數字技術助力柔性化生產成為企業“強核心”關鍵

方振華

依托數字技術改善傳統制造業少品種、大批量的生產模式，提升產品研發、生產、管理的水平，加快產品質量把控、生產效率的變革，實現產能的彈性釋放，成為企業增強核心競爭力的關鍵，也是企業從“制造大企”轉型為“制造強企”的必由之路

柔性化生產與小批量制造的最大優勢在于讓資產、設備等發揮最大的價值，而實現這一優勢最重要的就是讓專用資產通用化。企業采用統一接口可以有效減少不同接口連接時需要消耗的工程時間，以及各項數據進行交互時需要消耗的溝通時間，還可以避免系統升級而帶來的重復的、不必要的接口磨合時間。

作為實體經濟的基礎，制造業是經濟高質量發展的關鍵。伴隨著數字經濟的飛速發展，大數據、物聯網、云計算、人工智能等新一代信息技術正加速滲入到制造業中，為制造業的數字化轉型帶來新動能、新機遇。

與此同時，消費結構的升級以及新冠疫情的肆虐促使消費者的個性化、多樣化、時效性等需求日益增多，傳統制造業的剛性生產模式漸漸無法滿足消費者的需求，多品種、小批量、周期可控的柔性化生產開始備受關注。在這樣的背景下，依托數字技術改善傳統制造業少品種、大批量的生產模式，提升產品研發、生產、管理的水平，加快產品質量把控、生產效率的變革，實現產能的彈性釋放，成為企業增強核心競爭力的關鍵，也是企業從“制造大企”轉型為“制造強企”的必由之路。

柔性化生產與小批量制造的發展難題

目前，柔性化生產與小批量制造在制造業中早已進入實用階段。從工作內容來看，柔性化生產與小批量制造不僅可以用于基礎的機械加工，還可以用于鍛造、焊接、鑄造、激光等特種加工以及噴漆、制模、熱處理等工作；從生產產品來看，柔性化生產與小批量制造不僅可以用于汽車、飛機、船舶等產品的生產制造，還可以用于計算機、半導體、食品、藥品、化工等產品的生產制造。

盡管柔性化生產與小批量制造已經取得了一定的發展成果并得到了廣泛應用，但其仍然存在著一些亟待解決的發展難題。例如不同系統之間的接口不相匹配，數據存在跨平臺交互問題，導致部分系統只能夠發揮最低效率，同時不同接口在進行連接時往往需要消耗大量工程時間進行磨合，而系統升級后則需要再次磨合，如此重復就導致系統缺乏穩定性，難以及時應對市場需求的快速變化；除此之外，當下大多數柔性化生產與小批量制造仍然采用傳統剛性輸送系統，被加工產品大部分時間都處于輸送的狀態或是等待輸送的狀態，真正被有效加工的時間反而極少，這就導致整個系統的產能被大大地限制在輸送系統中，進而提高了產品的生產成本；對于一些工藝動態多變、工序繁雜難做的產品來說，質量控制與檢驗也是其采用柔性化生產與小批量制造所面臨的一大難題，這些問題無疑將直接影響到企業的質量管理效率及經濟效益。

數字技術助力柔性化生產與小批量制造

針對當前柔性化生產與小批量制造所面臨的系統及數據接口不匹配、輸送系統效率低下以及產品質量難把控、難檢驗等發展難題，進一步加強數字技術與制造業的深度融合，利用先進數字技術對柔性化生產與小批量制造進行改造升級，大幅度提升柔性化生產與小批量制造的運營效率，加快柔性化生產與小批量制造的產能釋放，優化柔性化生產與小批量制造的質量控制及檢驗過程，將有助于企業提升產線的穩定性及靈活度，提高對市場需求的應變能力，降低產品的生產成本，保障產品的質量一致性與合格率，從而在新產業變革中搶占先機。

統一接口，提升效率。眾所周知，柔性化生產與小批量制造的最大優勢在于讓資產、設備等發揮最大的價值，而實現這一優勢最重要的就是讓專用資產通用化。也就是說，生產A產品的產線，同樣可以生產B產品，這樣就做到了產線通用化，使企業在不額外增加產線的情況下，實現產品的多樣化。與此同理，要想提升相關系統的運行效率及穩定性，也需要將不同系統的接口通用化。企業采用統一接口可以有效減少不同接口連接時需要消耗的工程時間，以及各項數據進行交互時需要消耗的溝通時間，還可以避免系統升級而帶來的重復的、不必要的接口磨合時間。相關生產人員只需要借助具有統一接口控制器就可以用各種方式訪問、讀取、解析不同系統中的數據，從而在不同系統之間建立起動態的信息交互，幫助不同系統實現協同工作，最大限度地發揮各個系統的特性，提高產線的整體效率及穩定性。

柔性輸送，釋放產能。對于剛性輸送系統限制產能的問題，企業可以利用數字技術對機械與被加工產品之間的強耦合關系進行解耦，降低傳統輸送系統單純機械執行的剛性，提升輸送系統的柔性及靈活性，將產能從機械的傳送系統中釋放出來。通過在輸送系統中安裝各類支持擴展的傳感器，預設與產品生產相關的一些常見業務邏輯庫與函數庫，并增加圖形化與高級編程功能，企業就能夠在結合自身的成本控制的前提下，根據不同的生產需求以及業務場景需求自由改變輸送系統的形狀、結構、數量，開發適應自身生產需要的多規格智能化柔性輸送系統，滿足多工藝、非固定節拍的生產場景，實現多品種、小批量的生產制造，在提高輸送系統整體運行效率的同時，進一步擴大產線產能，提高產線的經濟效益。

數字孿生，優化質檢。在產品的質量控制與檢驗方面，企業可以借助數字孿生技術打造虛擬制造單元，通過在線實時檢測虛擬制造單元加強對生產過程的控制能力，及時了解生產設備的使用狀態與故障情況，從而保障產品的生產質量，優化產品的質量檢驗。虛擬制造單元能夠模擬產線的全周期生產流程，實現數字化模型與實際運行系統之間的動態交互，幫助企業對實際運行系統進行有針對性、有建設性的優化升級，為同一產線的產品質量的一致性與合格率提供支撐條件。當產品制造完成，進入質量檢驗環節時，數字孿生技術的動態測試驗證功能將幫助企業實現精準質檢，通過在虛擬三維空間中對產品進行虛擬仿真，就可以簡化產品的質檢工作，降低產品的質檢成本，減少產品的質檢時間，企業也可以在虛擬空間中對仿真產品進行修改，簡化產品優化設計的工作，提高產品性能。

新時代下，傳統制造業從少品種、大批量的流水線生產轉變為多品種、小批量的柔性化生產已然成為大勢所趨，而數字技術、智能技術的持續發展與革新則為制造業的柔性化生產與小批量制造提供了必要的技術條件。制造企業只有在數字時代找準發力點，抓住變革機遇，積極利用數字技術優化產線，驅動傳統生產方式向智能生產方式轉型，才能增強自身競爭力，踏上高質量發展的道路。

（作者單位：杭州杭氧透平機械有限公司）