2015年7月8日,GLSC 2015全球物流与供应链大会在上海国际会议中心盛大开幕!会议进入第二天,在分会场“GLSC智造供应链峰会”上,德国物流研究院工厂规划专家Dr.rolf先生来到大会现场,向在场观众分享了“智能工厂规划”。
以下是演讲实录:
德国物流研究院工厂规划专家Dr.rolf
【Dr.rolf】:女士们,先生们大家早上好!今天我的议题是智能工厂规划,我在设计我的演讲内容的时候,我有很多的问题,大家也看到很多的问号,包括智能工厂规划第一条,还有工厂和智能工厂的区别是什么?智能工厂是全新的概念?是不是这样?我们是不是需要一个智能工厂,为什么需要?智能工厂规划里面什么样的关键因素,之后是智能工厂规划和工厂规划有什么区别?
智能工厂是现在可以实现,还是未来可以实现?智能工厂有没有什么例子?这里也有一个问号,之后可以看到为什么?这个议题之下可以谈什么东西?在规划工程的时候是不是可以做到智能化,或者是规划一个智能工厂,还是两者都结合起来,我思考了一下我觉得是两者的结合。
因为在规划智能工厂的时候自己也要以智能的方式去思考,工厂和智能工厂有什么样的区别呢?我们看一下工厂的定义,大家可以看到在教科书和其他解释里面都有定义,原则来说工厂是工业规模生产的场地,其中有许多的生产过程,而工厂由机器和工人,操作管理构成的,目标制造产品。所以我们知道工厂里面有一些工业的机器,大规模使用机器制造产品,这个就是准确的定义,接下来看一下智能的工厂的定义?智能工厂是一个愿景,包括了生产的环境。
其中包含了物流的概念,能够进行自我的规划,不需要人工的介入。而也有一定的技术基础。其中有CPS,信息物理系统,这个之前听到的概念。而CPS也可以相互沟通,通过互联网的方式进行沟通,就像我们的人类从互联网沟通一样,现在一些科技的东西,像机器以及产品都可以通过互联网进行沟通,这个包括产品以及生产设备之间的沟通,非常有意思,也就是这个产品自带产品信息,有一个芯片,这个产品在生生产线流动过程都是可以自动执行的。产品和机器自动来完成自己的使命了,这个看起来和工业4.0非常相似,我们谈到智能工厂的时候,我们不由自主的想到工业4.0,因为之前讲者刚刚讲到这一点。
尽管如此,我再向大家展示一下工厂和智能工厂的区别。我们要知道第一次工业革命到第四次革命,第一次工业革命是蒸汽时代,第二个电器革命,第三工业革命是信息革命,最后一次 工业革命是工业4.0,它是自动化的,它是很难的描述。可能有一些人用CPS来描述,我想是一种分散化,或者是集成化,或者是智能化。这个是我新发明的一个词,为什么是智能化?智能工厂只是整个全局的一部分,但是它却能够吸引大家的注意力,如果看一下德国的话。我们有一百多个研究项目关于工业4.0,而大部分它的重点在智能方面的。
在之前的定义分布来看,工厂生产产品,数量很大,使用工人和机器,还有运营管理。这里只有12个单词,但是看一下智能工厂是怎么样,它可以制造个性化的产品,是能够利用大规模生产的优势,这样成本不会上升。第二点敏捷性,灵活性,其实不仅是灵活性,这个内部的流程都是能够自动适应的。不需要进行重新设计。如果能够通过分散式的智能来取得。
第二次工业革命,我想大家展示出底特律的四个工厂。我们看到之前生产零件如果到5千万个,要关闭工厂重新设计模型,但是智能工厂就不需要这样,通过敏捷性自动调节新的工业挑战,可能是一种定制化的生产。另外一点就是高程度的自动化,但是仍然是灵活的。有人认为自动化就失去了灵活性,因为智能系统是比较死板,没有人那么灵活,我们有一个智能分散的过程,这个是受到物理系统的帮助还有互联网的帮助。我们可以将灵活性和自动化两者结合,这并不是相互矛盾的过程。两者可以合二为一,另外一点是可拓展性。
我们的设备可以适应不同的产量的生产,比如说设备的增长,之后给大家一个例子,我们生产这么多数量的产品,最后是一个IT的系统,纵向和横向的整合,这个是我们的期望所在,我们就可以实现服务的互联,在公司的内部。
在横向比如说整个供应链上各个元素都被整合,从供应链到最后终端客户,刚才范顺先生也已经讲过。如果大家想去了解可以去做详细的了解,左边工厂定义只有12个字,而右边的工厂有91个字,所以是一个复杂的概念。
智能工厂是一个全新的概念吗?我们看一下随着记忆线退回,当时在美国1994年的时候,当时说到一个词灵敏的工厂,敏捷的工厂。他说其中有两点,一点能够通过IT系统和网络系统可以快速适应客户的需求,第二就是横向整合。今天还在讨论当然在智能工厂概念之下,但是在1994年,虽然那个时候互联网都没有,但是已经提出这个概念,就是敏捷工厂,另外一点在1993年德国一位专家讲了分散式的工厂或者说碎片式的工厂,生产的系统可以分成很多块,这些碎片化的过程通过互联网方式可以整合,这个是数理模型,在自然当中也可以看到,大家可以看到西兰花的构成分解下来看,每个小的结构都是很相似的。这个自然界给我们碎片式的整合的例子。
更早一点说了模块化的工厂,当时提到分散化的生产方式。刚才我谈到了分散式,他也说到可以灵活应对客户。这个是刚刚所听到的,将所有一切连接起来,可以看到智能工厂的整合,因为这个是刚才听到的概念。
我们也可以听到一些老的概念,在互联网之前就有先入为主的概念。现在老的概念加上新的概念,再加上新的科技就可以成为智能工厂。那个时候技术不到位,而现在科技越来越成熟,比如说CPS,云计算就有更多的可能性实施生产过程中的智能化。
接下来一个问题为什么需要智能工厂。我们看一下市场的机制,产品的个性化。大家可以看到洗衣机的变革。我们可能需要其中一种设计,或者说希望能够将洗衣机的颜色改变一下,更加适应房间的颜色,对于客户来说,他们需要个性化,定制化的设计,而不是需要大规模,统一的设计,当前可能客户都愿意给个性化付更高的价钱。之前不愿意的,尤其是标准化的产品,如果标准化产品变化很多样客户不愿意更多的钱,其中功能是不一样的,但是变化越多,每个东西生产数量就越小,而产品生命周期越短,交付到市场的时间就越短。我们最后还是要满足客户的需求。
这些能够去满足小批量生产,能够满足更多的客户的需求。一切变化都非常快,我们现在不需要增加成本和增加更多的时间,够可以重塑生产和可拓展性,可拓展性使产品组合更加分化,每种产品数量变小。所有这一切加起来就构成了智能工厂。我们需要这样的智能工厂,它比之前的工厂更加人性化。
现在我们已经讨论蛮多关于智能工厂的概念,下面说到工厂规划关键因素是什么?如果看教科书的话,这个是关于工厂规划的。其中有一些概念,这个是4.00,我们可以看到工厂规划的步骤,这个是美国人发明,德国去应用使其标准化。如果看一下德国的标准同样的书,从工厂规划可以看到整体的概念,这里面我选择了一个例子,它有两点,因为这个德国一个人发明的,昆教授也是我的博士生导师,他提出来这样一个概念。我们看一下整个的过程。
给大家举一个例子,我们需要沟通,需要不同的工作设备等等。我们可以在右边是一个整个的流程图。我们可以看到工厂的类型,那么这些是具体的步骤,如果要规划工厂,第一点是什么,我们要了解产品,描述是什么样的,比如说模型等等。我们可以看到数量的波动,黄色是非常稳定的,红色有一个峰值,它可能是圣诞节的需求量,它可能是激增了。所以有的时候看到销售量很高,有时候很低,这个波动的过程,所以在设计工厂的时候也需要考虑。
有的工厂说不希望工厂里面看到叉车,而其他的人会说不希望生产线看到纸箱子,大家做这些决定的时候都要考虑一下,因为会影响我们的决定。在未来的发展也要扩充一下KPI,有了这些概念之后,我们需要什么?因为这是一个实体的概念。比如说资金需要多少,在建筑里面要投入多少钱,这个需要物流还有其他的辅助功能,以及供应商的整合等等。比如说需要工厂的加热,有的时候还需要其中一些设备进行充电等等。另外一点,工厂都有供应商,我们要对供应商进行整合,比如说人力资源和组织都是我们需要的。
下面,我们再看一下四点就是黄色标出来的,我可以给到你们一些例子。智能工厂规划有什么不一样,我圈出来的是生产,刚才说到拓展性,敏捷性,灵活性这些都是很重要的概念。我一直讨论到趋势,其他的概念也是如此,我们不想说之后这些会消失,我认为智能工厂一定有系统应用。我想大家解释一下趋势是什么样的?如果做成一个传统工厂演化到智能工厂,而这点并不这么敏捷,而不是那么具有拓展性的。
我们可以通过改变生产线的方式来改变生产,我们知道生产是非常昂贵,所以有的时候设计另外一个生产线。我们不需要这种刚性的转换生产线,我们可以灵活将生产的单元连接起来。接下来就是生产线,每个步骤都是类似,在中间可能有相似的步骤,这个可能不是那么灵活,这个由我们的步骤而定义的。
我们需要做灵活性,而不是刚性,而不是死板改变生产线,比如说AGB是可以拓展,如果需要更多就可以购买更多,它是一种投资。另外一点我们生产有一个灵活流动的过程,我自己知道这个情况。产品沟通不互通互联的,产品也可以告诉AGB,我们对于某一些产品进行组装,这种解决一种自我管理的过程,产品自带生产信息,能够告诉AGB,怎么样进行生产。
物流也是要非常的灵活,所以说运输高质量的产品,如何运输是非常困难的。但是未来的趋势就是能够使用智能和自动的运输系统。也就是说,传送系统,这边传送系统不很灵活,将空间分成好几块。在下面这个图当中,我们看到这个就是一个实验室,不是一个工厂。我们能够看到设备能够相互进行沟通,其实这里有一个视频,但是技术有点问题,我本来可以播放这个视频.
其实可以从播放知道产品在移动,这个是德国物流研究院的实验室,我们可以看到产品在因为相互沟通的。将信息带到目的地。第四点是关于物流,关于新技术,也是可以在智能工厂里面运用的。这是一个分拣系统,可以通过声音,未来有一个增强技术,比如说大家可以在这里看到现实世界,也可以看到更多的信息,这个可以用特殊的设备,它上面说我已经尝试过了,你必须要适应新的技术,因为不是特别容易。我们未来可以期待它的运用。
大家可以看到IT系统,ERP系统,我们可能需要WMS管理系统,我需要一个RD系统和那些分拣起来,以及个性化的界面,这些都是可以实现的。在智能工厂里面,这个也是工业4.0一部分,在整个产品线上进行垂直的整合,而在工厂内部进行纵向整合,在供应链进行横向的整合,这个就是界面的创新。
我们能够将其整合起来,它就能够立即进行工作。那么,这样我们能够实现通过云计算的方式来实现IT系统更好的运用。
最后一点是人力资源,我们可以看到这里有很多的人力的重复的行动,或者说有的时候人不能够理解工作内容,也不知道周围的人在做什么。以及我做的事情带来什么样的影响。所以说我的责任是有限,但是在智能工厂里面一切都会改变,因为我们通过人机交互,通过IT系统进行沟通的。我们需要付起更多的责任,而CPD有时候也认为智能工厂是可以提升工作和平衡,我们期待一下会发生什么,所有的工作过程都是智能。 大家也可以看到智能可以为生活带来色彩。
智能工厂现在还是未来,大家可以看到对于技术的选择,运用到智能工厂里面,或者是工业4.0。TRL是说技术就是赌,这个是拿撒发明的一个词,1是刚刚有想法,9就是在实施,不同的技术从事TRL进行分化和应用。比如说和互联结合等等。所以这些事情都可以成功应用,在中间可以看到3到5年之内,线式增强技术现在还没有完全应用,TRL1到3是基础的,这些在未来都可以成为现实,虽然还不知道时间。
所以说有一些专家还会贡献更多的想法,最后在科技完全陈述之前,还需要一些时间,才能实现智能工厂。这里有一个问号在这里为什么?因为完全发展好智能工厂现在是不存在的。有一些能够进行运用,包括了工业4.0的一些概念,大家可以看到TRL这个当前运用的技术。现在智能的时代正在到来,IT层面来讲,有纵向整合,横向整合是一个大的话题。如果看互联网可以找到很多的公司,能够准备好自己的产品,还有互联的沟通以及云计算。
之后有的工厂有一个大屏幕看到生产线发生了什么,这个也是未来可以成型的。智能工厂不仅是生产,还有人机交互,如果搜索智能工厂这几个字有很多结果出来,如果现在有人看到过了,或者是已经有了,我不相信。我举一个例子,从我的角度来说很具有挑战性的。在程度是存在的,其实西门子开始智能的过程,在20年之前就已经开始了。
在工程层面的角度以外,能够使得技术综合性应用,我们正在努力。这里有两个例子,我推荐大家看他们的网站,它其中有40个公司,另外一个OWL是一个德国的名字。
这个图片我们可以看到人机的互动,至少是智能工厂的一个雏形,最终案例是什么?智能和工厂结合起来就是智能工厂?是不是这样的。在+号里面有生产线,以及市场,人们和机器都可以进行相互沟通,讨论一下今天会发生什么,今后会发生什么,我们还有供应商,喷涂系统,以及驱动系统等等。橘色的部分就是供应商的横向的整合,这个是相互连接的。我们有智能的楼宇,我们可以进行更多的面对面沟通交流,中间是沟通平台在中间。这个厂20年前就已经开张了,我当时在那边是一个项目经理。(本文是德国物流研究院Dr.rolf在GLSC 2015全球物流与供应链大会--GLSC智造供应链峰会上的演讲实录)
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