柔性生产是指依托以计算机数控机床为主的高度柔性制造装备,实现多品种、小批量的生产方式。致力于零转换成本的目标,尽可能减少这种浪费;然后可以调整容量,使其符合市场需求容量。
中国制造业崛起的重要因素之一是国内规模化生产效应的实现,但随着消费水平的提高,人们越来越青睐个性化、定制化的产品。柔性生产是在此背景下超前诞生的制造理念。柔性化生产将是未来一些制造企业需要重点关注的方向。柔性制造在变革制造业生产方式的同时,也将对制造业商业模式产生巨大影响。
什么是柔性制造?
随着大规模生产达到瓶颈,消费者的个性化需求日益强烈。柔性制造是为响应“大规模定制”生产而产生的,具有小批量、多品种的特点,以其良好的计划实现对生产过程的高效控制。
柔性制造模式广泛存在,比如我们生活中常见的定制化。这种以消费者为导向,以生产为导向的生产模式,就是传统的大批量生产模式。柔性制造,考验的是生产线和供应链的反应速度。比如电子商务领域正在兴起的“C2B”和“C2P2B”模式,就体现了柔性制造的本质。
灵活性可以表现在两个方面:
第一个方面是指产能的柔性反应能力,即机械设备的小批量生产能力。
设备利用率和生产率高,单位成本相对较低。但它只能加工一个或几个相似的零件,难以应付多品种的中小批量生产。随着大批量生产时代逐渐走向生产型时代以适应市场变化,在短时间内开发出多品种、高质量、低成本的产品是制造系统的竞争力。柔性制造恰好符合这一点,其在制造业发展中的分量越来越重。
第二个方面是指供应链的敏捷性和精准性。
柔性制造,供应链系统响应生产和流通的个性化需求。从传统的“产销”到“产销” to-to-to-to-to-to-to-to-to-be”,生产订单完全由消费者单独触发,其价值链表现为“太菜生产销售到商品”是一个完全有针对性的活动鲜明的个人特点。在这个过程中,它不仅对生产机器提出了重大挑战,而且还彻底改变了传统供应链。
制造系统的“柔性”可以体现在:
设备灵活性——当需要生产一系列不同类型的产品时,机器加工不同零件的难度随产品的变化而变化。
工艺灵活性——使用不同材料制造给定零件/产品类型的能力。
产品灵活性——改变生产一套新零件或产品的经济性和速度的独特条件。
工作灵活性——处理故障的能力,并使用替代路线继续制造一组给定的零件/产品类型。
灵活的生产能力——在不同系列的生产量中保持盈利能力的能力。
扩展套件的灵活性——扩展套件的潜力以模块化的方式逐渐扩展。
生产灵活性——系统可以生产的零件/产品类型的数量。
柔性制造技术
柔性制造系统 (FMS)。多台全自动数控机床,通过集中控制系统和物料搬运系统连接,可实现多品种、中小批量的加工管理,不停机。
柔性制造单元 (FMC)。FMC的问世和投入生产比FMS晚了6到8年左右。由1~2台加工中心、工业机器人、数控机床、物料输送和储存装置等组成。具有适应加工多品种产品的灵活性。
柔性生产线 (FML)。是介于单一或小品种大批量非柔性自动线与中小批量多品种FMS之间的生产线。加工装置可以是通用加工中心或数控机床;也可以是专用机床或数控专用机床。物料搬运系统的灵活性要求低于FMS,但生产率更高。以离散生产中的柔性制造系统和连续生产过程中的分散控制系统(DCS)为代表。它的特点是生产线的灵活性和自动化。
柔性制造工厂 (FMF)。FMF连接多个FMS,配备自动化立体仓库,并与计算机系统通信。它从订货、设计、加工、组装、检验、交付到交付使用完整的FMS。包括CAD/CAM,并实施计算机集成制造系统(CIMS),实现生产系统的柔性化和自动化,从而实现全厂生产管理、产品加工、物料储运等流程的全程化. FMF是自动化生产的最高水平,体现了当今世界最先进的自动化应用技术。集制造、产品开发、运营管理自动化为一体,并以控制信息物质流的智能制造系统(IMS)为代表。它的特点是工厂的灵活性和自动化。
技术一直是推动商业环境进化的重要因素,而当下最火热的技术升级趋势无疑是人工智能。目前,虽然人工智能产业本身已经进入稳定发展期,但其对各行各业的赋能正在更加热烈地开展。
未来大批量、低成本的劳动密集型产业将大量转移。小批量、定制化的柔性制造能力将成为中国制造业的主流。所谓柔性化生产,是指在保证产品质量的基础上,在生产线上实现小批量生产和大批量生产的相互转换。正如我们经常提到的,大规模定制只是柔性生产的一种重要形式,并不是一个通用的标准。
在实施柔性生产过程中,智能机器人的应用已成为实现柔性生产最优目标的重要推动力。“机器换人”的关键是实现软件的柔性化、自动编程、自动运行。主要解决企业在运营过程中遇到的人工成本高的问题。另一方面,在机器人的应用过程中,确实可以提高相关作业的效率,但并不一定能提高企业的整体效率。要让机器人充分发挥作用,还需要整合生产、人力、
供应链协同是柔性制造的基础。在实现供应链协同的过程中,需要实现产业链各环节信息的一致性和统一性。ERP是企业资源计划管理,MES是面向工厂的管理信息系统。大多数制造企业ERP和MES是两套系统,两者相互独立,国际上的智能化管理系统可以实现ERP、MES一体化协同,进一步对接公共大数据,实时分析共享订单数据和需求数据,建立实时协同供应链。 |