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洪暹國:實施智能制造 提升農(nóng)機行業(yè)制造水平
為補足短板,鼓勵創(chuàng)新,為行業(yè)發(fā)展注入新的能量,實現(xiàn)由制造大國到制造強國的跨越,近年來我國積極推進實施智能制造,特別是日前國務(wù)院印發(fā)的《中國制造2025》,不僅將智能制造定位為中國制造的主攻方向,更將農(nóng)機裝備等十大領(lǐng)域作為大力推動的重點實施突破發(fā)展,從而為提升農(nóng)機行業(yè)制造水平,促進農(nóng)機工業(yè)又好又快的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。
實施智能制造的背景
現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)歷了機械化、電氣化革命,未來的第三次工業(yè)革命必然是以機、電、信息相結(jié)合的智能化制造革命。
從兩化融合到數(shù)字化制造,甚至智慧工廠、工業(yè)4.0,都是當(dāng)今工廠發(fā)展的潮流和趨勢,相互之間有著共同的核心理念:信息化數(shù)字化貫通各個環(huán)節(jié),打破了產(chǎn)品設(shè)計和制造之間的“鴻溝”,實現(xiàn)產(chǎn)品生命周期中的設(shè)計、制造、裝配、物流等各個方面的功能,降低設(shè)計到生產(chǎn)制造之間的不確定性,從而縮短產(chǎn)品設(shè)計到生產(chǎn)轉(zhuǎn)化的時間,并且提高產(chǎn)品的可靠性與成功率。數(shù)字智造是現(xiàn)代工廠信息化發(fā)展的另一個新階段,更是智慧工廠的高度概括。除了信息化數(shù)字化的生產(chǎn),數(shù)字智造更進一步強調(diào)設(shè)備與設(shè)備之間的智能感應(yīng),實現(xiàn)自動分析、推理、決策、控制的功能。數(shù)字化與智能化的制造技術(shù)成為“第三次工業(yè)革命”的核心技術(shù)。
作為數(shù)字化與智能化制造的關(guān)鍵技術(shù)之一,數(shù)字化工廠是現(xiàn)代工業(yè)化與信息化融合的應(yīng)用體現(xiàn),也是實現(xiàn)智能化制造的必經(jīng)之路。數(shù)字化工廠借助于信息化和數(shù)字化技術(shù),通過集成、仿真、分析、控制等手段,可為制造工廠的生產(chǎn)全過程提供全面管控的一種整體解決方案。
目前中國企業(yè)智能化水平參差不齊,僅有10%左右的大企業(yè)智能制造水平較高,在規(guī)模以上的工業(yè)企業(yè)中,生產(chǎn)線上數(shù)控裝備比重達到30%。而根據(jù)德勤與中國機械工業(yè)聯(lián)合會2013年調(diào)研200家制造企業(yè)所發(fā)布的首份中國智造現(xiàn)狀及前景報告顯示,中國智能制造處于初級發(fā)展階段,同樣也是大部分處于研發(fā)階段,僅16%的企業(yè)進入智能制造應(yīng)用階段。作為裝備制造重要組成部分的農(nóng)機領(lǐng)域,受發(fā)展條件和企業(yè)盈利能力制約,這個數(shù)字更低。面對新的發(fā)展條件和競爭壓力,智能制造和數(shù)字化制造的發(fā)展將成為農(nóng)機企業(yè)實現(xiàn)強國制造的重要引擎。
實施智能制造的主要內(nèi)容
農(nóng)機行業(yè)要以國家推動智能制造試點專項行動為契機,在農(nóng)機典型骨干企業(yè)內(nèi),組織開展數(shù)字化車間試點示范項目建設(shè),推進農(nóng)機企業(yè)生產(chǎn)裝備智能化升級、工藝流程改造、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共享等試點應(yīng)用。
依托一批國內(nèi)外優(yōu)秀工廠設(shè)計團隊,構(gòu)建智能化制造裝備數(shù)據(jù)庫,選擇若干重點行業(yè)、重點企業(yè)和重點產(chǎn)品,從工廠整體規(guī)劃著手,通過對生產(chǎn)線的構(gòu)成、工藝布置、設(shè)備和工裝等的全面分析,并且充分考慮現(xiàn)有產(chǎn)品和新產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)變化趨勢,找出影響生產(chǎn)節(jié)拍的主要因素,從而對新規(guī)劃的廠房或原有廠房進行改進,使之更符合生產(chǎn)需要。
首先,要構(gòu)建企業(yè)數(shù)據(jù)庫,建立農(nóng)機產(chǎn)品模型、資源模型(制造設(shè)備、原材料、能源、工夾具、生產(chǎn)人員和制造環(huán)境等)、工藝模型(工藝規(guī)則、制造路線等)以及生產(chǎn)管理模型(系統(tǒng)的限制和約束關(guān)系),并構(gòu)建起產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫和產(chǎn)品樹。
其次,做好產(chǎn)品工藝路線構(gòu)建和優(yōu)化,將重點放在加工裝配順序、資源和布局優(yōu)化、生產(chǎn)線平衡和人機工程仿真上,從而為實現(xiàn)數(shù)字化制造奠定扎實基礎(chǔ)。
再其次,在上述工作基礎(chǔ)上,優(yōu)化生產(chǎn)制造系統(tǒng)的布局和配置,將前期構(gòu)建好的生產(chǎn)設(shè)備資源模型添加到生產(chǎn)線指定工位中,并檢查生產(chǎn)線物流通道與物料空間是否有干涉,從而科學(xué)分配資源和優(yōu)化工廠(車間)布局,實現(xiàn)數(shù)字制造車間的有效運行。
實施智能制造主要目標(biāo)
實施智能制造的總體目標(biāo)是:通過數(shù)字化或智能化農(nóng)機化工廠的設(shè)計更新,更好、更快地規(guī)劃高效的生產(chǎn)線及進行老生產(chǎn)線改造,縮短新產(chǎn)品的上市周期,減少新產(chǎn)品的開發(fā)成本和風(fēng)險,優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計以利于加工,優(yōu)化生產(chǎn)線配置和布局,減少生產(chǎn)線準(zhǔn)備和停機時間,增加生產(chǎn)線設(shè)備生產(chǎn)力,大大提高生產(chǎn)率,改善工人的勞動環(huán)境,提高產(chǎn)品質(zhì)量。
實施智能制造的具體目標(biāo)為:農(nóng)機企業(yè)引進數(shù)字化制造技術(shù)和裝備,采用數(shù)字化工廠技術(shù),根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)情況實現(xiàn)混流生產(chǎn),即以產(chǎn)品品種、產(chǎn)量、工時、設(shè)備負荷全面均衡為前提,工藝流程和生產(chǎn)作業(yè)方法基本相同的若干個產(chǎn)品品種,在同一條生產(chǎn)線上,科學(xué)地編排生產(chǎn)順序,實行有節(jié)奏、按比例地混合連續(xù)流水生產(chǎn),通過上述改造,使企業(yè)縮短20%的產(chǎn)品上市時間;減少65%的設(shè)計修改;減少40%的生產(chǎn)工藝規(guī)劃時間;提高15%的產(chǎn)能;降低10%的生產(chǎn)費用,降低20%的運營成本,產(chǎn)品不良率降低10%,能源利用率提高4%。
實施方案、資金來源與保障措施
在農(nóng)機行業(yè)實施智能制造的方案、投資及資金來源是:按每年10個農(nóng)機骨干企業(yè)實施智能制造為試點,由國家每年給予一定的資金予以扶持,地方同步進行配套。主要資金來源考慮如下:國家智能制造專項資金、國家創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)發(fā)展引導(dǎo)基金、國家產(chǎn)業(yè)振興和技術(shù)改造專項資金。
在農(nóng)機行業(yè)實施智能制造的政策保障措施是:國家投資主管部門落實領(lǐng)導(dǎo)責(zé)任;加強行業(yè)協(xié)會的組織和引導(dǎo);提高專業(yè)化智能制造、設(shè)計機構(gòu)的能力和水平;大力推進智能制造、設(shè)計人才隊伍建設(shè);強化示范效應(yīng),加強交流,逐步推廣。
2015年智能制造專項實施情況
為了加快推動智能制造發(fā)展,落實《中國制造2025》加快制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級,打造信息化背景下的制造業(yè)新優(yōu)勢,2015年工業(yè)和信息化部、財政部啟動了“智能制造專項”,包括農(nóng)業(yè)機械行業(yè)等九大領(lǐng)域進入“專項”支持范圍。
2015年智能制造專項重點支持智能制造綜合標(biāo)準(zhǔn)化試驗驗證及典型領(lǐng)域智能工廠/數(shù)字化車間集成創(chuàng)新。通過建立綜合標(biāo)準(zhǔn)化試驗驗證體系,同時通過解決新型傳感器、工業(yè)控制系統(tǒng)、機器人、3D打印等智能制造裝備(裝置)自主安全可控,智能制造裝備(裝置)在智能成套生產(chǎn)線的集成創(chuàng)新,以及智能成套生產(chǎn)線在智能工廠/數(shù)字化車間的應(yīng)用創(chuàng)新,實現(xiàn)在典型制造領(lǐng)域企業(yè)運營成本和產(chǎn)品不良品率大幅降低,產(chǎn)品研制周期明顯縮短,工廠能源利用率及生產(chǎn)效率大幅提升。
據(jù)悉,2015年專項支持的主要內(nèi)容:一是智能制造綜合標(biāo)準(zhǔn)化試驗驗證,二是智能工廠/數(shù)字化車間集成創(chuàng)新。重點支持新一代信息產(chǎn)品、高檔數(shù)控機床和機器人、航空裝備、海洋工程裝備與高技術(shù)船舶、先進軌道交通、節(jié)能與新能源汽車、電力裝備、新材料、農(nóng)業(yè)機械等9類流程及離散制造領(lǐng)域開展智能工廠/數(shù)字化車間系統(tǒng)集成創(chuàng)新與自主安全可控發(fā)展。
2015年專項支持的方式是:“智能制造專項”由財政部、工業(yè)和信息化部聯(lián)合組織實施。項目申報完成后,財政部、工業(yè)和信息化部組織專家聯(lián)合審議及核查,并由兩部委聯(lián)合發(fā)文予以確認。智能工廠/數(shù)字化車間類項目、綜合標(biāo)準(zhǔn)化試驗驗證系統(tǒng)類項目按總投資的一定比例給予財政獎勵和后補助。
農(nóng)業(yè)機械智能制造新模式的實施內(nèi)容是:支持基于大中型拖拉機、收獲機械、大型農(nóng)機具及關(guān)鍵零部件智能制造新模式,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品設(shè)計、加工、檢測、裝配的全流程智能化。生產(chǎn)效率提高50%以上,產(chǎn)品不良品率降低10%以上,能源利用率提高40%以上,運營成本降低20%以上,產(chǎn)品研制周期降低20%以上。產(chǎn)品設(shè)計的數(shù)字化率達到80%以上、制造過程的數(shù)控化率達到80%以上、形成完善的設(shè)計與生產(chǎn)的數(shù)據(jù)平臺、實現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)在線監(jiān)控與測量、建立具有行業(yè)及企業(yè)特點的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。實現(xiàn)農(nóng)機企業(yè)的設(shè)計、生產(chǎn)和控制與ERP、MES的智能整合。通過RFID和光感倉儲和物流設(shè)備實現(xiàn)生產(chǎn)和物流的一體化。申請2項以上專利、登記5項以上軟件著作權(quán)、形成3項以上企業(yè)/行業(yè)/國家標(biāo)準(zhǔn)草案。
受到支持的安全可控的智能制造手段包括:自動柔性生產(chǎn)線,高檔數(shù)控機械加工系統(tǒng),現(xiàn)代化涂裝生產(chǎn)線,智能化物流系統(tǒng),焊接機器人系統(tǒng)及專用智能工裝夾具,MES/ERP管理系統(tǒng),自動引導(dǎo)小車,數(shù)字化測量檢驗設(shè)備等。
農(nóng)機行業(yè)申報獲得支持項目的情況是:2015年共有17家農(nóng)機制造企業(yè)申報了智能制造專項,經(jīng)過初審和專家評審,利歐股份等6家農(nóng)機企業(yè)獲得了專項支持。
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