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智能(智慧)工厂如何提高远程工作能力

在中国因COVID-19导致经济混乱之际,一家私人通信设备制造商海能达,却努力做到了许多其他厂商无法做到的事情:他们在深圳的工厂保持正常生产。海能达对不断变化的市场需求迅速做出反应,从 10条生产线中重新划分部份生产线用于生产一次性口罩。

同样,宝山钢铁股份通过自动化生产保持在上海工厂全天候运作。其工厂的营运符合新的卫生准则。据新闻报导,「宝山的两条200米长的主要生产线已实现无人化,每条生产线仅需要2到3名工人即可完成检查工作。

面临COVID-19所导致产量大幅下降的公司必定非常羡慕海能达和宝山钢铁这类先进厂商。在2月下旬至3月初接受全美制造业协会调查的美国公司中,有近80%的公司表示,他们将受到财务影响。预计将有超过一半公司的营运会发生变化。

向智能(智慧)工厂过渡

这种「营运变化」可能会朝更好的方向发展。厂商可以跟随海能达和宝山钢铁等其他厂商的步伐。为了实现目标,采用工业4.0的原理,以适应现在及未来更大弹性空间。

像海能达和宝山钢铁一样,仍然需要人工监督操作并在必要时排除故障,但工厂能够继续自主生产,这是因为一个重要原因:工厂实现智能化。

尽管制造业对自动化的概念并不陌生,但智能(智慧)工厂超越了分段自动化流程。按照德勤的定义,智能(智慧)工厂是「完全互联且灵活的系统-可以使用来自连接的操作和生产系统的连贯数据流程来学习并适应新的需求。

智能(智慧)工厂是下一次工业革命—工业4.0的主要体现。这次革命是透过可以汇总和分析的数据来进行的。

智能(智慧)工厂通过资料实现:

  • 互联:数据流横跨制造业供应链、生产、分销等整个环节。
  • 优化:安排闲置的设备完成新的负荷,从而减少停机时间、提高生产率。
  • 透明:所有利益相关者可以访问实时数据。
  • 主动:使用数据分析发现问题,然后在问题演变成更大的瓶颈之前加以解决。
  • 敏捷:可以根据市场需求调整生产。

智能(智慧)工厂是什么样的?诺基亚在芬兰奥卢的生产工厂实现了99%的自动化,绝对是一个好例子。如果管理层想改变生产,则可以使用「数字孪生」进行模拟运作,以突出变化如何影响生产和其他流程。研究模拟结果可以使管理层评估变更风险并相应地决定是否继续。 该工厂开发了专用无线网络,以协助透过数据加快生产线的重新配置。他们使用云端技术透过连接移动机械人实现内部物流实时监控流程。

诺基亚有效地采用了工业4.0的原理,世界经济论坛将其称为「先进的第四次工业革命灯塔」。「灯塔」是一种将工业4.0原理整合到整个操作过程中的制造工厂,已经跨越了试验阶段。截至2020年,制造业中有44座灯塔。诺基亚站点作为端到端「灯塔工厂」向前迈进了一步,这意味着智能的原理超越了制造场所并在供应链上不断调整,实现库存自动化管理,使供应商知道何时发货。

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分享经验

虽然并非所有厂商都有如诺基亚般的规模,但关键在于,智能(智慧)工厂的原理可以适用于所有规模的企业。在实现完全自动化的过程中有许多渐进步骤。

第一步从数字化开始。由于智能(智慧)工厂依靠的数据易于获取、汇总和分析,因此笔纸记录的作用不大。位于印尼加里曼丹的Petrosea Mining公司的所有流程都缺乏数据, 即使获取到数据,也不易于汇总。

所有流程实现数字化有助于公司在许多领域(包括工人培训)提高效率。以前,工作人员不得不在公司内部网上浏览长篇大论的标准操作程序,而现在只需通过手机上的应用程序来存取培训内容。该公司还进行了「游戏化」培训,从而提高了员工的投入度。该应用程序使用动画和视觉效果,使学习变得更加有趣。员工通过回答3,000多个与培训相关的问题,就可从排行榜上的「士兵」等级晋升为「将军」等级。

智能(智慧)工厂的基础

如果数据奠定了智能(智慧)工厂的基础,那么科技就是基础的组件。 以下阐释智能(智慧)工厂如何使用这些科技。

工业物联网

施耐德电气是智能(智慧)工厂的灯塔,使用物联网监控生产过程并实时传递有关生产变化的信息。供应商通过访问数据可以相应地调整库存并主动安排发货。

云端技术

在劳动力突然中断的情况下,明智的做法是将生产转移到另一个位置。或者让工厂经理从远端位置监督生产, 云端技术具备此功能。

大众汽车正在投资专有云端平台,该平台不仅可以促进生产,还可将数据传输到车队,以增强客户体验,例如自定义媒体串流。通过将来自持续机器监控的数据登录到生产执行系统中,云端技术可帮助异地工厂经理通过流动设备或计算机查看实时数据。这种科技可实现远程访问,并监督生产线和解决瓶颈问题。

3D打印

这是逐层沉积材料的制造过程。计算机档案存储有关设计的信息,然后将信息发送到3D打印机。这对设计复杂的精密零件特别有用。GE(通用电器) 3D打印开发了专用燃油喷嘴,3D打印的最大优点之一是将生产信息存储在易于存取的数据档案中。假如发生最坏的情况,即使一个工厂中关闭了生产,也可以使用档案输入,在其他地点启动打印。

机械人技术

机械人已超越了汽车制造业中局限在笼子的范畴。尽管大型机械人仍在笼中执行焊接、粘合和紧固操作,以免意外伤害工人,但如今的机械人却能与人类并肩协作。视觉引导的协作机械人Hulk帮助佛罗里达州杰克逊维尔的强生公司工厂完成任务,它的任务是帮助人类搬运重物。机械人还用于货物的视觉检查和取放操作,从而减少工人重复工作。

增强现实技术

零件损坏,而专家不在现场时,增强现实(AR)可帮助工作人员远程访问。专家可以将断裂零件的模型与实际等效物远端叠加,并实时指导工人进行修复,以节省宝贵的停机时间。AR还可以进行工人培训。未经任何培训的工人如需操作机器,可以使用车间的移动设备,并通过AR驱动的过程进行操作,完成自学教程,尤其对新员工培训特别实用。

单独工作或协同工作

驱动智能(智慧)工厂的技术非常多,公司可以根据希望首先实现的关键绩效指标来选择首先实施的技术。

衡量关键绩效指标适应性的变更可能包括缩短转换时间(以适应新的需求项目的生产)和生产率的提高。

在这里,几乎所有厂商,无论处于数字化成熟之路的哪个阶段,都可以将这些科技整合到实践中并提高效率。然而,有许多科技是互相依赖的,因此有时很难单独采用一种科技。例如,有效的预测性维护需要物联网和云端技术相结合来预测机器故障。

中国海尔空调是另一个灯塔工厂,使用互动平台供客户设计和订购订制产品。公司通过性能监视器对产品进行仔细评估,以便发现问题。客服部门从特定单元检测性能资料,以便更快地解决问题。智能(智慧)制造的另一个优势是以客户为中心,允许大规模定制。

下一步?

为了适应新状况,许多厂商将通过离线管理非必要员工,并轮换必要员工,从而遵守严格的CDC协议。

下一步,数据数字化并了解如何将新技术与现有系统集成。共享数据智能(智慧)化可以提高库存管理效率,并使供应链更具弹性。

工业4.0的最大优点之一是使厂商能够更快地适应变化。例如,海能达轻松地将其中的一条生产线重新划分为生产一次性口罩,这种本来非其主营业务。系统从不断变化的市场中的实时数据做出反应,继而推动了这一转变。

在COVID-19带来的经济挑战之际,工业4.0有望在2025年创造近3.7万亿美元的价值。尽管疫情肆虐,然而希望保持生产增长的厂商却从智能(智慧)制造中学到许多宝贵的经验。可利用这些技术构成全新的业务模式,以提高适应性,并使企业未来更具弹性。