工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)秀案例丨歐姆龍智能工廠:多品種少產(chǎn)量型的生產(chǎn)系統(tǒng)
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自工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念提出以來(lái),全球產(chǎn)業(yè)界積極開(kāi)展應(yīng)用實(shí)踐和探索,新一輪科技變革和業(yè)務(wù)創(chuàng)新蓬勃興起,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)逐漸發(fā)展為重要的智能基礎(chǔ)設(shè)施、先進(jìn)的生產(chǎn)力和新型的經(jīng)濟(jì)形態(tài)。
自2016年6月起,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟面向成員單位及全社會(huì)啟動(dòng)了先進(jìn)應(yīng)用案例征集工作,旨在尋找我國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和技術(shù)的最佳實(shí)踐,為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)施部署提供示范和標(biāo)桿。通過(guò)聯(lián)盟專家組的兩輪評(píng)審,2016年共評(píng)審出12個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)秀應(yīng)用案例并匯編成冊(cè),于2017工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)峰會(huì)上正式發(fā)布。
智能化生產(chǎn)領(lǐng)域案例五: 歐姆龍智能工廠:多品種少產(chǎn)量型的生產(chǎn)系統(tǒng)
歐姆龍的生產(chǎn)系統(tǒng),是著眼于對(duì)生產(chǎn)數(shù)量及種類的有效平衡協(xié)調(diào)而演變而來(lái)的。本案例中的歐姆龍(上海)有限公司就是不斷追求多品種少產(chǎn)量產(chǎn)品的精益生產(chǎn)系統(tǒng)革新的代表。因此歐姆龍也愿意把多年積累的經(jīng)驗(yàn)作為新的服務(wù)提供給國(guó)內(nèi)的制造業(yè)同行。
構(gòu)筑多品種少產(chǎn)量的生產(chǎn)系統(tǒng),需要在生產(chǎn)設(shè)備和信息設(shè)備兩方面下功夫。其特點(diǎn)為,以生產(chǎn)平臺(tái)概念為基礎(chǔ),通過(guò)信息平臺(tái)整合人與設(shè)備來(lái)組建的小型生產(chǎn)單元的低成本自動(dòng)化方案(LCIA)。從而盡可能用當(dāng)初少品種多產(chǎn)量的生產(chǎn)設(shè)備來(lái)滿足多品種少產(chǎn)量的產(chǎn)品要求,并且在生產(chǎn)中不間斷的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行完善和小步升級(jí),從而平衡內(nèi)部短期效益和長(zhǎng)期對(duì)外競(jìng)爭(zhēng)力的良性組合。
這里的生產(chǎn)平臺(tái)是指作為實(shí)際生產(chǎn)系統(tǒng)的插件/貼片安裝平臺(tái)和組裝平臺(tái)(ASSY)。與此對(duì)應(yīng)的信息平臺(tái)的作用是個(gè)體動(dòng)作間的有機(jī)關(guān)聯(lián)以及演變。除了有機(jī)的整合人機(jī)設(shè)備以及管理從元器件到出貨的生產(chǎn)過(guò)程,信息平臺(tái)的作用還包括通過(guò)(大)數(shù)據(jù)處理及時(shí)發(fā)現(xiàn)/預(yù)測(cè)每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)上發(fā)生的問(wèn)題,最大限度的保證生產(chǎn)系統(tǒng)的高效及穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。
生產(chǎn)系統(tǒng)十年磨一劍,在顧客的復(fù)雜要求和價(jià)格下降壓力之中求得生存
【諸多挑戰(zhàn)面前的盈利擴(kuò)大】
本次案例介紹的歐姆龍(上海)有限公司作為歐姆龍集團(tuán)的海外研發(fā)生產(chǎn)基地之一,工廠原有作業(yè)人員2000人左右。經(jīng)過(guò)近十年的努力,在不增加員工數(shù)量的情況下,目前每年生產(chǎn)的產(chǎn)品種類可達(dá)22000多種,而且每種產(chǎn)品的產(chǎn)量不一,有的型號(hào)產(chǎn)品最少每年只生產(chǎn)幾十件。這種情況對(duì)生產(chǎn)的安排,對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量,成本及發(fā)貨期等的控制都是極大的挑戰(zhàn)。因此,我們從工廠開(kāi)始的2005年底就開(kāi)始了LCIA解決方案的計(jì)劃與實(shí)施,直至今日仍在繼續(xù)。
【三個(gè)五年計(jì)劃的執(zhí)行】
如圖1所示,項(xiàng)目按照五年計(jì)劃的格局總體分為三個(gè)階段:生產(chǎn)線的徹底的標(biāo)準(zhǔn)化,分階段的自動(dòng)化,以及生產(chǎn)系統(tǒng)的智能化。項(xiàng)目開(kāi)始于2006年,每個(gè)階段的時(shí)間跨度為五年,2006 – 2011 – 2016 – 20XX?,F(xiàn)在正在向智能化以及柔性化的方向努力。具體階段概要如下表所示。另外,每一階段的具體實(shí)施細(xì)節(jié)也在圖表中說(shuō)明。
圖1 項(xiàng)目的總體架構(gòu)以及時(shí)間段 項(xiàng)目實(shí)施概況 【項(xiàng)目總體架構(gòu)和主要內(nèi)容】 項(xiàng)目的總體架構(gòu)以及時(shí)間段在圖1已有涵蓋。根據(jù)上面提到的三個(gè)五年計(jì)劃,我們把在2006年開(kāi)始的Stage1以及2011年開(kāi)始的Stage2兩個(gè)階段中的工作和成績(jī)做一細(xì)化總結(jié),同時(shí)對(duì)2016年已經(jīng)開(kāi)始的Stage3開(kāi)始的柔性生產(chǎn)改善也做一個(gè)概述。
圖2 生產(chǎn)平臺(tái)的構(gòu)筑
在說(shuō)明圖2 之前,介紹一下歐姆龍上海工廠的開(kāi)始背景。當(dāng)時(shí)它是由三家獨(dú)立的歐姆龍工廠合并而成。所以,最初幾家部門由于歷史原因及不同的產(chǎn)品系列各自為政,從采購(gòu)到設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)管理沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的考慮。因此,我們的第一步計(jì)劃是一步步通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的制定執(zhí)行統(tǒng)籌規(guī)劃所有的人力物力資源,包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念以及設(shè)備設(shè)計(jì)思想。
比如三個(gè)工廠的產(chǎn)品大都用到SMT操作,于是歐姆龍針對(duì)SMT做了基于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的自動(dòng)化考慮及實(shí)施。另外,在信息平臺(tái)方面,歐姆龍導(dǎo)入了MES的同時(shí)對(duì)產(chǎn)品批次跟蹤以及多種類作業(yè)支援方面做了很多更新。 圖3 U型組裝臺(tái) 在(大部分)SMT工序完成之后,全部產(chǎn)品所需物件會(huì)被送入圖3中的ASSY組裝平臺(tái),也就是所稱的U型臺(tái)。每個(gè)U型臺(tái)將完成產(chǎn)品出廠前所需的全部組裝操作,包括與說(shuō)明書一起的貼標(biāo)封裝。 圖4 信息平臺(tái)的構(gòu)建
圖5 不同類型生產(chǎn)線的構(gòu)建
歐姆龍上海工廠的產(chǎn)品覆蓋多種少量和中種中量,所以對(duì)生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)也作了不同的考慮。比如上圖中的安裝PF主要指電路板上的插件操作,因而針對(duì)不同的插件種類(形狀,尺寸)以及不同的訂單大小有不同特性的操作平臺(tái)。同樣的,在后期組裝線上我們也有從相對(duì)大產(chǎn)量的專用組裝平臺(tái)到柔性的混流平臺(tái)等選擇。
值得說(shuō)明的是,所有這些操作及選擇都是基于Stage1之后的高度統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)果。
圖6 決定LCA的升級(jí)思路
圖6說(shuō)明了Stage2的執(zhí)行LCA改進(jìn)時(shí)的決策邏輯,即利用有限的人力物力解決生產(chǎn)中的瓶頸需求。所以,如表中所示,對(duì)不同產(chǎn)品(縱向)生產(chǎn)所需要的不同工藝(橫向)做一列表,從而發(fā)現(xiàn)最通用的操作需求進(jìn)而明確局部自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)來(lái)達(dá)到最大的設(shè)備更新投入產(chǎn)出效果。需要再次強(qiáng)調(diào)的是,如果沒(méi)有之前的合理優(yōu)化的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)化的努力,所有這些操作都無(wú)從談起。
以下兩圖(7/8)介紹的是生產(chǎn)系統(tǒng)的可視化平臺(tái)。通過(guò)歐姆龍自行研發(fā)的包括Timeline等等的可視化管理系統(tǒng),從現(xiàn)場(chǎng)操作人員到生產(chǎn)管理人員都能夠清楚了解總零部件配備,操作程序更新提示到設(shè)備運(yùn)行的所有相關(guān)信息,并且做到在不良事件發(fā)生之前就采取措施,讓生產(chǎn)效率最大化。
圖7 生產(chǎn)設(shè)備的可視化(TimeLine) 圖8 U型組裝臺(tái)的設(shè)計(jì) 經(jīng)過(guò)了近十年努力之后,歐姆龍上海工廠開(kāi)始慢慢跨入智能化工程的改造階段,尤其把柔性生產(chǎn)作為一個(gè)努力方向。這個(gè)改造的目的歸根到底還是追求產(chǎn)品的成本和品質(zhì)生產(chǎn)效率,從而更好地滿足客戶及市場(chǎng)需求。 從以下兩圖(圖9/10)可以看出我們的實(shí)現(xiàn)目標(biāo),即所有的平臺(tái)比如管理平臺(tái)及硬件操作平臺(tái)包括機(jī)器人都被納入一個(gè)有機(jī)的整體。其中所有設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控及相互協(xié)調(diào),所有數(shù)據(jù)的管理及實(shí)時(shí)分析,所有人機(jī)之間部門之間的相互分工都被統(tǒng)一管理和及時(shí)優(yōu)化。圖11顯示的是圖10中的組裝生產(chǎn)線的系統(tǒng)舉例,也稱U字生產(chǎn)平臺(tái)。 圖9 柔性生產(chǎn)系統(tǒng)的示意圖 圖10 U型組裝臺(tái)與智能管理平臺(tái) 圖11 U字生產(chǎn)平臺(tái)
【企業(yè)短期效益與長(zhǎng)遠(yuǎn)效益的有機(jī)結(jié)合】
歐姆龍公司充分認(rèn)識(shí)到生產(chǎn)系統(tǒng)自動(dòng)化的目的在于兩個(gè)方面:短期內(nèi)提高企業(yè)內(nèi)部效益,長(zhǎng)期內(nèi)提高對(duì)外競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。所以,歐姆龍的方式不是一蹴而就,而是滴水穿石。力爭(zhēng)做到每次的人力物力財(cái)力投入都會(huì)在短期內(nèi)立竿見(jiàn)影地解決生產(chǎn)過(guò)程中的瓶頸問(wèn)題,同時(shí)又與長(zhǎng)期系統(tǒng)升級(jí)戰(zhàn)略相吻合。
十多年來(lái),歐姆龍認(rèn)為在完善自身生產(chǎn)系統(tǒng)中積累的經(jīng)驗(yàn)也可以滿足很多中國(guó)本土制造業(yè)的切實(shí)要求。因此歐姆龍有意愿通過(guò)合作共贏使我們的成績(jī)能夠?yàn)楦嗟钠髽I(yè)帶來(lái)實(shí)際效益。
項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)和實(shí)施效果 經(jīng)過(guò)十年的努力,歐姆龍上海工廠在不增加員工數(shù)量的情況下,目前每年生產(chǎn)的產(chǎn)品種類可達(dá)22000多種,而且每種產(chǎn)品的產(chǎn)量不一,有的型號(hào)產(chǎn)品最少只生產(chǎn)幾十件。之前在2010年當(dāng)中國(guó)地區(qū)相應(yīng)商品銷售價(jià)格下降50%時(shí),實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)量的倍增和營(yíng)收的大幅增長(zhǎng),固定費(fèi)效率實(shí)現(xiàn)了翻番。時(shí)至今日,歐姆龍具備了更充分的實(shí)力來(lái)應(yīng)對(duì)來(lái)自產(chǎn)品的質(zhì)量,成本,發(fā)貨期等等的挑戰(zhàn),也為客戶提供了更有價(jià)值的服務(wù)。因此在2016年國(guó)內(nèi)工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)不很景氣的大環(huán)境下,歐姆龍上海工廠所對(duì)應(yīng)的工控業(yè)務(wù)逆勢(shì)而上達(dá)到了超過(guò)以往的增長(zhǎng)。
(審核編輯: 智匯小新)
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