數(shù)字技術(shù)助力柔性化生產(chǎn)成為企業(yè)“強(qiáng)核心”關(guān)鍵

方振華

依托數(shù)字技術(shù)改善傳統(tǒng)制造業(yè)少品種、大批量的生產(chǎn)模式，提升產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、管理的水平，加快產(chǎn)品質(zhì)量把控、生產(chǎn)效率的變革，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能的彈性釋放，成為企業(yè)增強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵，也是企業(yè)從“制造大企”轉(zhuǎn)型為“制造強(qiáng)企”的必由之路

柔性化生產(chǎn)與小批量制造的最大優(yōu)勢(shì)在于讓資產(chǎn)、設(shè)備等發(fā)揮最大的價(jià)值，而實(shí)現(xiàn)這一優(yōu)勢(shì)最重要的就是讓專用資產(chǎn)通用化。企業(yè)采用統(tǒng)一接口可以有效減少不同接口連接時(shí)需要消耗的工程時(shí)間，以及各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行交互時(shí)需要消耗的溝通時(shí)間，還可以避免系統(tǒng)升級(jí)而帶來(lái)的重復(fù)的、不必要的接口磨合時(shí)間。

作為實(shí)體經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，制造業(yè)是經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵。伴隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能等新一代信息技術(shù)正加速滲入到制造業(yè)中，為制造業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型帶來(lái)新動(dòng)能、新機(jī)遇。

與此同時(shí)，消費(fèi)結(jié)構(gòu)的升級(jí)以及新冠疫情的肆虐促使消費(fèi)者的個(gè)性化、多樣化、時(shí)效性等需求日益增多，傳統(tǒng)制造業(yè)的剛性生產(chǎn)模式漸漸無(wú)法滿足消費(fèi)者的需求，多品種、小批量、周期可控的柔性化生產(chǎn)開始備受關(guān)注。在這樣的背景下，依托數(shù)字技術(shù)改善傳統(tǒng)制造業(yè)少品種、大批量的生產(chǎn)模式，提升產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、管理的水平，加快產(chǎn)品質(zhì)量把控、生產(chǎn)效率的變革，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能的彈性釋放，成為企業(yè)增強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵，也是企業(yè)從“制造大企”轉(zhuǎn)型為“制造強(qiáng)企”的必由之路。

柔性化生產(chǎn)與小批量制造的發(fā)展難題

目前，柔性化生產(chǎn)與小批量制造在制造業(yè)中早已進(jìn)入實(shí)用階段。從工作內(nèi)容來(lái)看，柔性化生產(chǎn)與小批量制造不僅可以用于基礎(chǔ)的機(jī)械加工，還可以用于鍛造、焊接、鑄造、激光等特種加工以及噴漆、制模、熱處理等工作；從生產(chǎn)產(chǎn)品來(lái)看，柔性化生產(chǎn)與小批量制造不僅可以用于汽車、飛機(jī)、船舶等產(chǎn)品的生產(chǎn)制造，還可以用于計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體、食品、藥品、化工等產(chǎn)品的生產(chǎn)制造。

盡管柔性化生產(chǎn)與小批量制造已經(jīng)取得了一定的發(fā)展成果并得到了廣泛應(yīng)用，但其仍然存在著一些亟待解決的發(fā)展難題。例如不同系統(tǒng)之間的接口不相匹配，數(shù)據(jù)存在跨平臺(tái)交互問題，導(dǎo)致部分系統(tǒng)只能夠發(fā)揮最低效率，同時(shí)不同接口在進(jìn)行連接時(shí)往往需要消耗大量工程時(shí)間進(jìn)行磨合，而系統(tǒng)升級(jí)后則需要再次磨合，如此重復(fù)就導(dǎo)致系統(tǒng)缺乏穩(wěn)定性，難以及時(shí)應(yīng)對(duì)市場(chǎng)需求的快速變化；除此之外，當(dāng)下大多數(shù)柔性化生產(chǎn)與小批量制造仍然采用傳統(tǒng)剛性輸送系統(tǒng)，被加工產(chǎn)品大部分時(shí)間都處于輸送的狀態(tài)或是等待輸送的狀態(tài)，真正被有效加工的時(shí)間反而極少，這就導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的產(chǎn)能被大大地限制在輸送系統(tǒng)中，進(jìn)而提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本；對(duì)于一些工藝動(dòng)態(tài)多變、工序繁雜難做的產(chǎn)品來(lái)說，質(zhì)量控制與檢驗(yàn)也是其采用柔性化生產(chǎn)與小批量制造所面臨的一大難題，這些問題無(wú)疑將直接影響到企業(yè)的質(zhì)量管理效率及經(jīng)濟(jì)效益。

數(shù)字技術(shù)助力柔性化生產(chǎn)與小批量制造

針對(duì)當(dāng)前柔性化生產(chǎn)與小批量制造所面臨的系統(tǒng)及數(shù)據(jù)接口不匹配、輸送系統(tǒng)效率低下以及產(chǎn)品質(zhì)量難把控、難檢驗(yàn)等發(fā)展難題，進(jìn)一步加強(qiáng)數(shù)字技術(shù)與制造業(yè)的深度融合，利用先進(jìn)數(shù)字技術(shù)對(duì)柔性化生產(chǎn)與小批量制造進(jìn)行改造升級(jí)，大幅度提升柔性化生產(chǎn)與小批量制造的運(yùn)營(yíng)效率，加快柔性化生產(chǎn)與小批量制造的產(chǎn)能釋放，優(yōu)化柔性化生產(chǎn)與小批量制造的質(zhì)量控制及檢驗(yàn)過程，將有助于企業(yè)提升產(chǎn)線的穩(wěn)定性及靈活度，提高對(duì)市場(chǎng)需求的應(yīng)變能力，降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，保障產(chǎn)品的質(zhì)量一致性與合格率，從而在新產(chǎn)業(yè)變革中搶占先機(jī)。

統(tǒng)一接口，提升效率。眾所周知，柔性化生產(chǎn)與小批量制造的最大優(yōu)勢(shì)在于讓資產(chǎn)、設(shè)備等發(fā)揮最大的價(jià)值，而實(shí)現(xiàn)這一優(yōu)勢(shì)最重要的就是讓專用資產(chǎn)通用化。也就是說，生產(chǎn)A產(chǎn)品的產(chǎn)線，同樣可以生產(chǎn)B產(chǎn)品，這樣就做到了產(chǎn)線通用化，使企業(yè)在不額外增加產(chǎn)線的情況下，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的多樣化。與此同理，要想提升相關(guān)系統(tǒng)的運(yùn)行效率及穩(wěn)定性，也需要將不同系統(tǒng)的接口通用化。企業(yè)采用統(tǒng)一接口可以有效減少不同接口連接時(shí)需要消耗的工程時(shí)間，以及各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行交互時(shí)需要消耗的溝通時(shí)間，還可以避免系統(tǒng)升級(jí)而帶來(lái)的重復(fù)的、不必要的接口磨合時(shí)間。相關(guān)生產(chǎn)人員只需要借助具有統(tǒng)一接口控制器就可以用各種方式訪問、讀取、解析不同系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，從而在不同系統(tǒng)之間建立起動(dòng)態(tài)的信息交互，幫助不同系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作，最大限度地發(fā)揮各個(gè)系統(tǒng)的特性，提高產(chǎn)線的整體效率及穩(wěn)定性。

柔性輸送，釋放產(chǎn)能。對(duì)于剛性輸送系統(tǒng)限制產(chǎn)能的問題，企業(yè)可以利用數(shù)字技術(shù)對(duì)機(jī)械與被加工產(chǎn)品之間的強(qiáng)耦合關(guān)系進(jìn)行解耦，降低傳統(tǒng)輸送系統(tǒng)單純機(jī)械執(zhí)行的剛性，提升輸送系統(tǒng)的柔性及靈活性，將產(chǎn)能從機(jī)械的傳送系統(tǒng)中釋放出來(lái)。通過在輸送系統(tǒng)中安裝各類支持?jǐn)U展的傳感器，預(yù)設(shè)與產(chǎn)品生產(chǎn)相關(guān)的一些常見業(yè)務(wù)邏輯庫(kù)與函數(shù)庫(kù)，并增加圖形化與高級(jí)編程功能，企業(yè)就能夠在結(jié)合自身的成本控制的前提下，根據(jù)不同的生產(chǎn)需求以及業(yè)務(wù)場(chǎng)景需求自由改變輸送系統(tǒng)的形狀、結(jié)構(gòu)、數(shù)量，開發(fā)適應(yīng)自身生產(chǎn)需要的多規(guī)格智能化柔性輸送系統(tǒng)，滿足多工藝、非固定節(jié)拍的生產(chǎn)場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)多品種、小批量的生產(chǎn)制造，在提高輸送系統(tǒng)整體運(yùn)行效率的同時(shí)，進(jìn)一步擴(kuò)大產(chǎn)線產(chǎn)能，提高產(chǎn)線的經(jīng)濟(jì)效益。

數(shù)字孿生，優(yōu)化質(zhì)檢。在產(chǎn)品的質(zhì)量控制與檢驗(yàn)方面，企業(yè)可以借助數(shù)字孿生技術(shù)打造虛擬制造單元，通過在線實(shí)時(shí)檢測(cè)虛擬制造單元加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)過程的控制能力，及時(shí)了解生產(chǎn)設(shè)備的使用狀態(tài)與故障情況，從而保障產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，優(yōu)化產(chǎn)品的質(zhì)量檢驗(yàn)。虛擬制造單元能夠模擬產(chǎn)線的全周期生產(chǎn)流程，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化模型與實(shí)際運(yùn)行系統(tǒng)之間的動(dòng)態(tài)交互，幫助企業(yè)對(duì)實(shí)際運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行有針對(duì)性、有建設(shè)性的優(yōu)化升級(jí)，為同一產(chǎn)線的產(chǎn)品質(zhì)量的一致性與合格率提供支撐條件。當(dāng)產(chǎn)品制造完成，進(jìn)入質(zhì)量檢驗(yàn)環(huán)節(jié)時(shí)，數(shù)字孿生技術(shù)的動(dòng)態(tài)測(cè)試驗(yàn)證功能將幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)質(zhì)檢，通過在虛擬三維空間中對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行虛擬仿真，就可以簡(jiǎn)化產(chǎn)品的質(zhì)檢工作，降低產(chǎn)品的質(zhì)檢成本，減少產(chǎn)品的質(zhì)檢時(shí)間，企業(yè)也可以在虛擬空間中對(duì)仿真產(chǎn)品進(jìn)行修改，簡(jiǎn)化產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)的工作，提高產(chǎn)品性能。

新時(shí)代下，傳統(tǒng)制造業(yè)從少品種、大批量的流水線生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗥贩N、小批量的柔性化生產(chǎn)已然成為大勢(shì)所趨，而數(shù)字技術(shù)、智能技術(shù)的持續(xù)發(fā)展與革新則為制造業(yè)的柔性化生產(chǎn)與小批量制造提供了必要的技術(shù)條件。制造企業(yè)只有在數(shù)字時(shí)代找準(zhǔn)發(fā)力點(diǎn)，抓住變革機(jī)遇，積極利用數(shù)字技術(shù)優(yōu)化產(chǎn)線，驅(qū)動(dòng)傳統(tǒng)生產(chǎn)方式向智能生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)型，才能增強(qiáng)自身競(jìng)爭(zhēng)力，踏上高質(zhì)量發(fā)展的道路。

（作者單位：杭州杭氧透平機(jī)械有限公司）