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智造单元 智能制造的抓手 | 工业新概念

发布时间:2017-09-29 作者:李奇  来源:知识自动化
关键字:智能制造 工业新概念 
智能制造正在成为不可逆转的制造趋势,而智造单元,正是智能制造落地最有效的抓手。智造单元,是设计与实施智造工厂的有效组线模式。作为一个最小的数字化工厂,提供了一个完整的多品种小批量的解决方案。甚至可以在不影响产线运转的情况下,实现多种设备的在线入列和出列的切换。
    智造单元 | 工业新概念定义
 
    智造单元,是实现数字化工厂的基本工作单元。针对装备制造业的离散加工现场,把一组能力相近的加工设备和辅助设备进行模块化、集成化、一体化,实现数字化工厂各项能力的相互接口,具备多品种少批量(单件)产品生产能力输出的组织模块。它从资源轴、 管理轴和执行轴这三个角度,来实现基本工作单元的模块化、自动化、信息化,从而实现工厂的数字化、高效率运转。
 
    智造单元的工作机制
 
    智造单元可以由“一个现场,三个轴向”来说明,包括:资源轴向、内向管理轴向和工作执行轴向,见图1。
 
智造单元的三维视图
 
图1:智造单元的三维视图
 
    资源轴上,主要是对人员、流程、产品、设备的管理。资源可以是任何活动的对象,也可以是执行这些活动的前瞻主题。特别值得注意的是,员工是宝贵的资产。工厂工人在物理世界生产产品,不管职务是不是管理者,都会做决定并给其他人下达指示。
 
    而管理轴则是质量、成本、交期、安全,是生产过程中核心输出的要素管控与运维;而在执行轴PDCA,则是标准的戴明环,也就是计划(Plan)、执行(Do)、检查(Check)、纠正(Action)。
 
    这三个视图,综合地表达了智能制造的价值创造,其实是人类和各种设备活动的过程与结果的综合表达。
 
    这种方式与日本旨在解决智能制造的工业价值链促进会IVI的理念完全一致。日本IVI在 2016年12月提出了“工业价值链参考架构”,旨在推动“智能工厂”的实现,见图2。
 
IVRA工业价值链的三维图
 
图2:IVRA工业价值链的三维图
  
    这正好把智造单元的三个轴向定义诠释得很清楚,任何一个点均可以说明一个事件。只不过IVRA强调环境的管理,而智造单元关注了安全的方向。
 
    在明确了工厂现场的三大主轴之后,智能制造的建设路径就浮出水面。通过智造单元的组合,整个智能工厂的建设,就可以通过模块化、分区化的方式,进行自由的升级组合,从而大大提高智能工厂的建设效率。
 
    智造单元的构成
 
    智造单元的模块构成包括:现场自动化、信息化和智能化,如图3所示。
 
智造单元的模块构成图
 
图3:智造单元的模块构成图
 
    从体系机构上看,包括模块化、单元化、集成化和一体化四部分。模块化和单元化可以令产品快速得到推广,集成化服务于一条产线,一体化解决了一个系统范畴的智造生态环境。
 
    再从软件体系看,它以MES为核心,可以独立运行,而智造单元的系统则可自由兼容工厂原有的软件。向下跟MDC/DNC连接,或者通过物联直接与设备相连;向上连接至PLM、CAPP、ERP;横向与仓储管理系统WMS对接;而在生产任务执行上,则可以连接高级优化排产系统APS上,实现自动优化排产,实现高效生产。
 
    智造单元与数字工厂的落成,绝不是智能体系的完成,而只是一个开始。因为在戴明环PDCA中,需要有一种持续改善的推动力——而人是最为重要的环节。物理实体和数字虚体的CPS场景建设,是系统集成商可以完成的;但人的经验和判断,必须有客户在现场生产线上的参与才可以执行。所以说,一个智能制造的现场循环往复升级一定是三者相加才可以运行,单纯任何一方建造一个智能工厂都不是客观的表达。
 

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