淺析離散型制造企業智能制造方向及方法

摘? 要：離散型制造企業推行智能制造的目的是利用新技術、新工藝、改善生產瓶頸、提升生產效率、保證產品質量、合理配置資源、降低勞動強度。充分利用現有資源，增加一定的投入成本，采用信息化手段將其整合優化，盡可能減少人為因素對企業執行過程的干擾，在數字化基礎之上結合物聯網使企業逐步邁入智能制造初級階段，為企業后期發展提供競爭力發展方向。

關鍵詞：制造企業;智能制造;離散型

中圖分類號：TP278? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）22-0156-03

Abstract：The purpose of implementing intelligent manufacturing in discrete manufacturing enterprises is to utilize new technologies and processes，improve production bottlenecks，improve production efficiency，ensure product quality，rationally allocate resources and reduce labor intensity. Make full use of existing resources，increase investment costs，integrate and optimize them by means of information technology，minimize the interference of human factors on the execution process of enterprises，and combine the internet of things on the basis of digitalization to make enterprises step into the primary stage of intelligent manufacturing，providing strong competition and development direction for the later development of enterprises.

Keywords：manufacturing enterprise;intelligent manufacturing;discrete type

1? 離散型制造企業生產現狀及概述

本文以某重工企業為例，該企業屬于離散型制造企業，生產以產品種類繁多、生產批量少為主要特點，基于這一特點衍生出一系列生產加工問題。例如：生產成本的擴大、生產效率提升困難、企業工藝人員工作強度增加、企業管理水平要求更高等。

在上述系列問題中，我們重點立足于加工零件種類繁多、生產批量較少這一主要特點，從生產工藝角度尋找共性，逐步改善。待該共性（車間某方面生產要素）滿足一定條件后，綜合利用現代工藝思想，采取數據統計分析、企業信息化管理等多種控制手段，提高企業生產加工效率，提升企業核心競爭力。

2? 智能制造的目的及要求

“智能制造”概念可以做如下理解：立足于當前社會各類相關學科綜合發展結果，引用借鑒其他學科相關知識，進而提高本學科水平，綜合解決當前本學科面臨的一系列管理控制、資源優化、效率提升、生產力解放等問題。

針對前述特點，離散型制造企業的共性是各種生產信息所構成的數據量巨大，并且相互之間關聯因素相對較少。在智能化進程中，該企業目前面臨的問題主要有：該類企業在實際生產中，因成本投入的限制，基礎數據準確性、全面性欠缺，缺乏專業的統計與歸納;盡管企業生產發展已經很多年，但其實際管理或者制造水平提升有限，在借鑒其他技術手段后，需要消耗大量的人力物力。對生產數據查遺補漏，需要對原有數據進行整理匯總，期間還會存在部分數據當前已無法判定其合理性的情況，即回過頭解決歷史遺留問題。需要說明的是，該處所謂的數據包含單個零件詳細準確的加工工藝信息、企業制造裝備性能參數、零件對應的三維模型和質量信息等。

要實現國家智能制造2025總體規劃要求，對企業而言，需要準備的工作內容繁雜，投入巨大，企業卻對產出的增加并沒有明確的信心。對于制造業而言，尤其是離散型企業，要達到智能制造需求，目前企業自身制造設備、制造工藝、管理水平、人員技能等方面與要求差距較大。

針對離散型制造企業，推行智能制造的目的是利用新技術、新工藝，改善生產瓶頸、提升企業生產效率、保證企業產品質量、合理配置資源、降低勞動強度。

3? 離散型制造企業智能制造的方向及方法

基于該重工企業的生產特點，結合現階段智能制造要求，要實現離散型企業智能制造，使二者有機結合是當前企業推行智能制造項目的主要方式。離散型制造企業可重點從兩個方向發展：

（1）集中企業優勢，如企業自身典型零件工藝劃分或者生產車間關鍵設備布置、企業所處行業特色等，結合先進信息化管理手段及工業物聯網技術，對企業產品設計、生產、銷售、售后整個生命周期進行數字化管理，并對管理過程產生的數據信息利用大數據手段進行統計分析，從而有針對性地改進管理方案，集中優勢要素開展試點，逐步擴大，逐步完成企業智能化進程。該方向優點是企業投入成本低、推廣執行風險較低、執行過程能夠及時調整完善整體規劃;缺點是智能化實施推廣較慢，存在以點概面現象。如：各省市報批的智能制造項目試點中，較多的是集合優勢資源形成智能生產線，為企業提供發展方向及動能。

（2）與院校及科研機構合作，以理論與實踐相結合，利用最新科技成果及先進制造技術，建設新廠區，通過工業互聯網，利用編碼技術，把生產訂單、生產加工信息、生產加工設備、工業機器人、智能物流設備、產品質量數據進行串聯，并通過圖標形式展現。以被動適應與主動逼迫相結合的方式，快速推進企業智能化進程。該方向優勢在于快速推廣實施智能化，提升企業整體管理思維和制造工藝水平;不足之處在于方案激進、投入成本高、對企業人員企業素養“拔苗助長”、上層管理無法及時跟進，易致使項目走樣，達不到預期效果。如：三一重工“18”號廠房，基于數字化概念，采用仿真驗證，產學研相結合，聯手先進設備制造商，系統應用集成商和生產使用單位，將傳統制造業從人工作業、機械作業、單點的自動化向集成的自動化、數控化、智能化設備作業轉變，提升制造水平，加快轉型升級。

立足于企業自身生產痛點，引入新技術、新工藝，通過合理的工藝布局，利用信息化系統，提升企業管理水平和生產效率，為企業創造更高的效益，這便是該企業離散型制造與智能制造的契合點。在此基礎上，采用現代管理思維，先進生產技術，以數字化與信息手段相結合，最終企業投入得到明確的回報，并且對未來的生產趨勢有了一定程度的了解，使企業未來規劃更合理，生產目標更加明確，從而提升企業發展速度，增強核心競爭力。

明確行業的生產加工特點，熟悉生產過程瓶頸，從點到面、逐層推進，在推行智能制造的過程中，梳理存在的問題，為后期全面推廣奠定基礎。在推進的同時，作為企業管理者應具備超前的思維和明確的方向，避免項目成樣板工程。

4? 離散型制造企業發展趨勢

結合當前機械制造企業發展趨勢，行業細分及專業化趨勢愈來愈明顯。從該方向出發，未來發展基本圍繞以下兩個模式。

（1）設計研究+采購組裝+部分個性化方案（簡稱：設計規劃型企業），如圖1所示。

（2）底層加工細分+專業化、小型化+配套（簡稱：專業配套型企業），如圖2所示。

通過對上述兩種企業發展方向模式分析，所對應的智能制造方向側重點也有所不同。

針對設計規劃性企業，重點在于設計信息及相關數據的歸納整理，在設計研發階段，通過借鑒已有產品信息知識，從源頭盡量降低浪費，保證效率，從而完成整個產品的研發生產。

專業配套型企業從性質就決定了其生產模式為單一批量化，在此生產模式下，重點內容在于生產細節的控制及生產數據的提取，并對生產數據進行歸納整理，建立企業制造知識庫，完成量變到質變的過程，也即企業從發展至成熟的過程。

5? 基于離散型企業發展趨勢推廣智能制造的若干設想

5.1? 從生產要素“人、機、料、法、環”逐項確定

“人、機、料、法、環”是全面質量管理理論中五個影響產品質量的主要因素的簡稱。

“人”為因素是生產管理過程中最大的難點，性格不同的人、其對待工作的態度、對生產進度的掌控、對產品質量的理解均不同，致使同樣的方法，不同的人，生產效率及質量保證不一樣。人在生產經營活動中屬于聯結、組織、實施角色，不同角色的定位與執行力影響企業生產過程的順利與否。鑒于“人”因素在生產過程中的不穩定性，采用工業機器人取代部分簡單重復生產動作，實現“人”的智能化。

“機”是指生產過程所用的工具，包括生產加工設備、物流運輸設備、輔助制造設備，它是正常經營活動的基礎。先進、高效的設備，可以縮短生產周期，提高生產效率，為企業創造更高的價值。現代化設備均可以通過工業互聯網技術，對設備生產過程及生產狀態、生產負荷實施監控，并對其進行科學管理使用及維護保養，從而實現“機”的智能化。

“料”是指物料，包括生產過程所用的原材料、原材料的尺寸精度、半成品的質量、半成品的尺寸精度、材料的配置及庫存管理等內容。采用先進標識技術，通過工業信息化軟件的管理，對材料進行嚴格的過程控制，為產品開發及工藝設計、生產計劃提供準確有效的支撐，進而達到“料”的智能化。

“法”即生產過程的指導，包括生產加工先后順序、所使用的方式方法等內容，其以多變、有序為主要特點。利用計算機工藝輔助管理系統，結合典型工藝及生產現場反饋信息，建立企業生產工藝知識庫，以此為依據，實現工藝方案智能化制定，即完成“法”的智能化進程。

“環”即周邊環境，但不僅限于物理環境，屬于系統性概念，在周邊環境基礎上增加質量體系部分內容，如制造體系的搭建、工藝文件的完整度、作業指導書的可指導性等。處于優良狀態下的“環”易使處于生產環節的所有人員始終處于舒暢、順心的工作狀況，盡可能減少人為因素對生產經營活動的干擾。“環”要求首尾相接，立足于企業生產經營，“環”可以從產品生命周期出發，也可以從某一部門工作內容出發，各部門工作內容相互交流形成“環”;同時從企業質量管理體系出發，“環”使得企業生產經營活動更規范。“環”的完善及實施促進智能化的發展。

結合“人、機、料、法、環”五大生產要素，從企業生產加工出發，逐條核對，尋找問題，解決問題，逐步推進企業智能化發展。

5.2? 投入及產出助力智能化思維

在制造行業生產過程中，投入與產出在一定范圍內為正比關系，即投入越高，產出一定增加。針對關鍵零件，提高產出的必要方式即增加生產投入，投入可以包括人力、物力等。

增加投入、提高產出的過程中，體現的是生產效率的增加。現代生產經營活動已經完全拋棄通過增加人工數量和細分加工過程來提高企業生產效率的方式。尤其在離散型制造企業，降低人工成本，增加設備的柔性化程度、工藝裝備的通用性等內容已成為提高生產效率的主要方向。例如：增加數控加工中心柔性及數量，拉長該設備加工工藝鏈，單人操作兩至三臺設備，既合理利用人力資源，提高人工人收入，同時有效保證產出及質量，減少人為因素的影響。而在效率提升的過程中，我們必不可少地采用先進的工藝手段，高效的管理方案，從而促進企業發展，發展過程中逐步加速企業智能化進程。

5.3? 實現智能化進程最佳的方式方法

最佳的方式方法，即天時、地利、人和。例如，該重工企業所生產的裝備出廠時，始終有一道關鍵流程，即整機調試。而整機調試的目的是盡量消除制造過程中的不良因素，使整機處于相對完美的狀態。由此可見，基于目前條件一步而成是不現實的，這就需要確定企業實施智能化進程最佳的方式及方法。

最佳的方式方法必須滿足以下條件：立足現狀，合理利用現有條件，在操作人員易于接受及執行的前提下，簡單易行。以最小的代價獲取最大的收益是永恒的目標，但在實際生產過程中，受限制條件繁多的影響，增加投入獲得產出易于操作執行。最佳的方式方法可從以下幾方面著手：

（1）加強生產過程控制：采用視頻監控、設備狀態管理、加工參數固化手段，細分每道工序加工過程，并對單一過程結果進行測量分析，避免問題轉移至下道工序，減少浪費。例如：采用工裝夾具生產某一零件時，工裝夾具的校正精度控制是間接保證零件加工精度的主要手段;

（2）采用新工藝方法：企業應該積極探索新工藝方法的應用，并反饋至設計部門，從源頭設計時考慮加工因素，有助于設計優化。例如：采用激光切割，對于異形板材加工效率可以提升數倍，且切割精度得到有效控制;

（3）精細化管理：生產細節既是企業質量的保證，同時也是企業品牌效應的積累。在生產加工過程中，細節控制對于最終精度的保證尤為重要。例如：加工過程中產生的廢料管理、刀具使用及磨損管理等。目前國內有許多廠家針對刀具管理進行深入研究，基于數字化管理，同企業生產工藝相結合，基于特定設備，對刀具進行全生命周期管理;

（4）零件設計過程中提升加工工藝性：優秀的設計工程師必須具備高超的工藝知識，在滿足設計要求后，將工藝性要求嫁接于設計過程，最終零件的加工易于操作，同時過程簡潔可控。

6? 結? 論

智能制造的推廣對于企業來講，重點在于量力而行，適合為止。企業要生存壯大，對于離散型加工企業更加困難。企業的管理水平、領導決策執行力、制造裝備的優化更新、技術人員的更新換代這些方面都需要重點關注，并制定相應的風險防范策略。

智能制造對于企業而言，是前進發展的試驗田。它既是企業現有水平的總結與展示，也是企業下一步規劃的基礎。而合理利用現有資源，采用信息化手段將其整合優化，盡可能減少人為因素對企業執行過程的干擾，企業逐步邁入智能制造階段，可以為后期發展提供有力的競爭優勢。

參考文獻：

[1] 王健，謝小軍.工業智能制造發展現狀及對策研究——以江蘇省東臺市為例 [J].現代工業經濟和信息化，2018，8（16）：5-7.

[2] 王毅.中國企業智能制造核心技術能力——未來的持續競爭優勢之源 [J].清華管理評論，2018（12）：92-99.

作者簡介：楊彥明（1987.04-），男，漢族，甘肅永昌人，中級職稱，本科，研究方向：液壓挖掘機及應急救援特種車輛加工工藝方案、機械制造加工工藝、非標工裝夾具設計生產、智能制造。