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东莞无人工厂微缩影:长盈精密对标西门子数字工厂

2015年06月05日 11:56中国机床商务网点击:7222

  【中国机床商务网 名企在线】市场研究机构DIGITIMESResearch监测到的数据显示,受出口大幅缩减影响,2015年第一季度,中国智能手机出货量同比急剧下滑30%。
  
  产业链下游的行情不容乐观,可在东莞,广东长盈精密技术有限公司(以下简称“长盈精密”)位于松山湖和大朗的两个生产工厂,从年初就没停歇过。总经理任项生办公室墙壁悬挂的白板上,早已密密麻麻写满了工作计划排期,三星、华为、小米等国内外知名手机品牌赫然在列。
  
  凭借在CNC数控机床上的提前布局,这家手机金属外观元件专业制造商,去年以来迎来爆发性增长。伴随而来还有“甜蜜烦恼”——用工成本徒增、技工短缺等人口红利消失对企业长远发展所形成的制约。
  
  打造东莞首个无人工厂,大力发展工业智能系统,是长盈精密对下一步转型布局给出的答案。当长盈精密董事长陈奇星将这一构想告知前来调研的东莞市委书记徐建华时,引起对方的浓厚兴趣。
  

 
  在东莞,机器换人早已算不上新鲜事。数据显示,全市已有六成企业不同程度启动机器换人。然而对于无人工厂,却是众多东莞老板敢想而不敢做的事情,更甭提发展工业智能系统。
  
  长盈精密所打造的无人工厂,对于“世界工厂”的智能制造转型将带来哪些影响?传统制造企业布局机器人系统集成领域,又是否一定前景光明?近日,带着这一连串共同的问号,记者深入长盈精密生产一线,试图揭开无人工厂的面纱。
  
  实践
  
  软件植入让数据会“说话”
  
  自从工厂有了远程控制软件平台,老李不再需要每天都带着U盘上下班了,再过一段时间,或许连上下料这样繁重的工作,机械手也将取代老李的存在。
  
  老李是长盈精密旗下数千名CNC数控设备操作工一员,他所在的大朗工厂,是2014年底刚刚建成投产的。按照长盈精密的计划,他们将投入2亿元,用两至三年时间把这里打造成为东莞首个无人工厂。
  
  无人工厂又叫自动化工厂、全自动化工厂,是指全部生产活动由电子计算机进行控制,生产第一线配有自动化设备或智能机器人而无需配备工人的工厂。
  

 
  任项生透露,关于无人工厂的具体实施方案,他们还在与包括日本发那科在内的多家机器人企业研究,但可以肯定的是,无人工厂将是交互式,硬件和软件都会上。目前,大朗工厂已经搭建起基于工业互联网的远程控制软件平台,有68台设备已测试了数个月时间,基本将现场生产管理的数据实现可视化管理。
  
  已纳入测试范围的68台设备,通过针对不同产品进行编程,眼下已经可实现停机、启动、暖机、加工生产等生产信息的远程收集管理。
  
  这批设备的生产数据同时实现了在线实时统计。反映生产效率、品质异常、设备稼动率、刀具管理等情况的生产数据,只要管理人员有需要,都可以通过软件系统实时提取相关报表。“现在即使人不在工厂,也可以通过互联网远程查看工厂里设备的运行情况,并及时作出相应的管理决策。”说起软件平台带来的变化,一名管理人员如是说道。
  
  工业互联网的介入,让工厂的管理更为高效便捷,也让一线操作工的生产得到进一步释放。以老李为例,由于工厂生产的手机品牌众多,每隔一段时间需要更新CNC加工程序。以往,老李每次更换生产的产品类别,都需要将加工程序拷贝到一个U盘里面,然后再插到设备上,将相关程序灌输到设备中,生产工序繁琐而低效。如今有了远程控制平台,U盘再也派不上用场,后台技术人员通过简单的系统操作即可替代上述操作。
  
  提前布局数控设备带来发展机遇
  
  相比软件系统平台的先行先试,长盈精密对于机械手的应用显得更为谨慎。毕竟,对于一家精密金属外观元件制造商而言,自动化机械手应用的好坏,对工厂生产效率和品质的影响更为致命。
  
  2014年,以苹果手机为代表的手机外观金属中框设计风云突起,市场需求迎来爆发式增长,这对长盈精密来说是重大利好。
  
  据任项生介绍,由于一路看好这一块市场,早在数年前,企业便提前布局引进大量CNC数控加工设备,而CNC数控加工是实现金属中框设计的核心环节。随着行业机遇窗口开启,源源不断的订单开始找上门来,企业不得不加速增资扩产的步伐。
  
  2014年底,长盈精密在大朗租下一处面积超过50000平方米大小的厂房,并将2000多台CNC数控设备全部转移至此。目前,整个工厂有大约2600名员工两班倒日夜兼程,负责不间断地给设备上下料、物流配送、维修保养等。
  
  按照企业的初步设想,他们将引进大量日本发那科所制造的机械手替代一线操作工。除了设备维护等少数工序,初步规划每个机械手负责6台CNC设备的大部分操作,最终将员工数量压缩至200人左右。
  
  尽管上述设想尚未落地,但任项生对此却信心满满。这样的自信源自企业已有的机器换人成效以及西门子工厂给传统生产带来的颠覆。
  
  引入“抛光机器人”一年收回成本
  
  任项生透露,在此之前,长盈精密已经在抛光车间有过半年多的“机器换人”尝试。
  
  在金属精密元件的制造过程中,抛光工艺一直是十分依赖于手艺精度的技术活,即便是有着数年经验的抛光师傅,也难以保证生产的良品率,而且,由于合适的人才难寻,企业往往需要为此支付更多的用工成本。以一名熟练的抛光师傅为例,长盈精密每个月需要为其支付超过1万元的各类支出,用工成本远高于普工。
  
  相比其他车间,抛光车间粉尘大、环境脏,更容易令员工患上职业病,且存在引发爆炸等潜在危险,也让企业的安全生产弦时时绷紧着。
  
  综合考虑这些因素,从2014年开始,长盈精密持续投入1600万元引进60部机器人。如今走进抛光车间,一排排整齐划一的机械手取代了往日大量的抛光师傅,仅留下少数品质检验人员在生产线末端负责成品检查。
  
  使用机器人抛光打磨后,该车间的人力节约了590人,产品不良率降低了20.7%,设备产能效率是原来的2.5倍。
  
  按照产值换算,企业仅用了一年时间便收回了抛光车间机器换人所投入的成本。长盈精密的宣传资料还透露,东莞市政府和松山湖管委会还将该项目列入机器换人应用重点扶持项目,并将给予最高级别的400万元技术补贴。
  
  方向
  
  努力对标西门子数字工厂
  
  暂不考虑实现“混线生产

  
  在尝到“机器换人”的甜头后,长盈精密开始主动探寻更多智能制造升级的可能。
  
  为了学习如何打造无人工厂,任项生于2014年专程前往四川,实地考察了西门子在中国设立的首家数字工厂——“工业自动化产品成都生产研发基地”(以下简称“SEWC”)。在他们心中,无人工厂未来的发展方向便是要对标SEWC。
  
  在任项生的印象中,与普通的工厂相比,SEWC在使用ERP、PLM等工业互联网软件时,最大不同是实现了所有软件的互联互通,以及虚拟和现实的交互。近百款软件实现互联式沟通,让“数据”成机器之间的“语言”。借助这些互联互通的软件,人工智能在SEWC得到最大限度的展现。
  
  在SEWC,生产命令和原料从工厂一端输进,经过产品研发、工艺设计、生产加工和检验包装,最后从工厂另一端输出产品。所有工作都由计算机软件系统控制的机器人、数控机床、无人运输小车和自动化仓库来实现,人不直接参加工作。白天,工厂内只有少数工作人员做一些核查,修改一些指令;夜里,只留两三名监视员。
  
  除了分布在每个环节的机械手,这个工厂到处都是传感器,工厂的远程控制系统相当于大脑,连接下面的网络就是它的神经,驱动系统就是肌肉,传感器就相当于眼睛和鼻子,整个数字工厂便是通过机器与软件的交互,实现像人一样自动运转。
  
  相比传统工厂,SEWC节省了30%到50%的人员,产品合格率高达99.85%。在任项生眼中,SEWC所带来的人与机器的交互,正是长盈精密所要打造的无人工厂的标杆,也是企业迈向工业4.0的关键所在。
  
  在考察中,任项生还发现,SEWC几乎每一条生产线上能够同时生产多款产品,利用交替生产的方式,SEWC首先保证不同批量的产品实现交货期稳定,实现混线生产。
  
  “实现这些功能,背后需要有强大的虚拟工厂做支撑,这是我们暂时做不到的,毕竟人家(西门子)花了上百年时间和积累才做到这一步,我们才刚刚开始。”任项生说,随着量少款多的个性化需求成为全球贸易的发展趋势,柔性化生产将成为下一步智能制造转型的方向,但就目前而言,考虑到混线生产的研发难度及投入强度,在大朗的无人工厂,企业尚没有混线生产的布局或规划。
  
  就现阶段而言,他们更倾向于先用机械手代替大部分操作工,将人员从给设备上下料、配送物流等领域解放出来,然后用交互性软件平台将整个工厂串联起来,尽最大可能实现人员的缩减、效率及品质的提升。
  
  任项生坦言,与SEWC相比,长盈精密的无人工厂仍处于起步阶段,前面仍有众多难点等待企业去逐步学习攻克。
  
  “何时能够达到SEWC般的理想状态?”任项生表示,无人工厂的打造涉及大量资金投入、复杂的生产过程改造、以及强大的机器人技术支撑等多重因素,必须根据企业的经营状况等实际稳步推进,暂时无法给出明确的时间表。
  
  保障
  
  与高校合作培养新型人才试水机器人产业
  
  “距离真正的无人工厂智能制造仍有很长一段路要走。”关于长盈精密即将打造东莞首个无人工厂一事,清华大学东莞创新中心副主任邬新国说,真正要打造无人工厂,投入大、风险高,涉及到企业运营各个领域的变革,需要企业对未来发展有较为明确的预期,并根据企业的实际在软硬件各个环节进行研发创新,这些都需要谨慎探索。
  
  他还提醒,“机器换人”意味着大量员工的去留和调岗问题,也需要引起重视,妥善处理。
  
  对此,任项生表示,企业目前正处于行业爆发期,预期业务在不断攀升,因此,打造无人工厂并不意味着会大规模裁员。迄今为止,企业还没有因为“机器换人”炒掉过任何一名员工。今后,节省下来的员工也将调配到其他需要人工的岗位上。
  
  据了解,由于订单不断稳步提升,长盈精密也在不断增资扩产。计划在生态园申请约800亩工业用地,建生态工业园。
  
  目前,长盈精密还与东莞理工学院等高校展开洽谈合作办学事宜,希望借助高校资源为企业培训相关岗位员工技能,并培养一批符合无人工厂运行需要的一线技术人才,以满足智能化生产改造所需。
  
  任项生透露,目前长盈精密的市场优势在于拥有大量CNC数控加工设备,但随着竞争对手的加快追赶,设备上的优势将逐渐减小。因此,企业已将未来发展的重点放在智能制造转型升级上,这样企业的生产效率、良品率都会提高,成本也将降下来,成为另一股核心竞争力。
  
  另一方面,长盈精密也试图通过开展自身的“机器换人”工作,布局介入智能装备集成及开发领域。
  
  就在前不久,长盈精密发布公告称,企业拟设立全资子公司——广东天机工业智能系统有限公司,从事工业智能系统开发、设计,以及工业智能设备集成、机器人开发制造等业务,注册资本为6000万元。
  
  任项生透露,子公司成立后将整合企业内部多个自动化部门与包括发那科、香港科技大学等业界知名工业4.0企业及科研院校开展合作,负责公司的“机器换人”工作,计划两年内新增机器人1000台,预计可替代3000名操作工;与科研机构合作,开发机器人精密检测项目,预计为公司节省1000多名检验员,并大幅提高检验的准确率。
  
  与此同时,子公司将与上述机构单位研发适合手机金属外观元件生产的智能制造装备技术及相关解决方案,以期今后结合长盈精密自身技术改造的经验,逐步向整个中国企业界推广相关工业智能系统。
  
  作为3C配件传统制造商,长盈精密布局智能制造的举动在行业内外掀起的波澜仍在持续,可并不是所有的行业关注者都看好这一举动的前景。一名机器人企业负责人Y先生指出,长盈精密所打造的无人工厂向同行业推广,除了面临市场竞争及技术瓶颈突破等挑战外,还需要考虑东莞长期存在的错峰用电等配套情况可能对无人工厂应用推广带来冲击。
(来源:南方日报)

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