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P100 北自所:智能制造必须与智能物流互联互通

——访北京机械工业自动化研究所物流技术工程研究中心副主任王勇

来源:2017年第3期(总第202期) 作者:本刊记者 王玉/文 浏览:

      智能物流与仓储系统已被列为我国重点发展的五大核心智能制造装备之一,得到政府与制造企业高度重视,越来越多的制造企业正在或准备上马智能物流建设项目。实现智能物流系统与智能制造系统的互通互联、深度融合成为不容忽视的研究课题。

 

 

本刊记者 王玉/文

       北京机械工业自动化研究所(以下简称“北自所”)堪称最懂制造业的中国著名物流系统集成商,这与其自身定位和多年来的不断探索密不可分。自1954年成立以来,北自所一直致力于制造业自动化、信息化、智能化技术的创新、研究、开发和应用,是国内领先的制造企业集成化装备和系统解决方案提供者。同时,北自所也是我国最早研究和开发自动化物流技术的单位之一,至今已完成500多个自动化物流系统项目,特别是在制造企业物流方面积累了丰富经验。

 

       近年来,在工业4.0到来之际,北自所在提供智能工厂及智能物流解决方案设计和实施服务方面再次领先。作为工信部发展智能制造的支撑单位之一,北自所在2016年国家146个智能制造试点项目招标中,成功中标19个项目并在实施。鉴于此,本刊记者采访了北自所物流中心副主任王勇,请他分享了北自所在智能制造趋势下对制造企业智能物流建设方面的深刻认识,以及实践中获得的宝贵经验。

 

       记者:近年来,我国制造企业的物流系统建设正在从自动化、信息化向智能化发展。您如何看待智能物流与智能制造的关系?

 

       王勇:概括来讲,我国制造业物流升级发展经历了三部曲:最早是为了解决存储问题。多年来,平库一直是制造企业最普遍采用的库房形式,自2000年以来,自动化立体库在制造业成品仓储环节得到越来越广泛的应用。

 

       接下来进入局部物流改善阶段。随着生产规模不断扩大,制造企业对生产效率的要求逐步提升,开始了以自动化物流技术应用为核心的生产物流系统改善,通过将原料库、线边库、成品库等改造成自动化立体库,并与自动化输送线、AGV等物流设备相互配合,大幅提高生产效率与管理水平。

 

       第三步是这两年开始的智能物流建设。随着工业4.0与《中国制造2015》的提出,各级政府加大对智能制造项目支持力度,数字化工厂、数字化车间成为当下关注热点,从原材料采购、产品生产到最终销售,贯穿产品全生命周期的智能物流系统正在成为制造业物流新的发展方向。特别是去年出台的《2016年智能制造综合标准化与新模式运营项目指南》,首次将“智能物流与仓储系统”作为五大核心智能制造装备之一,说明国家层面已经认识到物流对于实现智能制造的重要性,这无疑对促进智能物流行业发展是重大利好。

 

       我们认为,“互联互通”是实现智能制造的核心,也就是要做到从原材料开始直到产品最终交付客户的整个过程的智能化。可以说,智能物流系统是实现智能制造必不可少的重要组成部分,将生产所需的物料在各个工序间流转,支持大规模、定制化柔性生产的高效运行。面向智能制造的智能物流应该是自动化或智能化的物流装备、信息技术与生产工艺、制造技术及装备的紧密结合,具有自动化、智能化、数字化、网络化的特点。

 

       记者:北自所从什么时候开始对生产制造物流探索的,能否请您介绍一下在面向智能制造的智能物流建设方面的发展情况?

 

       王勇:北自所早在十几年前就开始在生产制造物流领域进行探索。2002年北自所承接了宗申摩托物流项目,实现了拉动式生产模式下,根据产线的物料消耗情况自动供货。按照ERP系统的排产计划,自动化立体库分批次进行零部件分拣、出库,并定时定量输送到生产线上。虽然当时所用的技术设备与现在不同,但系统设计理念与智能制造下的智能物流是相吻合的。

 

       从那以后,北自所确定了自己在制造业物流领域的发展方向,即深入到整个生产过程,将物流与生产紧密衔接,以自动仓库为核心,集成多种自动化物流技术设备与信息系统,提供贯穿生产全过程的物流解决方案。这与多数物流系统集成商定位于提供仓储系统是有明显不同的。经过十几年的不断探索,北自所积累了丰富的制造业物流经验,能够为客户提供涵盖生产工艺设计、特殊装备开发、智能物流系统、MES以及ERP系统等各环节的整体数字化工厂或数字化车间解决方案的规划与实施服务。例如,我们十几年前给巨石集团做的项目,从前道生产工序一直做到后道包装工序,其中包括一个半成品库用于产品包装前的缓存,整个生产流程顺畅高效。

 

       记者:在您看来,制造企业应该如何考虑现阶段是否适合开展智能物流项目?

 

       王勇:我们在走访很多企业后发现,目前多数企业对何时开始以及如何实现智能制造等方面的认识还不够清晰。北自所作为负责任的智能制造解决方案提供商,建议制造企业在上马智能物流项目前应重点考虑以下几个方面:

 

       一是企业产品的附加值。通常不建议低附加值产品的生产企业实施智能物流项目,因为相对来讲投资回报周期过长。

 

       二是企业的生产规模。智能制造项目更适合规模较大的生产制造企业,否则会造成资源浪费。

 

       三是现有的生产工艺。智能制造项目的实施很可能会改变企业原有的生产工艺或者生产流程,而生产工艺直接关系到产品品质与产量,所以需要谨慎考量智能物流项目对生产工艺改变带来的影响,以规避风险。

 

       四是企业是否具备投资实力。智能制造与智能物流项目需要大量的资金投入,有些企业虽然有做智能物流的打算,但是无法保障持续投入的资金保障,项目也是无法顺利实施的。

 

       记者:当前,北自所在智能物流项目规划及实施过程中通常会面临哪些难点?如何应对?

 

       王勇:我们在这类项目中遇到的挑战并不在于物流技术层面,更多的体现在以下方面:

 

       首先,与仓储系统建设不同,智能制造企业的物流整体解决方案不具有通用性,需要针对不同行业、不同企业、不同工艺进行专门研究,量身定制解决方案。所以需要我们深入企业,详细了解并分析企业的生产工艺及流程,这会带来项目前期投入大、工期长、成本上升。

 

       其次,对于老厂改造项目来说,场地不足也是一个主要瓶颈,会对智能物流系统的规划建设产生限制。而老厂改造往往需要动大手术,因此我们建议制造企业在新建的工厂里实施智能制造项目。当然,老厂改造并不一定是厂房推倒重来,而是工艺该调整的调整,设备该搬的搬,即使这样做,改动也会比较大,项目比较复杂,难度大。

 

       第三,如何把通用性的物流装备融入到生产线中,满足不同客户的需求也是一大难点。从最近一两年开始,制造企业对建设数字化工厂、数字化车间更为急迫,但多数企业对智能制造的理解够不深入,只简单地提出自己想要达成什么目标,并不关心实现手段,也不了解自己的生产工艺与智能制造的要求是否相符。如果不对现有生产工艺进行改变是很难真正实现智能制造与智能物流的。但很多企业并不想改变现有生产工艺,在这种情况下实现智能制造与智慧物流也是我们面临的一大挑战。

 

       记者:请您通过实际案例,介绍智能物流系统在智能制造项目中的实施过程及应用效果。

 

       王勇:智能制造通过改进制造工艺,提高工艺水平、产品品质与生产效率,降低能耗,做到产品信息可追溯,并降低人的劳动强度。各个行业的特点不同,所需要的智能物流解决方案也不一样。我仅以某生产企业为例,说明智能制造与智能物流解决方案的实施过程与效果。

 

       该企业生产的产品单个15公斤,工人每天需处理100000个丝饼,每辆输送小车的重量都在500-600公斤,以前物料下线、装车、搬运、仓储作业全部靠人力,员工劳动强度大,企业用工数量多,是典型的劳动密集型生产企业。其次,100000个丝饼对应几百个产品品种,每个品种要分别按照不同的工序加工,还对作业温度有不同的要求,处理流程十分复杂,靠人工作业差错率较高。而一旦出错,产品就会报废或者降低档次,造成极大的生产损耗。随着该企业生产规模的不断扩大,传统的人工作业方式无法满足生产要求。

 

       我们为该企业制定了自动化生产与物流整体解决方案,从原材料到成品下线实现了自动化,以及整个生产流程的互联互通和全程可追溯。从每个丝饼下线开始记录其信息,自动根据生产节拍进行丝饼分拣,并将其送到不同的加工工位,满足了不同的生产工艺要求;经过前道处理的丝饼进入自动化仓库缓存,达到一定数量后,批量输送至包装线进行包装;包装过程中检测到不符合要求的产品,将其自动退回仓库进行单独处理,同时,根据不同的客户对象进行丝饼二次分拣以及不同的工艺加工,最终包装好并进入成品库暂存等待出库。

 

       该项目采用了RFID与条码自动识别技术、自动输送系统、北自所研发的专用生产设备、AGV、RGV、码垛机器人、自动立体仓库,自动分拣系统、MES、ERP等信息系统,实现了全流程智能制造。其中,从原材料开始使用RFID和条码技术,一旦成品出现问题,可以实现全程追溯,直到错误工序及工人;全长1000米的自动输送系统完全取代了传统的人工作业模式,在大幅提高产能的同时,节省了劳动力成本;全自动落丝系统快速、高效地替代人工落丝作业,目前单套系统最大能力可以满足每条线96个工位、8个品种,150吨/小时的生产能力,同时对产品质量提升起到了很大作用,降低了生产过程中产品的损耗。

 

       记者:北自所在制造业物流领域还有哪些探索与创新?如何看待面向智能制造的智能物流建设领域的发展趋势?

 

       王勇:目前,多数生产企业都采用批量生产模式,在市场需求波动较大的情况下容易造成产品积压。因此,我们将智能物流系统与制造企业的B2B、B2C业务紧密结合,将原料库、线边库以及物流中心真正串联起来,根据客户订单来分解生产计划,从原材料采购、生产加工到成品销售,真正实现全价值链的智能物流,同时指导生产和物流中心的配送流程。在这种模式下,真正实现定制化的生产制造。

 

       近两年来,国家陆续出台智能制造的相关方针、政策,对智能制造的发展起到了巨大的推动作用;同时,企业针对智能制造的投资力度不减;相关技术也已经走向成熟。综合来看,我国智能制造的发展前景极为广阔,拥有巨大的市场空间。北自所近几年物流业务发展极为迅速,相信未来几年也会随着智能制造市场的发展持续向好。我们的优势在于既懂制造业,又懂物流,不仅仅做物流系统集成项目,还可以提供生产线设计、制造工艺装备以及MES、ERP系统,能够给用户提供完整的解决方案,并依托多年来积累的丰富经验满足不同行业企业的特殊需求,使物流系统与产品、生产环节紧密结合,助力企业升级转型。




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