電子制造業的新基建
中國在維持多年 “世界工廠”美譽之后,近年來又以強大基礎工程建設能力贏得“基建狂魔”的封號。但就世界局勢發展的大方向來看,中國基礎勞動力紅利已不復存在,尚未脫離大量基礎勞動力的中國電子制造業有必要重新審視從今而后的發展方向。以“電子制造業的新基建”為題,是延續工業4.0的發展規劃,為進行夯實工業3.0 (精益生產3.0)找出正確積極的做法, 希望透過深入探究電子制造業現狀的合理性,進一步探討電子制造業未來發展應有的重點方向。
工業4.0 、自動化解決方案、智慧工廠(Smart Factory)、智能制造(Intelligent Manufacturing)、中國智造2025、5G等, 這些名詞都是過去七八年輪番熱炒的話題, 而精益生產、“新”基建 Infrastructure3.0則是近期火熱的新熱點。雖然是新話題但并非是新概念?!熬嫔a3.0”“新基建”概念源于工業4.0的框架及戰略計劃的三項集成。三項集成中的端到端的集成:原意是指夯實并完善工業3.0的基礎, 為工業4.0提供實踐的要素和必要環境,也就是解決現狀欠缺不足的項目,即是精益自動化生產夯實工業3.0的最初意思。工業4.0的框架及戰略計劃簡述如下:
工業4.0的框架及戰略計劃
一個信息: 先進的新移動信息技術
一個網絡:網絡信息物理系統CPS
四大主題:智慧工廠、智能物流、智能服務、智能制造
三項集成:縱向集成、橫向集成、端到端集成
八項計劃:標準化和參考架構、管理復雜系統、工業寬帶基礎、安全和保障、工作的組織和設計、培訓與再教育、監管框架、資源利用效率。
其中 “三項集成” 闡述工業4.0的要素和必要環境:
垂直方面的集成:就是針對“智慧工廠”(Smart Factory)。將‘人機料法環’這個幾生產過程的重大要素通過大數據的管理系統實現人機、機機對話,從而提升生產效率,提升產品的質量實現了數據信息的提取、集成、跟蹤和分析。生產現場無人化只是趨勢不是目的, 而是全面精進發展普及智能裝備、智能系統, 促進生產實時監控、全程追溯、工廠生產制造管理、決策。
水平方面的集成: 就是針對“智能制造”。從產品市場需求的預估、了解、掌控,到上游物料、物流的智慧存儲,要做到Just in time 的供給“智慧工廠”生產才能及時滿足市場須求,發揮最大經濟效率營造競爭力。(從上游物料到市場須求整體營運)
端到端集成: 是指一定是在非常高度自動化、數據信息化的在線生產(Infrastructure3.0) 在完善工業3.0的基礎之上,實現產品的一致性與良率, 進一步追求柔性生產提升。(也指精益生產3.0)
由以上陳述不難發現近幾年所有熱點名詞悉數出自“工業4.0的框架及戰略計劃”以及其延伸的細部闡述,可能很多人都會很驚訝。且看2014年,德國聯邦教研部與聯邦經濟技術部正式發布“工業4.0的框架及戰略計劃”包含:一個信息,一個網絡,四大主題,三項集成,八項計劃組成的框架。對未來的愿景藍圖,不僅期待通過物聯網能夠優化一個生產步驟, 同時可以優化整個價值鏈貫穿整個產品生命周期的所有階段:從產品的概念到開發、制造、使用、維護,再到回收利用及未來愿景的藍圖,成為第四次工業革命的引領。在工業4.0 中, 人員、機器、工廠、物流和產品之間實現直接的交流與協作。
關于如何系統性地定義電子制造業的“新基建”?,其實大家也都不難知道歷史遺留下來的老問題就是新建設的重點方向。這里根據電子制造業所列舉的新基建方向(項目)自然不例外,就是普遍現存的五個重大問題。電子制造業現狀來說還普遍是勞力密集產業而勞動力主要就用在這五個重大方面。
電子制造業的新基建: 重點是普及而不在創新
1. 智能化裝備智能化系統
2. 實時隨時掌握高度數字化,可視化生產情報
3. 自動監控完善的質量分析系統準確對策
4. 完整的全程生產與質量追溯管理體系
5. 建立原料資源、生產制造、市場需求,大數據分析架構支持高階決策
各項電子制造業的新基建簡述如下:
1. 完善智能化裝備.智能化系統線性及總線集成:
什么設備算智能化裝備智能化系統?就是與人工智能高度相關的新型的先進智能設備(特征:自帶 MES 接口,內置自動SPC, GR&R, CPK, …支持云計算) 并要求應用新一代移動通信技術的先進運動控制工業軟件總線技術成套系統全集成的自動化解決方案這里強調的是關于直接生產制造和質量管控的機器設備和系統。
2. 實時隨時掌握高度數字化,可視化生產情報:
實時&隨時掌握生產情報(高度數字化可視化)人工智能、機器視覺就是當之無愧的主角。在新式工廠管理中設置的智能監控設備每秒鐘就會采集大量的業務數據海量數據處理需求,當面對數據庫中海量的監控數據時,兼顧平臺的實時性需求,應用服務對數據進行快讀的訪問、讀取和操作顯得十分重要。首先需要對數據庫性能進行嚴格考慮,來提高數據的存取效率,提升海量數據的處理速度。其次,設計數據庫表格時應滿足泛用格式及未來擴充的要求。第三,建立云服務平臺,利用云計算技術實現海量數據的處理。云服務平臺的設計結構物聯網技術的應用,為企業的生產經營管理提供了更便捷、更智能的模式?;谖锫摼W技術的智慧工廠的總體結構、硬件平臺、軟件平臺和云服務平臺,為工廠管理的建設帶來了重大變革。
3. 自動監控完善的質量分析系統準確對策
自動監控技術的發展也提高了數據的透明化以及獲取率,相關人員可以通過這類更加客觀、可靠的數據做出相應的決策,降低錯誤決策的比例。需要注意的是,數字技術的發展使企業可以廣泛應用于制造管理。就生產模式而言,智能制造對生產流程和產品本身的影響尤其巨大。比如,設備上傳感器的應用可以幫助企業優化制造流程,提升產品質量和效率;產品上的傳感器可以實現對產品狀態的實時監測,并采集產品相關數據,幫助企業了解產品使用情況,進而對產品進行改進或優化。制造企業提升產品質量和效率可以通過結合數字化技術(如人工智能、物聯網、大數據...)來實現智能制造,并降低產品成本。此外,通過產品乃至制造設備采集的大量數據可以用于故障診斷等,幫助改進設備或者生產流程,從而進一步地實現成本的降低和效率的提升。這個特點更加符合新時代產品品質和服務緊密結合的趨勢。
4. 完整的全程生產與質量追溯管理體系
通過信息技術質量追溯體系,既加強了企業質量管理,減少糾錯成本,并且方便企業收集產品情報了解消費趨勢,提高快速響應能力。在流程制造領域,尤其是在生產領域,隨著投入市場的產品不斷累積、增加,產品質量追溯的準確性和效率問題日益凸顯,企業迫切需要建立一套完善的信息技術產品質量追溯系統,來提高管理效率。搭載“互聯網+”,建設質量追溯平臺,是未來質量的重大發展方向。因為用戶需要一個公開、透明且便于查詢的信息平臺。但要做好重要產品的質量安全追溯體系建設,還必須借助“大數據”等信息技術。大數據是以容量大、類型多、訪問速度快、應用價值高為主要特征的數據整理集合,質量安全的基礎其實也是一個個數據,包括質量指標、檢測結果等等,如果能夠對這些大數據加以利用,加上物聯網、云計算等信息技術的組合使用,必然會對質量安全追溯體系建設起到事半功倍的作用。
5. 建立原料資源、生產制造、市場需求,大數據分析架構支持高階決策
現代工廠信息化發展的新階段“智慧工廠”是將先進的自動控制、通信、計算機、信息和現代管理等技術相結合,將生產過程的控制、運行與管理作為一個整體,以實現企業的優化運行、控制、管理與決策。利用物聯網對生產流程以及市場信息的全面感知及分析進而優化的能力,對工廠內的人、設備、環境進行全面整合。運用云計算等技術將自主感知和人工采集的數據進行運算處理,從而為企業的安全生產提供保證,為企業的科學決策提供支持。真正作到決策依賴大數據,避免英雄主義,不斷淡化人為因素影響,避免人為誤差,讓管理也真正成為科學不再是藝術。