浅析离散型制造企业智能制造方向及方法

摘  要：离散型制造企业推行智能制造的目的是利用新技术、新工艺、改善生产瓶颈、提升生产效率、保证产品质量、合理配置资源、降低劳动强度。充分利用现有资源，增加一定的投入成本，采用信息化手段将其整合优化，尽可能减少人为因素对企业执行过程的干扰，在数字化基础之上结合物联网使企业逐步迈入智能制造初级阶段，为企业后期发展提供竞争力发展方向。

关键词：制造企业;智能制造;离散型

中图分类号：TP278      文献标识码：A 文章编号：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  离散型制造企业生产现状及概述

本文以某重工企业为例，该企业属于离散型制造企业，生产以产品种类繁多、生产批量少为主要特点，基于这一特点衍生出一系列生产加工问题。例如：生产成本的扩大、生产效率提升困难、企业工艺人员工作强度增加、企业管理水平要求更高等。

在上述系列问题中，我们重点立足于加工零件种类繁多、生产批量较少这一主要特点，从生产工艺角度寻找共性，逐步改善。待该共性（车间某方面生产要素）满足一定条件后，综合利用现代工艺思想，采取数据统计分析、企业信息化管理等多种控制手段，提高企业生产加工效率，提升企业核心竞争力。

2  智能制造的目的及要求

“智能制造”概念可以做如下理解：立足于当前社会各类相关学科综合发展结果，引用借鉴其他学科相关知识，进而提高本学科水平，综合解决当前本学科面临的一系列管理控制、资源优化、效率提升、生产力解放等问题。

针对前述特点，离散型制造企业的共性是各种生产信息所构成的数据量巨大，并且相互之间关联因素相对较少。在智能化进程中，该企业目前面临的问题主要有：该类企业在实际生产中，因成本投入的限制，基础数据准确性、全面性欠缺，缺乏专业的统计与归纳;尽管企业生产发展已经很多年，但其实际管理或者制造水平提升有限，在借鉴其他技术手段后，需要消耗大量的人力物力。对生产数据查遗补漏，需要对原有数据进行整理汇总，期间还会存在部分数据当前已无法判定其合理性的情况，即回过头解决历史遗留问题。需要说明的是，该处所谓的数据包含单个零件详细准确的加工工艺信息、企业制造装备性能参数、零件对应的三维模型和质量信息等。

要实现国家智能制造2025总体规划要求，对企业而言，需要准备的工作内容繁杂，投入巨大，企业却对产出的增加并没有明确的信心。对于制造业而言，尤其是离散型企业，要达到智能制造需求，目前企业自身制造设备、制造工艺、管理水平、人员技能等方面与要求差距较大。

针对离散型制造企业，推行智能制造的目的是利用新技术、新工艺，改善生产瓶颈、提升企业生产效率、保证企业产品质量、合理配置资源、降低勞动强度。

3  离散型制造企业智能制造的方向及方法

基于该重工企业的生产特点，结合现阶段智能制造要求，要实现离散型企业智能制造，使二者有机结合是当前企业推行智能制造项目的主要方式。离散型制造企业可重点从两个方向发展：

（1）集中企业优势，如企业自身典型零件工艺划分或者生产车间关键设备布置、企业所处行业特色等，结合先进信息化管理手段及工业物联网技术，对企业产品设计、生产、销售、售后整个生命周期进行数字化管理，并对管理过程产生的数据信息利用大数据手段进行统计分析，从而有针对性地改进管理方案，集中优势要素开展试点，逐步扩大，逐步完成企业智能化进程。该方向优点是企业投入成本低、推广执行风险较低、执行过程能够及时调整完善整体规划;缺点是智能化实施推广较慢，存在以点概面现象。如：各省市报批的智能制造项目试点中，较多的是集合优势资源形成智能生产线，为企业提供发展方向及动能。

（2）与院校及科研机构合作，以理论与实践相结合，利用最新科技成果及先进制造技术，建设新厂区，通过工业互联网，利用编码技术，把生产订单、生产加工信息、生产加工设备、工业机器人、智能物流设备、产品质量数据进行串联，并通过图标形式展现。以被动适应与主动逼迫相结合的方式，快速推进企业智能化进程。该方向优势在于快速推广实施智能化，提升企业整体管理思维和制造工艺水平;不足之处在于方案激进、投入成本高、对企业人员企业素养“拔苗助长”、上层管理无法及时跟进，易致使项目走样，达不到预期效果。如：三一重工“18”号厂房，基于数字化概念，采用仿真验证，产学研相结合，联手先进设备制造商，系统应用集成商和生产使用单位，将传统制造业从人工作业、机械作业、单点的自动化向集成的自动化、数控化、智能化设备作业转变，提升制造水平，加快转型升级。

立足于企业自身生产痛点，引入新技术、新工艺，通过合理的工艺布局，利用信息化系统，提升企业管理水平和生产效率，为企业创造更高的效益，这便是该企业离散型制造与智能制造的契合点。在此基础上，采用现代管理思维，先进生产技术，以数字化与信息手段相结合，最终企业投入得到明确的回报，并且对未来的生产趋势有了一定程度的了解，使企业未来规划更合理，生产目标更加明确，从而提升企业发展速度，增强核心竞争力。

明確行业的生产加工特点，熟悉生产过程瓶颈，从点到面、逐层推进，在推行智能制造的过程中，梳理存在的问题，为后期全面推广奠定基础。在推进的同时，作为企业管理者应具备超前的思维和明确的方向，避免项目成样板工程。

4  离散型制造企业发展趋势

结合当前机械制造企业发展趋势，行业细分及专业化趋势愈来愈明显。从该方向出发，未来发展基本围绕以下两个模式。

（1）设计研究+采购组装+部分个性化方案（简称：设计规划型企业），如图1所示。

（2）底层加工细分+专业化、小型化+配套（简称：专业配套型企业），如图2所示。

通过对上述两种企业发展方向模式分析，所对应的智能制造方向侧重点也有所不同。

针对设计规划性企业，重点在于设计信息及相关数据的归纳整理，在设计研发阶段，通过借鉴已有产品信息知识，从源头尽量降低浪费，保证效率，从而完成整个产品的研发生产。

专业配套型企业从性质就决定了其生产模式为单一批量化，在此生产模式下，重点内容在于生产细节的控制及生产数据的提取，并对生产数据进行归纳整理，建立企业制造知识库，完成量变到质变的过程，也即企业从发展至成熟的过程。

5  基于离散型企业发展趋势推广智能制造的若干设想

5.1  从生产要素“人、机、料、法、环”逐项确定

“人、机、料、法、环”是全面质量管理理论中五个影响产品质量的主要因素的简称。

“人”为因素是生产管理过程中最大的难点，性格不同的人、其对待工作的态度、对生产进度的掌控、对产品质量的理解均不同，致使同样的方法，不同的人，生产效率及质量保证不一样。人在生产经营活动中属于联结、组织、实施角色，不同角色的定位与执行力影响企业生产过程的顺利与否。鉴于“人”因素在生产过程中的不稳定性，采用工业机器人取代部分简单重复生产动作，实现“人”的智能化。

“机”是指生产过程所用的工具，包括生产加工设备、物流运输设备、辅助制造设备，它是正常经营活动的基础。先进、高效的设备，可以缩短生产周期，提高生产效率，为企业创造更高的价值。现代化设备均可以通过工业互联网技术，对设备生产过程及生产状态、生产负荷实施监控，并对其进行科学管理使用及维护保养，从而实现“机”的智能化。

“料”是指物料，包括生产过程所用的原材料、原材料的尺寸精度、半成品的质量、半成品的尺寸精度、材料的配置及库存管理等内容。采用先进标识技术，通过工业信息化软件的管理，对材料进行严格的过程控制，为产品开发及工艺设计、生产计划提供准确有效的支撑，进而达到“料”的智能化。

“法”即生产过程的指导，包括生产加工先后顺序、所使用的方式方法等内容，其以多变、有序为主要特点。利用计算机工艺辅助管理系统，结合典型工艺及生产现场反馈信息，建立企业生产工艺知识库，以此为依据，实现工艺方案智能化制定，即完成“法”的智能化进程。

“环”即周边环境，但不仅限于物理环境，属于系统性概念，在周边环境基础上增加质量体系部分内容，如制造体系的搭建、工艺文件的完整度、作业指导书的可指导性等。处于优良状态下的“环”易使处于生产环节的所有人员始终处于舒畅、顺心的工作状况，尽可能减少人为因素对生产经营活动的干扰。“环”要求首尾相接，立足于企业生产经营，“环”可以从产品生命周期出发，也可以从某一部门工作内容出发，各部门工作内容相互交流形成“环”;同时从企业质量管理体系出发，“环”使得企业生产经营活动更规范。“环”的完善及实施促进智能化的发展。

结合“人、机、料、法、环”五大生产要素，从企业生产加工出发，逐条核对，寻找问题，解决问题，逐步推进企业智能化发展。

5.2  投入及产出助力智能化思维

在制造行业生产过程中，投入与产出在一定范围内为正比关系，即投入越高，产出一定增加。针对关键零件，提高产出的必要方式即增加生产投入，投入可以包括人力、物力等。

增加投入、提高产出的过程中，体现的是生产效率的增加。现代生产经营活动已经完全抛弃通过增加人工数量和细分加工过程来提高企业生产效率的方式。尤其在离散型制造企业，降低人工成本，增加设备的柔性化程度、工艺装备的通用性等内容已成为提高生产效率的主要方向。例如：增加数控加工中心柔性及数量，拉长该设备加工工艺链，单人操作两至三台设备，既合理利用人力资源，提高人工人收入，同时有效保证产出及质量，减少人为因素的影响。而在效率提升的过程中，我们必不可少地采用先进的工艺手段，高效的管理方案，从而促进企业发展，发展过程中逐步加速企业智能化进程。

5.3  实现智能化进程最佳的方式方法

最佳的方式方法，即天时、地利、人和。例如，该重工企业所生产的装备出厂时，始终有一道关键流程，即整机调试。而整机调试的目的是尽量消除制造过程中的不良因素，使整机处于相对完美的状态。由此可见，基于目前条件一步而成是不现实的，这就需要确定企业实施智能化进程最佳的方式及方法。

最佳的方式方法必须满足以下条件：立足现状，合理利用现有条件，在操作人员易于接受及执行的前提下，简单易行。以最小的代价获取最大的收益是永恒的目标，但在实际生产过程中，受限制条件繁多的影响，增加投入获得产出易于操作执行。最佳的方式方法可从以下几方面着手：

（1）加强生产过程控制：采用视频监控、设备状态管理、加工参数固化手段，细分每道工序加工过程，并对单一过程结果进行测量分析，避免问题转移至下道工序，减少浪费。例如：采用工装夹具生产某一零件时，工装夹具的校正精度控制是间接保证零件加工精度的主要手段;

（2）采用新工艺方法：企业应该积极探索新工艺方法的应用，并反馈至设计部门，从源头设计时考虑加工因素，有助于设计优化。例如：采用激光切割，对于异形板材加工效率可以提升数倍，且切割精度得到有效控制;

（3）精细化管理：生产细节既是企业质量的保证，同时也是企业品牌效应的积累。在生产加工过程中，细节控制对于最终精度的保证尤为重要。例如：加工过程中产生的废料管理、刀具使用及磨损管理等。目前国内有许多厂家针对刀具管理进行深入研究，基于数字化管理，同企业生产工艺相结合，基于特定设备，对刀具进行全生命周期管理;

（4）零件设计过程中提升加工工艺性：优秀的设计工程师必须具备高超的工艺知识，在满足设计要求后，将工艺性要求嫁接于设计过程，最终零件的加工易于操作，同时过程简洁可控。

6  结  论

智能制造的推广对于企业来讲，重点在于量力而行，适合为止。企业要生存壮大，对于离散型加工企业更加困难。企业的管理水平、领导决策执行力、制造装备的优化更新、技术人员的更新换代这些方面都需要重点关注，并制定相应的风险防范策略。

智能制造对于企业而言，是前进发展的试验田。它既是企业现有水平的总结与展示，也是企业下一步规划的基础。而合理利用现有资源，采用信息化手段将其整合优化，尽可能减少人为因素对企业执行过程的干扰，企业逐步迈入智能制造阶段，可以为后期发展提供有力的竞争优势。

参考文献：

[1] 王健，谢小军.工业智能制造发展现状及对策研究——以江苏省东台市为例 [J].现代工业经济和信息化，2018，8（16）：5-7.

[2] 王毅.中国企业智能制造核心技术能力——未来的持续竞争优势之源 [J].清华管理评论，2018（12）：92-99.

作者简介：杨彦明（1987.04-），男，漢族，甘肃永昌人，中级职称，本科，研究方向：液压挖掘机及应急救援特种车辆加工工艺方案、机械制造加工工艺、非标工装夹具设计生产、智能制造。