試論工業(yè)4.0下的精益生產(chǎn)線構想

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.