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搞清楚這一點,制造企業少走80%的彎路!

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搞清楚這一點,制造企業少走80%的彎路!

發布日期:2018-11-13 作者:admin 點擊:

在制造型企業,車間處于非常重要的位置。在很大程度上,間強則企業強,車間智則企業智。《中國制造2025》中也明確指出:“推進制造過程智能化,在重點領域試點建設智能工廠/數字化車間。


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數字化車間架構圖


很多人認為,大量采購和引入數字化設備是建設好數字化車間的前提。這是一個很大的誤解:數字化設備與數字化車間之間既非必要條件,也非充分條件。


即便車間中全是數字化設備,如果沒有實現設備的互聯互通,沒有實現生產過程的數字化管理,數據沒有實現真正的有序流動,也不能稱之為數字化車間。


數字化車間建設有三條主線:


一條是以機床、熱處理設備、機器人、測量測試設備等組成的自動化設備與相關設施,實現生產過程的精確化執行,這是數字化車間的物理基礎。


第二條是以MES為中心的智巧化管控系統,實現對計劃調度、生產物流、工藝執行、過程質量、設備管理等生產過程各環節及要素的精細化管控。


第三條主線是在互聯互通的設備物聯網基礎上,并以之作為橋梁,聯接起信息化系統與機床等物理空間的自動化設備,構建車間級的HCPS系統,實現了兩個世界的相互作用、深度融合。


一、精益思想要貫穿始終


如果說設備、MES、HCPS等三條主線是“實線”的話,精益生產則是數字化車間建設的一條“虛線”,要貫穿數字化建設的始終。



1)精益生產,智能制造的重要指導思想


精益生產是管理學史上重要的實踐成果之一,深刻地影響著汽車工業,乃至全球制造業。精益生產基本思想和追求的管理目標,并沒有隨著智能制造的發展而落伍,恰恰相反,精益思想是企業進行智能制造體系構建的重要指導思想之一。


在此,筆者總結出五條可以指導智能制造建設的精益思想原則。


① 關注客戶價值:精益生產強調,流程中所有環節的輸入與輸出都應當用客戶價值這個標尺去衡量。在前端要打通客戶真實需求之間的接口,在企業內部,以客戶需求來定義自己的產品與服務。


② 識別并消除浪費:企業在實施智能制造系統之前,應當對流程中各種浪費進行梳理與改善。精益生產中將制造過多過早、庫存、搬運、等待、不必要的作業、不必要的動作以及不良品流竄等七大浪費需要不斷進行完善與消除。


③價值的快速流動:精益生產強調價值流的快速流動,包括物理布局工藝流程化,信息傳遞自動化,以及人、產線設備、倉儲物流之間高效協同化。如果在物理布局上有大量斷點存在,就會給智能制造的排產與調度帶來了更大復雜度。


④高度柔性與適應性:精益生產的柔性是指通過快速切換(SMED)的實施與改善,實現產線在生產不同型號、不同配置,甚至是不同種類產品時,可以根據需要進行快速切換。


在小品種多批量、客戶需求千變萬化的今天,智能制造建設也必須要考慮產線柔性與適應性等問題,否則就可能造成大量投資的浪費。


⑤盡善盡美原則:精益生產中標準作業、自工序完結、良品條件創建與維持、質量內建、安燈控制、防錯與糾錯機制、變化點管理、全員生產性維持(TPM)等術語之下,都有一套品質維持的理念、原則與方法,這些原則和方法同樣可以指導智能制造的建設。



2)智能制造,精益生產的有效使能手段


傳統精益生產目視管理有很多很有效的手段和方法,比如5S管理、安燈、標準作業三票、可視化看板等方法。這些方法可以直觀地提示發生問題的區域、工位、或是機臺、材料等信息,但是要深究問題的根本原因還需要大量的觀察與分析,當變異的條件發生變化時,會給分析帶來很多困難。


而智能制造以數字化、網絡化、智能化等新技術、新手段就可以較容易地解決這些問題。比如:


識別浪費是精益改善的重要組成部分,除了傳統的精益手法,通過設備物聯網系統采集設備稼動率、待機原因等,能夠準確地識別出設備利用等方面的浪費;通過MES系統對物料、工具等進行精益化庫存管理,可以明顯地減少庫存的浪費;通過APS高級排產優化生產計劃,可以減少人員與設備等待的浪費等等。



3)殊途同歸,精益智能共促企業良性發展


雖然精益生產與智能制造是兩個領域的概念,側重點也不盡相同,精益生產主要是強調了生產過程中的管理理念與實現方法,智能制造更側重技術實現,但兩者是相輔相成的關系。


從生產過程來看,精益生產中的很多理念,如生產布局、節拍、后工序拉動、標準作業等,是實施智能制造的基礎。


快速切換、減少浪費、可視化生產、均衡化生產、準時化生產、工序流動化等理念,也是智能制造要實現的過程目標。


同樣,智能制造中的設備互聯互通、高級排產、過程協同、資源精益化管控、質量過程管控、大數據分析、可視化、預測性維護等方法與手段,都有助于促進精益生產的落地與提升。


從實現的目標來看,智能制造與精益生產也是殊途同歸,實現敏捷、高效、高質、低成本的生產與服務模式是兩者的共同目標。


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智能制造背景下的精益屋



二、數字化車間實施策略


數字化車間建設是一項復雜的系統工程,數字化車間建設可遵循以下實施策略。



1)統籌規劃,服務戰略


智能制造不是企業的目的,企業真正目的是通過智能制造實現降本提質增效,提升企業競爭力。數字化車間建設也要為這個目的服務,從整體上服務于企業經營戰略。


企業要結合自身實際情況,基于企業戰略進行智能制造的設計。比如,要對企業所處行業、企業規模、產品特點、盈利能力、行業地位、發展趨勢以及企業自身基礎、存在問題、實施目標等,進行深入分析并綜合考慮,這些不同的因素決定了企業不同的實施智能制造方法和路徑。


數字化車間建設不僅僅是一系列新技術或新系統的單純應用,既涉及生產自動化系統,又涉及數字化、網絡化等信息化系統,還要考慮計劃調度、生產工藝、物料配送、精益生產、安全環保等各種因素,是一項影響到車間各個層面,甚至是可以影響到企業層面的綜合性工程,一定要有全局的概念與系統的思維。



2)聚焦痛點,扎實推進


基于降本提質增效、快速響應市場的目的,從車間存在的實際痛點出發,打造一個能解決實際問題的數字化車間管控系統,在工藝、設備、管理以及信息化、網絡化、智能化等各個方面有重點地進行優化、挖掘潛力,最大程度地提升企業生產效率及管理水平。


首先要聚焦痛點。根據痛點明確要解決的主要問題,比如,是生產效率不高,是產品質量不穩定,還是生產過程不透明等,并以問題為導向,制訂相應的解決方案。


其次,還需要分步實施,扎實推進。數字化車間建設有很多階段,其實施順序取決于存在問題、生產特點、企業基礎及資金投入等多種因素,切忌貪大貪全,可從基礎、較易成功的地方著手。



3)以人為本,管理取勝


如前所述,本次智能制造不是“機器換人”的過程,而是以自動化、數字化、網絡化、智能化等新理念、新技術手段,幫助人類實現更高效、更高質、更綠色、更低成本的生產與服務。在智能制造時代,人變得更加重要,而不是相反。


無論是機器人等設備,還是MES等信息化系統,都要基于幫助人、服務于人這個出發點,而不是簡單地替代人、減少人。另外,無論多么先進的系統,如果不把人的積極性調動起來,系統就不能發揮最大價值,智能制造就不可能取得成功。


在數字化車間建設中,要以人為本,以更好地發揮人的價值為基本出發點。另外,還要充分意識到數字化車間建設的主體與應用對象不同。


數字化車間的主要用戶是人數眾多、文化水平偏低,甚至年齡偏大的車間工人,要充分考慮系統的易用性、便捷性、安全性、環保性等特點,以精益生產為指導思想,以使用者為中心,在流程優化、工藝優化等基礎上,以自動化、數字化、網絡化、智能化為手段,以降本提質增效為目標,以管理優化為突破口,通過數字化車間的建設實現精益化、智能化、高效化的生產模式,為企業智能化轉型升級在車間層面奠定堅實的基礎。



4)效益驅動,落地為王


在數字化車間建設中,既要符合智能制造的理念,有一定的先進性、前瞻性,又要本著務實落地原則。


要汲取經驗與教訓,不要過于理想化,不要過多強調自感知、自決策、自執行、自組織、自學習等所謂高大上技術,企業不是研究機構,應該以創造效益為根本目的。




三、數字化車間實施效果



通過成功實施數字化車間系統,企業在車間管理方面將會有質的提升,為企業智能化轉型升級奠定良好的基礎。



1)設備互聯,“啞設備”聰明起來


通過設備的互聯互通,將車間的數控機床、熱處理設備、機器人等數字化設備實現程序網絡通訊、數據遠程采集、程序集中管理、大數據分析、可視化展現、智能化決策支持,將設備由以前的單機工作模式,升級為數字化、網絡化、智能化的管理模式。



2)協同生產,讓設備高效地運轉


通過系統中的計劃、排產、派工、物料、質量、決策等模塊,以信息化系統為手段,實現各種信息的共享與協同,做到車間層面精準化計劃、精益化生產、可視化展現、精細化管理。


將以前串行生產轉變為并行的協同生產模式,實現“一個流”的生產,工件轉移到設備前,加工程序等技術文檔、工裝夾具等生產資源已經全部準備就緒,大大減少設備的各種等待時間,可明顯提升設備生產效率,降低生產成本,提高客戶滿意度。



3)虛實融合,數據在流動中增值


改變傳統的制造模式,做到虛擬世界與物理世界深度融合,虛實精準映射、相互促進。


車間各崗位、各設備都融于整個信息化系統,以數據有序流動為特征,以高效高質生產為核心,人、機、料、法、環、測各環節相互融合,基于數字化、網絡化、智能化的管理系統,使管理者能做到“看得見,說得清,做得對”,實現了生產過程的“Smart”,即敏捷、高效、高質、低成本、綠色、協同的智巧化生產與服務模式。



4) 智能制造,降本提質增效是標尺


通過數字化車間建設,對車間進行全面的科學管控,大幅度提升車間計劃科學性、生產過程協同性、生產設備與信息化系統的深度融合度,并在大數據分析與決策支持的基礎上進行透明化、量化管理,可對企業生產效率、產品質量、生產成本等方面有明顯改善。


以下是數字化車間系統實施后的統計結果:

  • 制造信息量提高15-60%

  • 生產效率提高10-30%

  • 計劃質量提高25-70%

  • 生產透明度20-70%

  • 經濟效益提高10-25%

  • 生產靈活性提高15-60%

  • 生產周期降低15-40%

  • 外協費用降低5-15%

  • 生產準備成本降低15-40%

  • 處理緊急事故的成本降低20-60%

  • 生產管理成本減少15-25%

  • 生產計劃成本降低10-30%

  • 產品準時交貨率提高15-40%


四、數字化車間系統選型原則


目前市場上號稱能做數字化車間或MES系統的公司有很多,良莠不齊。企業在系統選型時應從以下幾個方面進行考慮:



1)完整性

很多系統只是停留在生產、庫房、質量等部分模塊上,不能夠對車間進行全方位的管理,這類系統不能稱之為真正意義上的數字化車間或MES系統。



2)先進性

制造企業需要的是一套理念及技術先進的系統,高級排產、數據自動采集、協同制造等都是數字化車間的核心功能,雖有很大的技術難度,但只有真正突破這些技術瓶頸,才能支撐起智能制造的發展需要,才能最大程度地發揮車間的生產潛能,而不僅僅滿足于臺賬的電子化或者簡單的看板管理。



3)成熟性

系統應該是有行業成功案例的成熟產品,并具有良好的靈活性和擴展性。最好是平臺化產品,便于根據企業實際情況進行快速定制開發與系統部署,減少企業的實施風險。



4)專業性

數字化車間系統具有非常明顯的行業背景,除了分為流程、離散兩個大類之外,即便是同為離散行業,也分機械加工、電子組裝、服裝加工等很多類型的行業。


用戶要根據自己的行業特點、具體需求來選擇專業的系統。比如,有的系統即便在太陽能領域很成功,但可能沒做過軍工行業,甚至機械加工都沒做過,面對多品種、小批量的軍工等行業,這類系統就很難成功。



5)技術團隊

數字化車間系統需要專業團隊進行二次開發與實施,需要周到、及時、專業的服務,制造企業需要對供應商進行公司實力、服務能力、典型客戶等多方面的考察,確保項目的成功率及將來可持續性的服務。



6)選型人員組成要合理

最好采用“IT為主導,用戶為主體”的方式,IT部門組織交流、調研等活動,并從IT技術方面進行把關;而精通生產管理的使用部門則從功能上、使用方便性等方面進行確認,相互配合,共同完成選型工作。


否則,縱然是IT部精挑細選回來的軟件,使用部門感覺不好用,不愿意配合使用,這樣的系統,即便是架構再好,集成性再好,最終還是避免不了失敗的結局。



7)易用性

系統使用界面友好,操作簡單,易學易用,確保車間工人能掌握。



8)性價比高

在滿足使用要求前提下,還要做到價格合理、功能實用,降低企業購置成本。


 總結: 數字化車間建設要以實際需求為牽引,以經濟效益為驅動,以成功落地為導向。


在先進設備的基礎上,在管理方面深挖潛力,充分發揮人的作用,構建數字化、網絡化和適度智能的生產模式,切實做到明顯的“降本提質增效”。并以量化數據為基礎,循序漸進,有效地提升企業的競爭力。




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