試論工業(yè)4.0下的精益生產(chǎn)線構(gòu)想

吳鳴軍

摘 要：德國的工業(yè)4.0，為第四次工業(yè)革命提供基礎(chǔ)，促進(jìn)全球的制造業(yè)的發(fā)展，以賽博-物理系統(tǒng)作為中心，然后構(gòu)建人機(jī)一體的智慧工廠，然而在實(shí)施工業(yè)4.0時(shí)，其中最為重要的問題是，搭建智慧工廠的生產(chǎn)線，憑借先進(jìn)的科技技術(shù)，加強(qiáng)生產(chǎn)線以及管理模式，達(dá)到提高生產(chǎn)效率的目的，因此本文便以工業(yè)4.0下的精益生產(chǎn)線作為主要的敘述內(nèi)容，對(duì)其中出現(xiàn)的問題進(jìn)行淺薄的分析。

關(guān)鍵詞：工業(yè)4.0；精益生產(chǎn)線；構(gòu)想

中圖分類號(hào)：F273 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 工業(yè)4.0對(duì)企業(yè)的相對(duì)影響

在20世紀(jì)末期，工業(yè)界已經(jīng)完成3次工業(yè)革命，工業(yè)也從蒸汽機(jī)時(shí)代邁入電氣化時(shí)代，最終完成電子信息技術(shù)的改革，因此為有效應(yīng)對(duì)21世紀(jì)工業(yè)企業(yè)的今后發(fā)展，德國便提出工業(yè)4.0的理念，為第四次工業(yè)革命提供理論基礎(chǔ)，加強(qiáng)賽博-物理系統(tǒng)的應(yīng)用。精益是生產(chǎn)線的主要思想，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展中，生產(chǎn)線的硬件設(shè)備以及技術(shù)手段也在不斷地更新?lián)Q代，在提高生產(chǎn)線的效率時(shí)，也出現(xiàn)很多問題，其中設(shè)備應(yīng)用程度不高，為其中最為主要的情況，在生產(chǎn)線中，由于生產(chǎn)線設(shè)計(jì)的不合理或者管理技術(shù)的原因，使設(shè)備應(yīng)該具有的優(yōu)勢，沒有被完全發(fā)揮。生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)需要以精益化作為重點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化等都是為精益化所服務(wù)，因此粗略的使用，并不會(huì)發(fā)揮技術(shù)的應(yīng)有效果。

2 工業(yè)4.0的實(shí)施方法

2.1 借助網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)價(jià)值鏈的集成

如今，在市場競爭日益激烈的情況下，工業(yè)企業(yè)也需要在各方面提高自身的水平，達(dá)到提高自身競爭力的目的，目前，工業(yè)企業(yè)的供應(yīng)鏈關(guān)系較為單一，全面的大型企業(yè)逐漸瓦解，最后逐漸形成，具有核心競爭力的企業(yè)群。供應(yīng)鏈的發(fā)展方向?yàn)樽顑?yōu)價(jià)值鏈，并且對(duì)于新入企業(yè)群的企業(yè)來說，可以降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，提供質(zhì)量更高的產(chǎn)品，為購買者提供更為優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。而且，如今網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，更是為價(jià)值鏈的橫向集成提供發(fā)展基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，可以發(fā)現(xiàn)更具有競爭力的企業(yè)。網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)施可以幫助企業(yè)加強(qiáng)設(shè)計(jì)、工藝等各方面的信息的流通，最終達(dá)到制成協(xié)同設(shè)計(jì)以及制造的作用，網(wǎng)絡(luò)化可以加強(qiáng)采購環(huán)節(jié)以及物流環(huán)節(jié)的個(gè)性化，達(dá)到縮短產(chǎn)品的交付周期的作用，并且網(wǎng)絡(luò)化也可以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的銷售以及維護(hù)，以統(tǒng)一的方式，降低銷售以及維護(hù)所需要的成本費(fèi)用。

2.2 借助數(shù)字化實(shí)現(xiàn)信息貫通

通過數(shù)字化加強(qiáng)信息貫通能力，在工業(yè)4.0理念的智慧工廠中，被數(shù)字化定義的產(chǎn)品，可以較為準(zhǔn)確地被轉(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)品，數(shù)字化定義是實(shí)現(xiàn)智慧工廠的基礎(chǔ)，也是實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0建設(shè)的基礎(chǔ)，每種產(chǎn)品都有著自身的生命周期，被數(shù)字化定義的產(chǎn)品也需要覆蓋全生命周期，包括設(shè)計(jì)、服務(wù)等一系列的工作流程，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的數(shù)字化定義。

為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的數(shù)字化，需要使用基于模型定義的技術(shù)，可以保證產(chǎn)品的數(shù)字化信息，可以被妥善的傳遞，產(chǎn)品數(shù)據(jù)的傳遞并不是簡單地從工程上游往下游傳遞，也需要將下流的產(chǎn)品數(shù)據(jù)回饋與上流，為產(chǎn)品的創(chuàng)新提供源源不斷的動(dòng)力。

2.3 借助物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)縱向集成制造

通過物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)縱向集成的智慧制造，通過車間現(xiàn)場的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，需要將虛擬化產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)世界，數(shù)字信號(hào)被傳入加工設(shè)備后，使加工設(shè)備實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)加工工作。產(chǎn)品從虛擬轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)加工時(shí)，在實(shí)際的設(shè)計(jì)工程中，存在一定的差異性，車間現(xiàn)場的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，可以將制造過程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，然后將信號(hào)反饋至虛擬軟件中。帶有智慧的制造系統(tǒng)可以接收反饋回的數(shù)字信號(hào)，然后將新的數(shù)字信號(hào)傳遞回加工設(shè)備，達(dá)到調(diào)整現(xiàn)場生產(chǎn)加工的目的。虛擬世界到現(xiàn)實(shí)時(shí)間的縱向集成，是實(shí)現(xiàn)智慧制造的基礎(chǔ)之一，這也是實(shí)現(xiàn)賽博-物理系統(tǒng)的重要組成部分。

3 工業(yè)4.0的生產(chǎn)線構(gòu)成

精益為工業(yè)4.0的核心理念，需要將各項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)組合為一體才可以達(dá)到精益的要求，設(shè)計(jì)工作需要圍繞以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：

3.1 加工設(shè)備的設(shè)定

在生產(chǎn)線中設(shè)備處于主體地位，設(shè)備的設(shè)置也為生產(chǎn)線的形態(tài)造成影響，所以需要加強(qiáng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，加強(qiáng)以下的注意：

對(duì)于產(chǎn)量較大的產(chǎn)品，需要建立相應(yīng)的生產(chǎn)線，對(duì)于多類產(chǎn)品的小批量制造，可以使用柔性生產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)工作，將相似工藝的產(chǎn)品集中于一條生產(chǎn)線中。精益生產(chǎn)線的特點(diǎn)，便是小批量生產(chǎn)模擬大批量生產(chǎn)。

在工藝線路的配置過程中，不能簡單地應(yīng)用其線路配置生產(chǎn)線的設(shè)備，需要不斷調(diào)整工藝路線，達(dá)到節(jié)省投資成本的作用，例如，將一道工序轉(zhuǎn)變?yōu)槎喙ば颍缓笤诤唵蔚墓ば蛑性O(shè)置低端設(shè)備，在工作流程較為復(fù)雜的位置使用高級(jí)設(shè)備開展工作，在保證最終生產(chǎn)價(jià)值的同時(shí)，可以極大程度地降低設(shè)備的投資成本，也可以將復(fù)雜的工序合并，有效地減少高端設(shè)備的換裝時(shí)間，優(yōu)化生產(chǎn)價(jià)值。

當(dāng)產(chǎn)品的制造方式為單獨(dú)建線生產(chǎn)時(shí)，需要嚴(yán)格按照生產(chǎn)節(jié)奏設(shè)置設(shè)備，若生產(chǎn)線為柔性生產(chǎn)線，則需要注意的是，不能按照生產(chǎn)節(jié)奏設(shè)置設(shè)備，需要有效滿足柔性生產(chǎn)線的特點(diǎn)，為重要設(shè)備的工作增加緩沖時(shí)間，使較為靠前的加單工序的非關(guān)鍵設(shè)備加快生產(chǎn)節(jié)奏，此外在生產(chǎn)節(jié)拍的控制上，需要進(jìn)一步的細(xì)化，例如準(zhǔn)備時(shí)間以及交接時(shí)間等。

3.2 先進(jìn)測量技術(shù)的使用

大量的自動(dòng)化加工設(shè)備上已經(jīng)具有非常先進(jìn)的測量技術(shù)，可以在自身工作過程中，自動(dòng)完成矯正以及自動(dòng)測刀工作。在搭配大量的設(shè)備后，可以使其組成一套測量系統(tǒng)，此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)為將測量活動(dòng)分散化，使其價(jià)值流保持連續(xù)性，將測量工作再一次劃分，對(duì)當(dāng)前所使用的檢測工藝以及管理方式進(jìn)行調(diào)整。

檢測時(shí)，可以將其分為4個(gè)層次，分別為加工過程中的檢測、加工工序流轉(zhuǎn)前的檢測、階段完工后的檢驗(yàn)以及加工完成后的檢測。加工過程中的檢測是通過機(jī)檢測模塊，實(shí)現(xiàn)加工與檢測的同步進(jìn)行。在加工工序流轉(zhuǎn)前的檢測工作中，需要減少檢測項(xiàng)目，減少由于生產(chǎn)線以及價(jià)值鏈中斷的現(xiàn)象。為有效防止此類問題，需要裝置便攜性的檢測設(shè)備，優(yōu)化工序的分離面。而終端檢測中，由于此階段的檢驗(yàn)是生產(chǎn)線的環(huán)節(jié)之一，所以需要檢驗(yàn)時(shí)間與生產(chǎn)線相互配合。

3.3 柔性工裝和激光定位的使用

柔性工裝技術(shù)是建立在產(chǎn)品的數(shù)字協(xié)調(diào)體系之上的，自動(dòng)化裝配技術(shù)的主要目的為減少設(shè)計(jì)階段以及制造階段中，工裝的準(zhǔn)備時(shí)間以及所消耗的成本，提高此階段中的生產(chǎn)率。激光定位技術(shù)，結(jié)合三維制造模型以及GPS技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，可以準(zhǔn)確地判斷加工等位置，使機(jī)器人可以順利完成自動(dòng)加工等環(huán)節(jié)。除激光定位的使用外，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，物流環(huán)節(jié)也是不增值環(huán)節(jié)中的一個(gè)，自動(dòng)化物流系統(tǒng)，需要通過自動(dòng)化的物流系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物流運(yùn)輸?shù)淖詣?dòng)化，增加生產(chǎn)線的價(jià)值。但是為有效達(dá)到精益效果的目的，則需要在工藝設(shè)計(jì)以及管理方式上進(jìn)行合理的調(diào)整。

3.4 AGV智能搬運(yùn)系統(tǒng)

AGV全稱為自動(dòng)導(dǎo)航車，并且可以根據(jù)設(shè)定的路徑形式，本身具有較高的安全保護(hù)以及運(yùn)輸移載功能，屬于輪式機(jī)器人的一種，最早出現(xiàn)于20世紀(jì)中期，并且經(jīng)過多年的發(fā)展已經(jīng)成為由計(jì)算機(jī)無線系統(tǒng)控制的新型智能化搬運(yùn)措施。在國內(nèi)，應(yīng)用于倉儲(chǔ)、物流運(yùn)輸?shù)攘悴考惭b工作。其中牽引式的AGV應(yīng)用較廣，并且可以直接用于物料運(yùn)輸，降低人力成本。

結(jié)語

工業(yè)4.0生產(chǎn)線的構(gòu)想，為第四次工業(yè)革命提供改革方向，是以后工業(yè)生產(chǎn)線發(fā)展的必然趨勢，精益是生產(chǎn)線中的主要內(nèi)容，因此在工業(yè)4.0中更應(yīng)該體現(xiàn)此特點(diǎn)，因此需要從精益的角度出發(fā)，加強(qiáng)實(shí)施過程中的各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)管理，保證生產(chǎn)線可以高效的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]張倫彥.面向工業(yè)4.0的精益生產(chǎn)線設(shè)計(jì)和實(shí)施方法[J].航空制造技術(shù)，2014（18）：44-47.