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如何才能以更低投入帮助工业企业建立一座柔性制造智能工厂?

木马童年 2020-6-19 11:45 51 0

过去,很多制造业企业都觉得生产线的“柔性”只是一个可选项,就算一条产线只能生产一种产品,只要产品卖的好,就不用过多担心。但疫情却为企业管理者敲响了警钟,未来确实存在像疫情黑天鹅这样的极端情形,如果产线 ...

过去,很多制造业企业都觉得生产线的“柔性”只是一个可选项,就算一条产线只能生产一种产品,只要产品卖的好,就不用过多担心。但疫情却为企业管理者敲响了警钟,未来确实存在像疫情黑天鹅这样的极端情形,如果产线没有足够的柔性去应对,就只能坐以待毙。

建设一条柔性制造生产线需要多少钱?

如何才能以更低投入帮助工业企业建立一座柔性制造智能工厂?

据笔者观察,一台简单的工业机器人价格就得数万,一台自动化开料机价格大概在十万元左右,一条小型柔性生产线价格大概在数十万起步,而对于一些要求稍高的生产线,上百万可能只是前期试水投入,上千万可能也只是购得一套系统。此外,对于企业而言,单单引入柔性生产线后还需要对员工进行精益培训,时间及人力等额外成本往往也居高不下。

由此造成的结果是,尽管柔性生产的概念十分火热,企业也明白柔性制造能够带来较大收益,但对于真正大规模转变往往慎之又慎,毕竟如此巨大的成本投入,即使对于大型制造企业也堪称昂贵,更何况市场上的大量中小型制造企业。

因此,过去一段时间,很多制造业企业都觉得生产线的“柔性”只是一个可选项,就算一条产线只能生产一种产品,只要产品卖的好,就不用过多担心。

然而,2020 年初突如其来的新冠疫情却为企业管理者敲响了警钟。这次危机在清清楚楚的告诉所有管理者——未来确实存在像疫情黑天鹅这样的极端情形,如果产线没有足够的柔性去应对,就只能坐以待毙。

面对这种情况,英特尔早已准备了一整套涵盖边缘控制、机器视觉、柔性生产的智能工厂解决方案,助力企业在不进行设备改造的基础上快速打造软件定义的数字化工厂,实现跨行业、小批量的柔性生产。

从疫情看柔性制造的必要性

不约而至的新冠疫情,使得口罩一时间成为市场上的紧缺物资。面对市场消费需求的巨大变化,有的企业生产线具备了足够的柔性,实现了快速转产,开始生产口罩、呼吸机,依然盈利,在疫情结束后又快速调整回来,紧随市场需求实时变化;有的企业生产线没有足够的柔性,在疫情期间只能停产,甚至破产。

例如,疫情期间,同样是为车企,有的企业日亏 4 亿,但也有企业快速转产口罩等防疫器材,实现了日产能成百上千万的“奇迹”,不仅成为国内稳定的抗疫物资大后方,也在国际外贸市场上逆势走强,成为全球需求供应方。

能够在特殊时期进行口罩生产的企业,大都拥有自动化、数字化程度较高的生产线。这些跨界厂商依托强大的柔性化生产能力和数字化基础支撑,在极短时间内形成口罩产能。

当然,不只是产品多样化,柔性制造工厂具备更高的自动化、智能化水平,在疫情逐步受到控制后,也能够帮助制造业企业稳步有序的恢复生产。

如何才能以更低投入帮助工业企业建立一座柔性制造智能工厂?

在劳动力缺失、防护装备短缺、人群对于人员密集型生产产生恐慌情绪等不利因素的影响下,传统制造业的产能恢复面临着较大的危机。这也使得众多企业面临着巨大的生存压力,更有可能迎来全球供应链代替而产生的不可估量的后果。

为了应对疫情导致的劳动力短缺、线下需求疲弱、供应链断裂和资金链紧张等问题,柔性制造背后的工业物联网也将充分发挥技术优势,通过远程协同助力企业实现基于对市场变化的预测,帮助企业找到重点发展方向。

柔性生产仍面临挑战

柔性化生产系统,是指因可预期或不可预期之变更而允许一定程度上的产品变更且可自动化生产的工程制造系统。在平时或许“不显山不漏水”,但在疫情中却实实在在让企业看到了其必要性。

柔性化生产系统之所以可以达到不同程度的弹性,与该系统的组件及其数字化程度有关。柔性制造系统主要的特色在于生产过程中更换产品类型时,并不需要频繁更换生产机械,只需要依托其灵活的组件和完备的数字化生产系统修正系统参数,便可以满足多样化的产品需求。因此,柔性生产的背后,是企业数字化转型的成果。

如何才能以更低投入帮助工业企业建立一座柔性制造智能工厂?

但是,企业的数字化转型并非简单的机器换人,更重要的是通过改造工厂中的“人机料法环”五大要素,真正实现制造过程数字化以及信息流自动化。因此,转型升级的过程难免会遭受阻碍,数字化转型也面临着一些不得不面对的问题。

首先,企业的信息化基础差,采集的业务数据常常不全面也不准确,并且难以实时处理产线设备及终端的数据,从而造成计划准确性低,生产过程实时响应难度高等问题。

其次,尽管很多工厂都已经部署了 MES 等信息化系统,但工厂在订单、物料、生产、交付等各个环节仍大量存在人工操作,导致工单流转的方式难以实现数字化,从而造成交付周期长、出错率高等后果。

另外,随着物联网人工智能等的发展,尽管工业企业已经开始部署相关技术以期实现决策过程的智能化,但很多重要的工业决策需要依赖于实时的边缘计算,这就需要工业企业在边缘侧部署极强的计算能力。

为帮助传统工业企业向智能制造转型升级,作为全球领先的智慧计算服务商,英特尔携手合作伙伴,以人工智能为基础,打造了机器视觉+智能工业控制+柔性制造的智能工厂解决方案,帮助企业用户降本增效,从边缘到云端支持企业用户实现智能制造的应用与部署,推动中国制造业转型升级。

英特尔智能工厂解决方案

工业市场存在门类众多、场景复杂且碎片化的特征,为解决工业行业的具体问题,英特尔智能工厂解决方案通过一系列硬件+软件的产品组合来满足工厂智能化需求。

具体来看,该解决方案包含三部分组成:

机器视觉。英特尔推出边缘视觉系统方案包(EIS),借助其中的 OpenVINO开发套件,与合作伙伴携手推动基于人工智能的机器视觉解决方案,旨在提高企业用户的生产效率和产品质量。据悉,借助英特尔机器视觉的瑕疵检测,制造商平均每次检查时间可缩进 1 秒以内,每条生产线的人工成本降低了大约 42000 美金。

智能工业控制。英特尔推出边缘控制系统方案包(ECS),实现基于虚拟化(ACRN)与 Real Time 技术的智能工业控制解决方案,提升了企业生产线的自动化水平,可有效降低企业生产管理与运维的难度与成本。

柔性制造。英特尔与合作伙伴携手开发基于软件定义的数字工厂解决方案,避免传统生产设备控制器绑定后缺乏弹性的弊端,实现软件定义后的硬件设备灵活配置,支持工厂快速上马新的生产流程与工艺。

    在硬件方面,英特尔通过提供各种不同的硬件架构来承载相关的人工智能负荷,包括传统的 CPU、人工智能加速芯片 VPU,也包括 GPU、FPGA 等资源。

    英特尔认为,如果一个产线上所有功能都通过固定的硬件实现,其需要快速调产或调整生产内容的难度相当高,因此软件定义将成为发展趋势。基于此,除了提供通用的计算芯片外,目前英特尔还与合作伙伴一起开发了一些软件定义的工业软件基础结构,也在业界推广 EIS 软件协议栈。

    如何才能以更低投入帮助工业企业建立一座柔性制造智能工厂?

    此次疫情中,汇川技术就通过利用英特尔智能工厂解决方案,快速有效的实现了 N95 口罩生产线快速部署投产。一般而言,N95 口罩机的机械结构和工艺比较复杂,安装和调试一条 N95 口罩机生产线,其中 80%的工作量来自于机械相关的安装和调试,20%来自于电气系统。

    汇川在对口罩生产线工艺充分理解之后,提出了全伺服 N95 口罩机电气解决方案。该方案基于英特尔 x86 处理器,通过引入 AI 深度学习技术,结合 OpenVINO图形处理加速工具,通过图像抓取产品状态并传输至汇川基于英特尔酷睿 i5 处理器开发的高性能计算平台 Kinovision,实现了产品质量精准检测、全自动产线 24h*7 高效运转、云边协同实现远程监控和管理,全方位确保企业安全且高效生产,在减少约 1/3 的设备调试工作量同时,节约调试费用数万元。

    生产智能化和自动化的实现需要从政策、研究、相应的产业开发三个维度共同推进。如今,新基建的大背景下工业物联网的政策大幕已经拉开,英特尔也已携智能工厂解决方案走向台前,下一步只差全产业链的共同开发。这是一个不断完善、不断发展的持续过程,这也是一个有着足够魔力的智能时代序章。

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