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车间革命:迈向无人工厂

核心提示:偌大的厂房内看不到工人身影,只听到整齐利落的机器声,智能移载定位台车在各自既定的线路上自由穿梭,与机器人无缝配合,完成一系列投料、传输、加工上下料、收料的动作。这里24小时运转,年中无休,无需照明。这是富士康的一家精密金属加工CNC安全环保无人工厂中的日常状态。

偌大的厂房内看不到工人身影,只听到整齐利落的机器声,智能移载定位台车在各自既定的线路上自由穿梭,与机器人无缝配合,完成一系列投料、传输、加工上下料、收料的动作。这里24小时运转,年中无休,无需照明。这是富士康的一家精密金属加工CNC安全环保无人工厂中的日常状态。

这家全球著名的“代工之王”,这几年一直没有停下转型的脚步。无人工厂、关灯工厂是郭台铭为富士康规划的长远目标。

数字化、自动化正席卷中国制造业。而整个智能制造体系的综合呈现,就在一个个车间里。

英国《经济学家》杂志称,“第三次工业革命”正在进行中,那就是制造业的数字革命。这里的“第三次”简单地说,是指工厂的“无人化”与“批量定制”。

智慧工厂遍地开花

1984年4月9日,世界上第一座实验用的无人工厂在日本筑波科学城建成,并开始进行试运转。按照日本产业机器人工业会常务理事米本完二的说法,正是从这一时期开始,机器人受到企业主的欢迎,经过短短的十几年,日本一跃成为机器人王国,机器人的产量和实际安装台数在国际上跃居首位。

30多年后,随着技术的进步以及人口红利的消减,利用自动化技术、机器人的智慧工厂在全球范围引发广泛关注,并开始逐渐普及。越来越多的人工智能被应用在生产领域,成为现代制造业的新生力量。

东北大学人工智能与机器人研究所所长赵殊颖将无人工厂定义为“全部生产活动由电子计算机进行控制,生产第一线配有机器人而无需配备工人的工厂”。

目前已经有一大批企业率先投入到智慧工厂的建设中,诸如西门子、博世、欧姆龙、施耐德、罗克韦尔等,包括国内的美的、富士康、格力、华为等制造企业纷纷踏入“智能化”转型的浪潮中。

2014年建成的中兴通讯西安工厂就以智能工厂为标准打造。投入2.6亿元, 建立起整套自动化生产线,包括21条自动化贴片线、6条自动化单板测试线,实现了全自动化。

在2016年中国国际工业博览会(下称“2016工博会”),中兴展出了其用于测试智能手机各个功能良率的自动化整机功能测试线MMI,对手机可见、可闻、可触以及感应外部环境感应期间等各个部分功能进行交互性检查。

 

(中兴自动化整机功能测试线MMI)

 

产线引入了协作机器人,实现紧凑型、柔性的自动化。而以前这样的测试则都是通过人工操作进行,难免出现误判。“以前这样一条产线至少需要18个工人,现在只要2名工人操作即可。”西安中兴通讯计划部部长李果保告诉本刊,这样一条自动化的测试线与以往人工检测相比,可以提高良率达90%。

家电企业美的集团也同样加速推进其家电生产工厂的智能化速度。去年6月,被誉为全球智能化率最高的空调外机生产线在美的武汉工厂投产。这条长130米的生产线,设有46台机器人,以及30名工人。从底盘、外壳装配,到外观包装等,共有约70余道工序。每隔18秒,便有一台空调外机下线。

这一生产线自动化率达到60%左右,连胶带封箱,捆包装带等工序,都由机器完成。另外,还有一套信息系统,把生产线上产生的数据,实时反映在中央监控室的屏幕上,在生产过程中便可消除差错,还可实现定制化生产。

在去年工博会期间,美的武汉工厂在现场整体展示了其从中央控制体系到车间自动化生产的整套智能工厂架构。

美的武汉空调工厂设备负责人刘趁伟向本刊介绍,“机器换人”让美的武汉工厂近年来再也没有出现季节性用工荒——2011年,企业月产50万台空调需要1.1万名工人,而截至2015年月产63万台,只需要4300人。5年间,工厂产能提升三成,人数却减少了7000人。智能制造改造升级后,预期生产效率提高30%以上,运营成本降低22%以上,产品研制周期缩短50%,产品不良品率降低20%以上,能源利用率提高10%以上,交付周期缩短50%。

美的集团自2015年正式启动“双智战略”,加快由传统家电制造商转变为智慧家居创造商的进程。在美的空调制造工厂的车间内,已经实现了设备互联、人机互联、品质透明化、人员透明化、物料透明化,也成为传统家电行业智能化改造的一个样本。

从自动化产线、设备互联、人机互联的少人化车间开始,中国制造业的“车间革命”在数字化、智能化的浪潮下,不断深入。从少人工厂,迈向无人工厂、关灯工厂,是智能制造的时代背景下,更大的“车间革命”。

 

迈向无人工厂

 

(截自富士康宣传片)

过去10年间,富士康利用中国廉价劳动力的优势得以快速长大。然而随着劳动力价格不断上涨,以及工人长时间从事重复、简单劳动而使健康、心理问题频发,原有模式难以为继。用机器人来提高自动化水平和生产效率,成为越来越多劳动密集型产业转型的新选择。

以制造竞争力提升为核心目标,精益运营为基础,布局自动化智能化核心技术突破,开创智能制造系统新格局,成为这几年来富士康布局的重点。

富士康掌门人郭台铭曾在一次对外演讲中表示,富士康目前已经有几座工厂可以做到“关灯”生产。据本刊记者了解,2012年富士康首创精密金属加工CNC安全环保无人工厂,截止2015年,已完成13个CNC无人工厂布建。工厂已实现从投料、传输、加工上下料、收料的全面物流连接化集成应用“机器人+智能移载定位台车”,实现与CNC机台智能交讯,实现快速取换料,达成设备群组的智能协作。整套系统通过运用物联网技术,实现全厂数据实时采集,实现了“软硬整合、虚实结合”的安全、高效、节能、弹性的CNC关灯工厂。

以富士康成都工厂为例,工厂导入机器人集成应用系统6000台/套,自动化智能制造率达到70%,工业4.0智能制造工厂29个,整体效率提升4倍。

在郭台铭看来,仅仅少人化车间远远不够。因为对于一座工厂来说,“车间内有10人与有1000人,所需要付出的照明成本是一样多”,而10人就需要耗费1000人的照明成本,显然十分浪费。而如果能将这10人省去,则照明就可全面关闭,所节省的电费将非常可观。

近几年,在不同的场合,郭台铭都在强调自动化的重要性,用他的话来说,把单调重复的工作交给机器人,这是中国制造业向世界发出的一个信号,中国要成为“制造业王国”,成败的关键在于把“人口红利”变为“头脑红利”。

“最终制造会从很大程度上转向自动化和机器人,未来,富士康的重点是研发、技术和电子商务。”郭台铭表示,富士康不会退出制造产业,但转型势在必行。

据悉,富士康正在开发新一代的自动化生产机器人。郭台铭表示,一旦公司突破关键技术的瓶颈,其建设百万自动化生产机器人的目标,不久应该可以实现。

目前,工业机器人在中国主要应用于汽车及零部件制造,电子、机械加工,模具生产等行业,参与的制造过程包括焊接、装配、搬运、打磨、抛光、注塑等。尽管产业规模还不足百亿元,但是国际机器人联合会预测,2014年中国将成为全球最大的机器人市场,到2015年国内工业机器人年供应量将超过20000台,保有量超13万台。随着中国制造业在“用工荒”和利润摊薄的重压之下谋求转型升级,未来10年工业机器人将迎来黄金发展期。

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