星期一, 5月 16

    新世代模具智能工厂规划与管理-思维篇

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    ■ ACMT/ 陈震聪

    前言

    模具作为国民经济的基础行业,模具涉及机械、汽车、 轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业,应用范围 十分广泛。一个国家的模具技术是衡量产品制造水平的 重要指针之一,尤其大型、制造精密和复杂模具的技术 在国家制造业中的地位尤为重要。模具技术促进工业产 品的发展以及质量的提高,为社会创造了极大的经济效 益。虽然模具不是终端产品而确是产品的过程中工具与 装备,模具的确是非常重要的效益放大器。

    模具是工业生产的基础工艺装备,被称为 “工业之母”

    模具与装备制造业是技术密集和资本密集工业,具有劳 动密集的特性及有较大的就业能量及就业机会。德国之 所以能在2008年金融危机中受波及程度小,其根本原 因得利于其完整和高水平的模具及装备制造业体系,占 据世界领先地位,是模具及装备制造第二生产大国,拥 有众多细分行业的”隐形冠军”,是德国经济和就业的 重要基础与支柱。

    随着信息技术的不断发展,智慧化的概念开始逐渐渗 透到各行各业以及我们生活中的方方面面。目前各国 都重点扶持以模具智能生产为代表的高端装备制造服 务来助力模俱生产企业的转型升级,尤其在模具制造 业数量庞大的中国,更是不遗余力。

    图 1: 据统计在 2019 年中国出生人口及死亡人口是反转交叉点

    在信息化带动工业化发展下,中国的模具设计和加工 制造技术正在赶超国际模具强国水平,在企业管理技 术接轨于国际水平仍然有很大的发展空间,因此二岸 及中国模具行业企业全体职工需要更加努力学习,牢 牢掌握世界模具技术的发展方向,突破过去思维,在 开放思维下能充分发挥主动学习与创新创造。
    每一企业在经营过程中都有不同程度的需求或挑战, 在这知识如此快速变动的现今工业发展,唯有透过学 习及分享才能连接我们的现在思维而对未来进行改变。

    如此重大转变的动源是甚么?

    中国企业在产能过剩及低阶产品加速退市情况下,造 成近两年中低阶能力的模具制造行业是非常困难。而 在如此艰困的经济发展情状况下,中国乃至于全球企 业都在全力发展行业智能制造的动源是甚么呢?”人 口危机”、”运营成本”与”工业4.0发展技术元素 已经俱备”等这三种条件,是推动积极发展智能制造 的动力来源,都希望在这一波工业4.0的趋势中,能 优先站在一个高度。

     

    图 2:2015 年中国工业劳动力人口总量停滞,增长率断崖式快速下滑     图 3: 第四次工业革命的关键,在人才发展 4.0

    中国人口危机及劳动力快速下滑已经危及中国制造业 发展的重要因素之一。现在新生代在学识教育水平都 大幅提升,加上信息与媒体的普及,对于就业有很多 种选择,不过进入传统制造业大多数是最后选项。因 此未来十年,工厂找不到作业员及工程师已经是常 态,不断困扰着企业。因此,注重人才教育、优化工 作环境及塑造企业文化是企业得以继续生存的路径。 所以解决工业人口劳动力问题,唯有依托智能制造与 人才升级教育二个元素。在学校里,我们必须根据企 业实际需求的理论与应用,积极广大开设智能制造与 先 进制成课程;在企业中,人力资源组织也必须透过” 继续教育”提升在线人员的智能制造之思维辩证、实践方法与赋予能力。试想看看,若在现有的传统CNC 加工装备或者注塑诚型机旁边多了一台机器人与员工 一同工作时,您的员工不是排斥它而是一种害怕与恐 惧,害怕不会学习而失去工作,恐惧无知而造成的危 险性。工厂的辛苦、噪音及脏污相对于干净的互联网 及贸易、金融等商务企业工作环境对于高校甚至技职 学校学生都较不具就业吸引力。
    制造型企业、行业协会、职业学校及高校研究所共同 联合打造工业4.0(工业互联网)的教育与工作环境, 藉着合理及逻辑性的工业流程改造及借助通信与设备 智能技术,无论是企业规模大小来让系息化及设备装 备来充份帮助个人与企业发展,是根本解决工业人才 不足及工业人才出路的最佳良方。

    在智能制造的趋势下,企业为何而战,如何而战?

    工业4.0,不只是自动化与智能制造。制造业在工业 4.0发展过程,模具、工业工程、物料与自动化是紧 密相连,缺一不可。从企业发展层面,工业4.0并不 是多数人认为仅仅针对大型工业企业。在德国的实际 情况,需多中小型企业积极地开展工业4.0的开展项目,他们也是德国经济发展的主要贡献者。这些企业 有的历史都非常悠久,并非要求所有企业工业4.0进 行组织结构的全面改写,也不是对整个工厂作一步到 位的改变,而是可以从小批资金投入、分步实施,从 单一试点开始,循序渐进地拓展到整个企业的运营。 工业4.0不仅仅适用于最先进产线或全新厂房,也能 实现在现有设备的互联及升级改造。

    图 4: 企业策略发展地图。协助与引领企业持续的成功发展 ! 了解而能深度运用等于为企业打下强固的地基,
    企业经营所面临问题的解答都在这里 !

    不过企业若没有明确的发展目标与策略,工业4.0概 念的推进能为企业带来的效益,将可能成为一片空 白。企业在建立智能制造的核心能力是秉持甚么动力 作如此改变呢? 智能制造的核心思维本质就是在帮助 企业强化核心能力,透由流程创造出产品与服务内容 给与消费客户而成为客户不可或缺的供货商,为企业 带来运营必须的营收与利润。“工业4.0由德国率先提出,其核心是深度应用信息 通信技术,来推动实体物理世界和虚拟网络世界的融 合,在制造业领域形成了资源、信息、物品及人等等 相互关联的”信息物理系统”CPS。除了核心的智能 制造之外,工业4.0还提出通过掌控消费需求到生产 制造过程,从而实现互联工业和高效的生产管理。” 因此工业4.0虽然是全新概念,不过它必须承载及结合工业发展的过程经验及今日科技的技术成就,而它 仍持续快速演进中。

    图 5: 智能制造企业信息化地图。以 MES 为核心,将五大系统互联互通,提升企业经营的透视度与效益

    不过没有工业2.0何来3.0与4.0? 若企业没有好的流 程管理、设计能力及人才培育,智能制造又能为模具 与注塑成型企业带来甚么好处呢? 事实上工业4.0概 念并没有新的技术,其核心理念是深度应用信息通信 技术来推动实体物理世界,例如制造业之人机料法环 等元素和虚拟网络世界的网络、物联网、互联网及云 计算等的融合,甚至将行业生态链连成为一体。智能 制造企业信息化地图是非常重要一张图表,充分展现 实体物理世界和虚拟网络世界的融合。这一从项目管 理出发,透过智能设计与智能仿真确认可执行方案与 设计之后,再产生BOM给ERP进行备料采购,此时 MES即启动生产供单准备,当备料存入WMS后就可 以排配给Automation的智能装备或非智能装备上, 一气呵成。它已经成为企业在规划工业4.0及CPS系 统上的重要参考。

    工业4.0为企业人必修的课程,尤其对于传统之模具与成型企业 

    随着物联网、大数据和移动应用等新一轮信息技术的 发展,全球化工业革命开始提上日程,工业转型开始进入实质阶段。在各国的工业4.0与智能制造等战略 的相继出台,表明各国家开始积极行动起来,把握新 一轮工发展机遇实现工业化转型。智能工厂作为工业 智能化发展的重要实践模式。智能工厂的发展路径与 过去工业发展路径不同,所有技术都在平行进行中, 例如PLM-ERP-MES等信息软件在现有基础上朝工业 4.0在发展,同时机器人、自动化、物联网硬件及传 感器也是朝工业4.0在快速整合,而正在发生大数据 及人工智能也在产业 与研究院大力发展之中,对于未 来制造业绝对是一个冲击。不过工业发展再如何快速 发展,它毕竟需要一个过程。上面这张图给正在思考 发展工业4.0的企业一个清晰路径指针,让企业可以 知道它在哪里不足及发展步骤。

    图 6: 工业 4.0 为企业人必修的课程

    在传统又有悠久历史的模具企业及零件成型生产企 业,其行业运作模型在多年的演进之后有了标准化流 程,这现行标准化流虽然在各国描述有些不同,但在 总体方向上是相同的,因此各国模具在贸易买卖过程 的沟通及对于商品验收标准才能有准则。所以在此标准化流程下企业才能发展与应用信息数字化应用的背 景,这二个关键图表如下。

     

    图 7: 模具设计开发全面流程数字化管理体系                          图 8: 模具成型工厂全面信息化闭循环体系

    数字化工厂或者称为企业信息化,对于企业进入智能 制造是关键元素,而信息数字化的投入是需要比设备 投资要更早一点,通常它的投入金额也较智能设备为 低。数字化所形成闭循环系统能给与模具企业与成型 生产工厂及时与充分了解模具使用状况及和其他关联 设备的信息,透过大数据技术可以让企业得到有效的 分析与 反馈,这是模具企业进入工业4.0的第一步以 及能不断自我蜕变的重要的关键。

    这是一个全球分工与资源整合的时代

    在工业4.0的驱动力下,每一家消费用户与服务企业 都有其专注的产品与价值发展。行业服务商透其多年 的技术沉淀与经验积累成为行业中的专家,透过工业 4.0概念与需要迅速整合在一起成为互连互通的生命 共同体。模具与注塑成型行业中已经有这样的生命共 同体的产生,它们经过几十年或十几年的发展后,体现在中国及两岸已有相当深度的经验与用户体验,其 生命共同体组合如下图。

    图 9: 先进模具智能制造信息化软件企业的在行业协同关系

    在工业互联网之开放平台下,生命共同体成员之间共同制定信息互联标准,以开放互助的理念而不断联合 扩大其对消费用户的服务,各自形成不同层级的平台 应用于行业生态体系的发展,将成为未来行业工业互 联网的一种趋势及支撑力量。工业互联网平台与平台 之间的合作,平台与消费用户的合作,也已经不是偶 然而是一种必然。
    智能设计在工业4.0是与智能制造并列为二个重要引 擎,而“智能设计、智能制造、智能感知及智能计算” 等四个主要元素,完整组合才能成就的工业4.0概念 在企业智能制造发展上全面性覆盖,因此在未来每一 次的技术突破都可能就会改写工业经济发展模式的历史。

    这一场全球竞赛,透过最新科技创新并训化新技术成 为制造服务的内容,在开放的环境下大家可以一起创造更加美好明天!■

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