工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)秀案例丨歐姆龍智能工廠：多品種少產(chǎn)量型的生產(chǎn)系統(tǒng)
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自工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念提出以來，全球產(chǎn)業(yè)界積極開展應用實踐和探索，新一輪科技變革和業(yè)務創(chuàng)新蓬勃興起，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)逐漸發(fā)展為重要的智能基礎設施、先進的生產(chǎn)力和新型的經(jīng)濟形態(tài)。
自2016年6月起，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟面向成員單位及全社會啟動了先進應用案例征集工作，旨在尋找我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用和技術的最佳實踐，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實施部署提供示范和標桿。通過聯(lián)盟專家組的兩輪評審，2016年共評審出12個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)秀應用案例并匯編成冊，于2017工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)峰會上正式發(fā)布。
智能化生產(chǎn)領域案例五： 歐姆龍智能工廠：多品種少產(chǎn)量型的生產(chǎn)系統(tǒng)
歐姆龍的生產(chǎn)系統(tǒng)，是著眼于對生產(chǎn)數(shù)量及種類的有效平衡協(xié)調(diào)而演變而來的。本案例中的歐姆龍（上海）有限公司就是不斷追求多品種少產(chǎn)量產(chǎn)品的精益生產(chǎn)系統(tǒng)革新的代表。因此歐姆龍也愿意把多年積累的經(jīng)驗作為新的服務提供給國內(nèi)的制造業(yè)同行。
構(gòu)筑多品種少產(chǎn)量的生產(chǎn)系統(tǒng)，需要在生產(chǎn)設備和信息設備兩方面下功夫。其特點為，以生產(chǎn)平臺概念為基礎，通過信息平臺整合人與設備來組建的小型生產(chǎn)單元的低成本自動化方案（LCIA）。從而盡可能用當初少品種多產(chǎn)量的生產(chǎn)設備來滿足多品種少產(chǎn)量的產(chǎn)品要求，并且在生產(chǎn)中不間斷的對系統(tǒng)進行完善和小步升級，從而平衡內(nèi)部短期效益和長期對外競爭力的良性組合。
這里的生產(chǎn)平臺是指作為實際生產(chǎn)系統(tǒng)的插件/貼片安裝平臺和組裝平臺（ASSY）。與此對應的信息平臺的作用是個體動作間的有機關聯(lián)以及演變。除了有機的整合人機設備以及管理從元器件到出貨的生產(chǎn)過程，信息平臺的作用還包括通過（大）數(shù)據(jù)處理及時發(fā)現(xiàn)/預測每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)上發(fā)生的問題，最大限度的保證生產(chǎn)系統(tǒng)的高效及穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。
生產(chǎn)系統(tǒng)十年磨一劍，在顧客的復雜要求和價格下降壓力之中求得生存
【諸多挑戰(zhàn)面前的盈利擴大】
本次案例介紹的歐姆龍（上海）有限公司作為歐姆龍集團的海外研發(fā)生產(chǎn)基地之一，工廠原有作業(yè)人員2000人左右。經(jīng)過近十年的努力，在不增加員工數(shù)量的情況下，目前每年生產(chǎn)的產(chǎn)品種類可達22000多種，而且每種產(chǎn)品的產(chǎn)量不一，有的型號產(chǎn)品最少每年只生產(chǎn)幾十件。這種情況對生產(chǎn)的安排，對產(chǎn)品的質(zhì)量，成本及發(fā)貨期等的控制都是極大的挑戰(zhàn)。因此，我們從工廠開始的2005年底就開始了LCIA解決方案的計劃與實施，直至今日仍在繼續(xù)。
【三個五年計劃的執(zhí)行】
如圖1所示，項目按照五年計劃的格局總體分為三個階段：生產(chǎn)線的徹底的標準化，分階段的自動化，以及生產(chǎn)系統(tǒng)的智能化。項目開始于2006年，每個階段的時間跨度為五年，2006 – 2011 – 2016 – 20XX。現(xiàn)在正在向智能化以及柔性化的方向努力。具體階段概要如下表所示。另外，每一階段的具體實施細節(jié)也在圖表中說明。
圖1 項目的總體架構(gòu)以及時間段 項目實施概況 【項目總體架構(gòu)和主要內(nèi)容】 項目的總體架構(gòu)以及時間段在圖1已有涵蓋。根據(jù)上面提到的三個五年計劃，我們把在2006年開始的Stage1以及2011年開始的Stage2兩個階段中的工作和成績做一細化總結(jié)，同時對2016年已經(jīng)開始的Stage3開始的柔性生產(chǎn)改善也做一個概述。
圖2 生產(chǎn)平臺的構(gòu)筑
在說明圖2 之前，介紹一下歐姆龍上海工廠的開始背景。當時它是由三家獨立的歐姆龍工廠合并而成。所以，最初幾家部門由于歷史原因及不同的產(chǎn)品系列各自為政，從采購到設計以及生產(chǎn)管理沒有一個統(tǒng)一的考慮。因此，我們的第一步計劃是一步步通過標準化的制定執(zhí)行統(tǒng)籌規(guī)劃所有的人力物力資源，包括產(chǎn)品設計理念以及設備設計思想。
比如三個工廠的產(chǎn)品大都用到SMT操作，于是歐姆龍針對SMT做了基于標準設計的自動化考慮及實施。另外，在信息平臺方面，歐姆龍導入了MES的同時對產(chǎn)品批次跟蹤以及多種類作業(yè)支援方面做了很多更新。 圖3 U型組裝臺 在（大部分）SMT工序完成之后，全部產(chǎn)品所需物件會被送入圖3中的ASSY組裝平臺，也就是所稱的U型臺。每個U型臺將完成產(chǎn)品出廠前所需的全部組裝操作，包括與說明書一起的貼標封裝。 圖4 信息平臺的構(gòu)建
圖5 不同類型生產(chǎn)線的構(gòu)建
歐姆龍上海工廠的產(chǎn)品覆蓋多種少量和中種中量，所以對生產(chǎn)線的設計也作了不同的考慮。比如上圖中的安裝PF主要指電路板上的插件操作，因而針對不同的插件種類（形狀，尺寸）以及不同的訂單大小有不同特性的操作平臺。同樣的，在后期組裝線上我們也有從相對大產(chǎn)量的專用組裝平臺到柔性的混流平臺等選擇。
值得說明的是，所有這些操作及選擇都是基于Stage1之后的高度統(tǒng)一的標準化的結(jié)果。
圖6 決定LCA的升級思路
圖6說明了Stage2的執(zhí)行LCA改進時的決策邏輯，即利用有限的人力物力解決生產(chǎn)中的瓶頸需求。所以，如表中所示，對不同產(chǎn)品（縱向）生產(chǎn)所需要的不同工藝（橫向）做一列表，從而發(fā)現(xiàn)最通用的操作需求進而明確局部自動化的實現(xiàn)來達到最大的設備更新投入產(chǎn)出效果。需要再次強調(diào)的是，如果沒有之前的合理優(yōu)化的內(nèi)部標準化的努力，所有這些操作都無從談起。
以下兩圖（7/8）介紹的是生產(chǎn)系統(tǒng)的可視化平臺。通過歐姆龍自行研發(fā)的包括Timeline等等的可視化管理系統(tǒng)，從現(xiàn)場操作人員到生產(chǎn)管理人員都能夠清楚了解總零部件配備，操作程序更新提示到設備運行的所有相關信息，并且做到在不良事件發(fā)生之前就采取措施，讓生產(chǎn)效率最大化。
圖7 生產(chǎn)設備的可視化（TimeLine） 圖8 U型組裝臺的設計 經(jīng)過了近十年努力之后，歐姆龍上海工廠開始慢慢跨入智能化工程的改造階段，尤其把柔性生產(chǎn)作為一個努力方向。這個改造的目的歸根到底還是追求產(chǎn)品的成本和品質(zhì)生產(chǎn)效率，從而更好地滿足客戶及市場需求。 從以下兩圖（圖9/10）可以看出我們的實現(xiàn)目標，即所有的平臺比如管理平臺及硬件操作平臺包括機器人都被納入一個有機的整體。其中所有設備的實時監(jiān)控及相互協(xié)調(diào)，所有數(shù)據(jù)的管理及實時分析，所有人機之間部門之間的相互分工都被統(tǒng)一管理和及時優(yōu)化。圖11顯示的是圖10中的組裝生產(chǎn)線的系統(tǒng)舉例，也稱U字生產(chǎn)平臺。 圖9 柔性生產(chǎn)系統(tǒng)的示意圖 圖10 U型組裝臺與智能管理平臺 圖11 U字生產(chǎn)平臺
【企業(yè)短期效益與長遠效益的有機結(jié)合】
歐姆龍公司充分認識到生產(chǎn)系統(tǒng)自動化的目的在于兩個方面：短期內(nèi)提高企業(yè)內(nèi)部效益，長期內(nèi)提高對外競爭優(yōu)勢。所以，歐姆龍的方式不是一蹴而就，而是滴水穿石。力爭做到每次的人力物力財力投入都會在短期內(nèi)立竿見影地解決生產(chǎn)過程中的瓶頸問題，同時又與長期系統(tǒng)升級戰(zhàn)略相吻合。
十多年來，歐姆龍認為在完善自身生產(chǎn)系統(tǒng)中積累的經(jīng)驗也可以滿足很多中國本土制造業(yè)的切實要求。因此歐姆龍有意愿通過合作共贏使我們的成績能夠為更多的企業(yè)帶來實際效益。
項目創(chuàng)新點和實施效果 經(jīng)過十年的努力，歐姆龍上海工廠在不增加員工數(shù)量的情況下，目前每年生產(chǎn)的產(chǎn)品種類可達22000多種，而且每種產(chǎn)品的產(chǎn)量不一，有的型號產(chǎn)品最少只生產(chǎn)幾十件。之前在2010年當中國地區(qū)相應商品銷售價格下降50%時，實現(xiàn)了生產(chǎn)量的倍增和營收的大幅增長，固定費效率實現(xiàn)了翻番。時至今日，歐姆龍具備了更充分的實力來應對來自產(chǎn)品的質(zhì)量，成本，發(fā)貨期等等的挑戰(zhàn)，也為客戶提供了更有價值的服務。因此在2016年國內(nèi)工業(yè)自動化行業(yè)不很景氣的大環(huán)境下，歐姆龍上海工廠所對應的工控業(yè)務逆勢而上達到了超過以往的增長。
(審核編輯: 智匯小新)
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