□于晓飞
袁家军省长在全省“亩均论英雄”改革会议上指出,要高效能推广“提高亩均效益十法”。“十法”之一即是要实施“机器换人”,通过实施“机器人+”“数字化+”“互联网+”,对企业进行智能化改造,提高劳动生产效率。国际权威机构测算,智能工厂作为“机器换人”的集成体系,能使得同样用地面积上的企业平均生产效率提高约20%、总成本下降约20%、利润增加约35%、节能减排下降约10%。全面推进“亩均论英雄”改革,必须重视制造环节智能工厂的鼎新革故,为浙江经济高质量发展添加新引擎。
深化“亩均论英雄”改革的最终目的,是要以最小的资源环境代价获得最大的产出效益,而制造环节改革的关键在于资源利用率和制造效率的提高。在智能工厂建设中,重点要在有限用地空间、物料、劳动力等资源基础上,通过新一代的智能技术重构智能管理系统、数字信息系统、虚拟化设计系统和智能仓储系统等技术框架,推进高度定制化的节约生产,加强全生命周期的资源利用率,提高全过程的制造效率,最终实现亩均效益水平的提升。
智能工厂建设是制造业深化“亩均论英雄”改革的重要举措,主要体现在以下五大方面:
(一)构建智能管理系统,以“精益生产”和“资源实时调度”提高亩均产出
实施“精益生产”,提高制造效率。通过全过程设备的智能化,部分决策调度可以由设备自身智能完成,从而在减少劳动力使用率的基础上极大提高了生产运行效率。完善建立追溯机制,实现后端的仓储调度、故障排查和设备返修等方面的精益管理。
实施“资源实时调度”,提高资源利用率。通过产品全生命周期的智能信息储备,实现智能生产排查、在线分析和优化,大幅减少了调度时间。通过实时对工艺和加工环境的监督,反馈并作用于控制层等执行机构,从而形成快速响应和实时反馈。
(二)完善数字信息系统,以“数字精确”和“信息共享”提升亩均效益
通过全过程的数字化,为资源的精确供给提供支撑。智能工厂建设的基础是实现全生命周期的数字化管理和过程可视化,从而完成设计、生产、服务、管理等全过程的精确调度。在实际生产过程中,以MES为基础,SCADA系统通过RFID、光电、条码等信息传感装置,用SPC等统计方法获取底层工业网络对设备工作状态、实物生产记录等生产执行信息的反馈,完成工艺数据的采集和监控,从而实现资源精确供给。
通过全过程的信息化,为资源的合理调度奠定基础。智能工厂建设的核心是网络化,主要通过工业网络实现信息的即时共享和通过工业总线完成数据的传递,NB-IOT等新一代网络技术为智能工厂建设提供了信息层面的重要保障。
(三)优化虚拟设计系统,以“设计效率”和“过程仿真”,减少亩均消耗
通过虚拟设计排查设计错误,减少生产资源浪费。作为制造过程全生命周期的前端,设计环节的错误,将导致生产、制造、仓储、服务等环节资源的大量耗费。借助虚拟设计系统,比如借助CAD、CAM等计算机辅助软件,在实际生产之前就能通过模型来发掘制造缺陷,从而提高设计效率、节约生产资源。同时,随着虚拟设计系统的发展,新的设计方法比如反向设计、3D设计技术也进入了大家的视野。
通过虚拟仿真排查工艺错误,减少过程资源消耗。在制造过程中,利用ADAMS、ABAQUS等仿真软件实现在虚拟工厂里的加工过程模拟,从而发现设计产品在制造装配过程中潜在的工艺问题,方便从源头实现全过程的智能化把控,减少资源消耗。
(四)新一代信息技术和智能技术的应用,以“动力变革”改进亩均手段
通过大数据、云计算、物联网等新一代的信息技术和深度学习、模式识别等智能技术改进传统的生产方式,实现亩均产出的革命性提升。传统制造方式是以模块化、自动化为基础的生产方式,其生产效率和资源利用率较低,借助数字信息技术之后,由于个性化定制以及信息管控的加强,生产资源得到充分利用。再加上智能化系统使得制造设备能够自感知、自决策、自调整、自执行,不仅降低了劳动力水平,而且大幅提升了制造合格率。由于人工智能技术的突飞猛进,全息技术、HCPS、工业区块链等新技术还将继续变革生产方式,为提升亩均产出增添新引擎。
(五)全产业链的数字化整合,以“协同生产”和“订单调度”,提升整体亩均产出
通过上下游制造工厂之间的协同生产,合理利用制造资源。在产业链相关企业之间,不同的车间资源在生产不同的产品之间会具有比较优势。传统的生产是流水线式的在一个工厂内完成,通过不同的车间之间的协同制造,充分利用各自的优势资源,从整体上提高资源利用率。
通过同类制造工厂之间的订单管理,合理利用时间和空间资源。在产业链同一层,不同的车间在某一时刻的生产饱和度不同,通过订单调度,让每一个车间都处于忙碌状态,能够充分利用有限的时间和空间资源,提升整体效率。
全产业链的生产整合是智能工厂技术的发展趋势,是智能制造的重要组成部分。通过协同生产和订单管理能够实现制造业端到端的集成,实现从生产到顾客的直接对接,重构智能化生产方式。通过整体生产资源的合理分配,实现区域整体制造业水平的提升。
2015年1月9日,由山东康平集团有限公司与机械科学研究总院、山东鲁泰股份有限公司联合研制完成的“数字化自动染色成套技术与装备”项目针对传统筒子纱染色工艺质量稳定性差、生产效率低、废水排放量大三大难题研制出数字化生产的中央自动化控制系统,实现了筒子纱染色从机械化、自动化到全流程数字化、系统自动化的跨越。
该项目应用于棉纱、毛纱、棉麻纱等各筒子纱染色,可以对100多台(套)设备、2000多个参数进行在线检测、实时全流程闭环控制,实现了全自动化。整条智能产线可节约用工70%以上,色差等级从4级提高到4.5级以上,染色一次合格率达到95%以上,工艺稳定及生产运行可靠性由原来的57%提高到95%,生产线人员减少57.5%,实现吨纱节水27%、节约蒸汽19.4%、节电12.5%、减少污水排放26.7%。
“数字化自动染色成套技术与装备”是典型的产线级智能化改造项目。在该项目中,筒子纱采用了自动上下料系统减少了劳动力。通过自动识别和跟踪对产品信息进行在线检测和分析,对坏纱进行监控和即时处理,极大了提高了生产合格率。生产信息共享管理精确地为生产筒子纱提供了合理的物料配比,节约了生产的物料资源。技术的数字化和高度自动化应用使生产效率得到大幅度提升。
2018年初,浙江省人民政府发布《关于深化“亩均论英雄”改革的指导意见》,这里从其中的三项基本原则出发来探讨地方政府如何推进智能工厂建设。
以县级为主体和三级联动相结合,做好制造型企业改造的服务工作。由于全省制造型企业分布较散,必须以企业所在的区县机关为主体,完善工厂智能化改造项目的扶持政策,对接企业工厂在智能化改造过程中出现的政策、税收、人才等问题,为企业的智能化改造做好“店小二”式的服务工作。
坚持改革创新和依法依规相结合,为制造型企业营造良好的改造氛围。推动制造型企业综合评价机制从提高资源要素产出率向提高全要素生产率转变,在不降低企业改造活力的基础上,实现资金等资源要素的差异化配置,从而建立创新评价体系。同时,对接国家工信部以及省市相关部门对智能工厂的法律法规,建立符合当地制造型企业实际的法律规范,为企业工厂的智能化改造保驾护航。
坚持正向激励和反向倒逼相结合,为制造型企业提供创新活力。制造型企业在改造过程中,必须贯彻以“亩均效益”为核心,遵从市场导向,不盲目为了改造而改造。政策支撑应当支持差异化。对“亩均效益”贡献较大的企业进行正向激励,对那些改造效果不明显的企业进行恰当扶持和筛选淘汰。
除此之外,还应以积极引进人才团队、引进先进技术等方式,为企业发展提供综合支持。加强宣传和引导,合理布局制造型企业的产业规划,精准施策,切实推进当地工厂智能化改造。
智能制造是制造业转型升级的主战场,而智能工厂建设不仅是智能制造的重要抓手,更是深化“亩均论英雄”改革的创新实践。地方政府必须坚持以深化“亩均论英雄”改革为出发点,配合企业做好工业生产线、车间和工厂的智能化改造,实现生产模式由集中式统一型控制向分散式增强型控制转变,从而实现快速有效、个性化、高附加值的新型生产方式,切实向技术链、价值链高端攀升。