵設備加快生產(chǎn)節(jié)奏,此外在生產(chǎn)節(jié)拍的控制上,需要進一步的細化,例如準備時間以及交接時間等。
3.2 先進測量技術的使用
大量的自動化加工設備上已經(jīng)具有非常先進的測量技術,可以在自身工作過程中,自動完成矯正以及自動測刀工作。在搭配大量的設備后,可以使其組成一套測量系統(tǒng),此系統(tǒng)的設計關鍵點為將測量活動分散化,使其價值流保持連續(xù)性,將測量工作再一次劃分,對當前所使用的檢測工藝以及管理方式進行調(diào)整。
檢測時,可以將其分為4個層次,分別為加工過程中的檢測、加工工序流轉前的檢測、階段完工后的檢驗以及加工完成后的檢測。加工過程中的檢測是通過機檢測模塊,實現(xiàn)加工與檢測的同步進行。在加工工序流轉前的檢測工作中,需要減少檢測項目,減少由于生產(chǎn)線以及價值鏈中斷的現(xiàn)象。為有效防止此類問題,需要裝置便攜性的檢測設備,優(yōu)化工序的分離面。而終端檢測中,由于此階段的檢驗是生產(chǎn)線的環(huán)節(jié)之一,所以需要檢驗時間與生產(chǎn)線相互配合。
3.3 柔性工裝和激光定位的使用
柔性工裝技術是建立在產(chǎn)品的數(shù)字協(xié)調(diào)體系之上的,自動化裝配技術的主要目的為減少設計階段以及制造階段中,工裝的準備時間以及所消耗的成本,提高此階段中的生產(chǎn)率。激光定位技術,結合三維制造模型以及GPS技術的優(yōu)點,可以準確地判斷加工等位置,使機器人可以順利完成自動加工等環(huán)節(jié)。除激光定位的使用外,在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中,物流環(huán)節(jié)也是不增值環(huán)節(jié)中的一個,自動化物流系統(tǒng),需要通過自動化的物流系統(tǒng),實現(xiàn)物流運輸?shù)淖詣踊黾由a(chǎn)線的價值。但是為有效達到精益效果的目的,則需要在工藝設計以及管理方式上進行合理的調(diào)整。
3.4 AGV智能搬運系統(tǒng)
AGV全稱為自動導航車,并且可以根據(jù)設定的路徑形式,本身具有較高的安全保護以及運輸移載功能,屬于輪式機器人的一種,最早出現(xiàn)于20世紀中期,并且經(jīng)過多年的發(fā)展已經(jīng)成為由計算機無線系統(tǒng)控制的新型智能化搬運措施。在國內(nèi),應用于倉儲、物流運輸?shù)攘悴考惭b工作。其中牽引式的AGV應用較廣,并且可以直接用于物料運輸,降低人力成本。
結語
工業(yè)4.0生產(chǎn)線的構想,為第四次工業(yè)革命提供改革方向,是以后工業(yè)生產(chǎn)線發(fā)展的必然趨勢,精益是生產(chǎn)線中的主要內(nèi)容,因此在工業(yè)4.0中更應該體現(xiàn)此特點,因此需要從精益的角度出發(fā),加強實施過程中的各項運動管理,保證生產(chǎn)線可以高效的運行。
參考文獻
[1]張倫彥.面向工業(yè)4.0的精益生產(chǎn)線設計和實施方法[J].航空制造技術,2014(18):44-47.