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理性看待玻璃深加工的“工业4.0”
2016-08-28 10:20:35 来源:未知 作者: 【 】 评论:0

        《中国制造2025》、工业4.0概念为玻璃深加工行业带来了新的热点。在今年召开的第27届国际玻璃展会上,笔者看到了许多新的概念和目前流行的4.0元素,如数据上传云端的钢化设备、整套设备连线的智能工厂解决方案、自动分片系统、半成品仓储BUFFER的应用、MES系统以及功能更加强大的ERP,总之热闹非凡。深加工工厂在这场轰轰烈烈的信息化互联网+大潮中如何面对和选择,将是每位企业经营者值得冷静思考的问题。
  
  明确目标
  
  企业存在的价值就是提供解决方案和为用户创造价值。对于用户来说,产品是用人工装配,还是机器人装配的,只要质量标准是一致的,就价值而言没有任何区别。工业4.0虽然在某种程度上,是希望低成本,实现自动化和个性化生产,但是实现工业4.0本身则是一笔耗资巨大的工程。对于玻璃深加工工厂来说,在向工业4.0努力的进程中,应明确为什么要做,怎样做,做到什么程度。企业最好事先思考应该提升哪方面的能力,应该有所重点,平衡投资。最好的方法是一步一步走,步步为营,比如优化生产工序、ERP、MES系统、数据整合、数据联通。这些问题的解决并非一蹴而就,有所侧重去实施,效果会更加理想。
  
  首先,选择建设一家数字化工厂前,就一定要论证项目的必要性。对于玻璃深加工工厂来说,利用各种先进的自动化、智能化设备,灵活的智能仓储,柔性生产手段,ERP系统,MES系统来提高产品质量,降低生产成本,缩短交货期,在提升用户满意度的同时,必须要为企业自身创造价值,以达到双赢的目的。在项目初期更要参与工厂设计,将工艺路线明确。在项目建设完成后还会遇到新的挑战,因为工作方式的不同会导致与传统理念发生冲突,要敢于面对,尽快适应。
  
  其次,应明确工厂未来的产品类型,公司定位是什么,未来以什么产品为主导。客户不同,产品结构不同。对于民建窗来说,玻璃相对面积小,玻璃厚度也相对薄;而公建项目则大部分面积较大,玻璃较厚,且夹层和异形玻璃占比大。根据所生产产品的不同会针对性地购买适合的设备,这已经是工厂的标准流程了,但如果采用系统连线的方式,就要考虑得更为清晰。
  
  例如,工厂如果以生产门窗玻璃为主,同时可以兼顾生产一些幕墙玻璃,玻璃尺寸90%以上在3500mm×2400mm之内,将关键设备选定,大致计算一下设备产能,基本匹配就可以了。但如果希望上全线系统,设备全部连线,则必须充分考虑用到TOC(Theoryofconstraints)瓶颈理论。
  
  系统的节拍和BUFFER的应用
  
  TOC把主生产计划(MPS)比喻成“鼓”,根据瓶颈资源和能力约束资源(Capacity Constraint Resources,CCR)的可用能力来确定企业的最大物流量,作为约束全局的“鼓点”。鼓点相当于指挥生产的节拍;在所有瓶颈和总装工序前要保留物料储备缓冲,以保证充分利用瓶颈资源,实现最大的有效产出。必须按照瓶颈工序的物流量来控制瓶颈工序前道工序的物料投放量。换句话说,头道工序和其它需要控制的工作中心如同用一根传递信息的绳子牵住的队伍,按同一节拍,控制住制品流量,以保持在均衡的物料流动条件下进行生产。
  
  最早的连线方式为切割和磨边工序直接连线,这样做的最大好处是切割的下片工和磨边的上片工为同一组人员,节约了人力成本。但当切割速度和磨边速度不匹配时,虽然人力成本降低了,但可能受限于磨边速度,整体切磨产量却降低了。所以市面上最多见的是切割机与倒棱机(立式或卧式)的连线方式,生产大多为8mm厚度以下的产品。原因很明显,倒棱机可以根据不同的玻璃尺寸适应性工作,节拍基本和切割机合拍,且供应商之间没有软件相连,实施简单。但这种磨边质量只适合于门窗且相对较薄的玻璃。
  
  而大部分用户所要求的玻璃边部质量还是需要精磨的,所以双边磨边机是必要的。这就会导致一个矛盾的出现。在切割时,我们需要将不同用户的大大小小不同尺寸、同一厚度的玻璃放在一起进行优化,以提高原片的出材率。但磨边时我们要将尺寸规整的玻璃放到一起操作以减少磨边机的调整,提高磨边效率。这样就会产生矛盾,所以在没有进行设备连线时,我们按各自原则操作,只是在切割时将玻璃依据分架软件形成的看板,在下片时进行分片,并形成半成品储备。
  
  如果希望将切割机和双边磨边机通过系统连线时,那就必然会用到玻璃半成品仓储系统,俗称BUFFER。BUFFER的存在不仅解决了切割机和磨边机节拍不统一的缺点,还可以通过软件的设计使其发挥更大的作用。
  
  如事先定义好切割的玻璃要求双边磨边,在玻璃入库时入库机器人将按仓储管理原则(如先进先出)将同一尺寸玻璃分配到相邻的区域。在磨边机开始工作时,出库机器人将尺寸同一的玻璃出库,传输给双边磨边机,这样明显减少了磨边机尺寸调整的频率,提高了磨边效率。
  
  同样,如果工厂在生产过程中长期生产使用四边磨倒棱机(客户接受),那BUFFER的进出片的原则就是以钢化炉上片所能装载的最大量为原则,同时验证最大片和最小片的尺寸差来保证钢化质量。我们还可以在BUFFER出片段增加任何对于工厂有利的设备,如立式加工中心等。在出片机给双边磨边机送片的间隙同时给加工中心送片。由于加工中心的加工节拍很慢,所以只要通过科学的设计,BUFFER的采用将为工厂带来极大的收益,可以取代了多个工序的上片工,且减少了搬运倒片的各种麻烦。
  
  BUFFER具有中间仓库的功能,但如果仅仅将其当成仓库来用,就是大材小用。且使用不好,这个仓库很快就会被玻璃填塞满。BUFFER只是一个小型水库,通过它可以控制上下序的节拍,使其统一。但是当水库的蓄水量达到容量的80%时,就是一个很危险的水平了。BUFFER的使用精髓是流动性,就像整流器一样,杂乱的信号通过它迅速流转,输出标准信号。
  
  如果利用多个BUFFER,则可以依据不同的使用原则分别按各工序的核心要素来控制工序的生产,如果中空前增加BUFFER,那么BUFFER的进出片就可以按照在生产计划设定好的原则执行。首先是配片原则,其次是装箱原则,或是客户提出的特殊发货原则等,只要在计划阶段进行了指令的设计,就可以灵活的进行各种柔性操作。
  
  如果出于成本的考虑,中空线之前没有增加BUFFER,而且需要钢化后的玻璃要成对,那么就可以利用钢化工序前的BUFFER,可能会牺牲一部分的钢化装载率,只要计划阶段将原则定义好了,系统基本可以满足所有的生产需求。
  
  取片系统的优化
  
  原片取片系统,无论是自动龙门取片系统还是其他厂家的整架取片系统,都有各自的优缺点。玻璃传统的翻转取片台可以稳定、高效的运行,结构简单,维护费用低。但当玻璃版型变化多,或紧急补片时则反应较慢,而自动龙门取片系统应用起来会更加灵活,但优化后如大量使用同一版型原片时,自动龙门取片系统使用起来则有些浪费。如果可以综合一下,将是一种更理想的方式,当然,灵活的工艺流程设计,就意味着设计更复杂的生产理软件。
  
  制造执行系统和ERP的关系
  
  MES(制造执行系统)是对ERP计划的一种监控和反馈,MES其实是ERP业务管理在生产现场的细化,ERP是业务管理级的系统,而MES是现场作业级的系统。
  
  ERP是一个对企业资源进行有效共享与利用的系统。通过信息系统对信息进行充分整理、有效传递,使企业的资源在购、存、产、销、人、财、物等各个方面能够得到合理地配置与利用,从而实现企业经营效率的提高。
  
  很多MES管理软件都会与工业设备,通过工控技术进行实时数据采集,再上传给ERP系统进行业务状态改变和业务指令处理。进行旧工厂升级或新工厂建设时,一定要将生产执行系统(MES)处于ERP的管控之下,再优秀的MES系统也不能脱离工厂的ERP控制,因为两者的侧重点不同。
  
  笔者当初在做系统运行时,深刻感受到了这一点。无论再优秀的MES系统,也不能实现ERP的全部功能。总会有特殊订单,如异形,或部分外协订单等,脱离生产系统的管控。所以无论采用多么先进的生产管理系统,当工厂从接收销售订单后,应首先进入ERP的管控,适合于系统生产的订单由系统接管,而特殊订单可以按传统模式操作,一直流转到产成品的收发存。当然最好的方式是MES系统供应商与ERP供应商可以合作为工厂设计流程。
  
  人员的选择和培训
  
  在构建一个数字化工厂的过程中,会遇到许多的挑战。所以要求从业人员具有创新精神和较强的综合能力。随着数字化生产,熟练工种逐渐减少,能动性岗位会变多,所以具有创新意识和能动性的人,才可以迅速适应并创造价值。
  
  目前企业使用的人,都是玻璃深加工行业工作过很长时间的人,对于传统企业运作方法已经很熟悉。但新变革下,需要大量复合型人才,而这些复合知识、技能和经验是在工作中不断积累的,企业需要加大对于员工的培训力度,使得他们尽快适应新的生产模式。生产经理的主要精力将放在自我学习和培训员工上。
  
  毕竟要实现工业4.0,靠的正是每一个人的努力,团队合作,以及整个社会的相互协作。

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Tags:理性 看待 玻璃 深加工 工业 4.0 责任编辑:XZ003
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