工業(yè)機(jī)器人崛起!未來工廠會怎樣一副場景?未來工廠是一種設(shè)想，是指制造商應(yīng)通過改進(jìn)工廠結(jié)構(gòu)、工廠數(shù)字化和工廠流程，來提高生產(chǎn)效率。我們將針對每個元素展開討論，并提供范例來說明領(lǐng)先的汽車供應(yīng)商和整車廠正在如何測試這些新概念。未來工廠是一種設(shè)想，制造商將能通過在整個價(jià)值鏈中應(yīng)用新的設(shè)計(jì)原則、數(shù)字技術(shù)和集成流程來提高生產(chǎn)效率。這些步驟將能把總加工成本最多降低40%，靈活性、質(zhì)量、速度和安全也將進(jìn)一步得到提升。要把夢想變成現(xiàn)實(shí)，企業(yè)必須解決與三大驅(qū)動力相關(guān)的問題：戰(zhàn)略和領(lǐng)導(dǎo)力、員工技能、信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施。

制造商對數(shù)字技術(shù)的使用越來越廣泛。在汽車行業(yè)受訪者中，有70%表示工廠數(shù)字化將在2030年變得更加重要，13%的人認(rèn)為今天它已經(jīng)非常重要。很多公司都在引入更智能的自動化生產(chǎn)，利用各種方法提高效率。進(jìn)行去中心化生產(chǎn)指導(dǎo)。很多公司已開始使用先進(jìn)技術(shù)在工件、機(jī)器和員工之間進(jìn)行通信，從而創(chuàng)造出自主生產(chǎn)流程。博世正在開發(fā)一種能夠檢測它們位置的工具。根據(jù)工具的位置以及其收到的有關(guān)工件確切位置的信息，這種工具將會自動加載相應(yīng)程序，執(zhí)行特定操作。比如，螺絲刀會調(diào)整自己的扭矩來擰緊特定工件上的螺釘。

進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析。制造商正在使用應(yīng)用程序來自動分析大量的數(shù)據(jù)。在位于德國下圖爾克海姆的工廠，奔馳已在使用預(yù)測分析來檢測600多項(xiàng)質(zhì)量影響參數(shù)，生產(chǎn)完美的氣缸蓋。

工業(yè)機(jī)器人崛起!未來工廠會怎樣一副場景?對于這種一體化價(jià)值鏈中的每一個工廠車間，汽車行業(yè)調(diào)查對象均針對其認(rèn)為的在工廠結(jié)構(gòu)、工廠數(shù)字化、工廠工藝方面最重要的要素給出了自己的看法。

1.總裝

布局將更加靈活、更具多向性，屆時(shí)，總裝將會是最大的受益者。為了滿足客戶越來越高的期望并符合越來越嚴(yán)的政府規(guī)定，汽車公司將不得不日益推出種類更多的車型;多方向式布局將促成生產(chǎn)更多的種類，同時(shí)還可維持較高的產(chǎn)量輸出。超過90%的汽車行業(yè)調(diào)查對象預(yù)計(jì)，到2030年時(shí)，模塊化生產(chǎn)線設(shè)置將在總裝方面具有相關(guān)性，其中，靈活、經(jīng)濟(jì)地更換生產(chǎn)線元件被認(rèn)為是尤其重要的。例如，豐田正在引進(jìn)更小、更靈活的生產(chǎn)線，進(jìn)而減少了生產(chǎn)線的資金投入。85%的調(diào)查對象提到了智能機(jī)器人在最終組裝方面的相關(guān)性。企業(yè)均希望機(jī)器人技術(shù)能有所進(jìn)步，使各裝置能夠執(zhí)行具有高精度要求的任務(wù)。超過75%的調(diào)查對象表示，數(shù)字化工廠物流將具有相關(guān)性。例如，數(shù)字化工廠物流可用于實(shí)現(xiàn)工位所需的預(yù)裝配零件的自動補(bǔ)貨。

至于工廠工藝，到2030年，精益原則將在整個價(jià)值鏈中具有重要意義。2/3的汽車行業(yè)調(diào)查對象預(yù)計(jì)，新技術(shù)將加強(qiáng)生產(chǎn)工藝的精益管理和持續(xù)改進(jìn)。例如，生產(chǎn)模擬的利用，將使制造商能夠提高生產(chǎn)效率，進(jìn)而縮短等待時(shí)間和工作時(shí)間。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(例如智能眼鏡)將能夠顯示操作程序，進(jìn)而協(xié)助操作人員開展組裝與維護(hù)作業(yè)。通過利用先進(jìn)的大數(shù)據(jù)算法對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，制造商將更好地了解每一生產(chǎn)步驟的總體情況，進(jìn)而不斷改進(jìn)生產(chǎn)工藝。僅7%的汽車行業(yè)調(diào)查對象預(yù)計(jì)新技術(shù)會使精益管理被時(shí)代淘汰。

2.部件制造

部件制造將具有更大的靈活性、更好的工作條件，并從中受益。例如80%的汽車行業(yè)調(diào)查對象提到了去中心化生產(chǎn)指導(dǎo)的相關(guān)性，尤其提到了2030年未來工廠機(jī)器參數(shù)的自動調(diào)整。幾乎所有調(diào)查對象均指出了機(jī)器與產(chǎn)品之間通訊時(shí)的靈活性提升問題。生產(chǎn)凸輪軸時(shí)，蒂森克虜伯公司為每一凸輪軸分配了一個數(shù)據(jù)矩陣代碼，代碼中包含產(chǎn)品數(shù)據(jù)。產(chǎn)品機(jī)器對每一凸輪軸代碼進(jìn)行掃描，并在執(zhí)行制造任務(wù)前，對其參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。此外，超過70%的調(diào)查對象表示，到2030年時(shí)，增材制造(一般稱為“3D打印”)將與部件制造相關(guān)。其中，提到的增材制造的用途不僅有打印原型，而且還有打印各種工具和零部件。

3.沖壓車間

沖壓車間的設(shè)備效率將大大提高。93%的汽車行業(yè)調(diào)查對象提到了2030年預(yù)見性維護(hù)的相關(guān)性。實(shí)際上，大部分調(diào)查對象已經(jīng)實(shí)施了其第一次預(yù)見性維護(hù)，或者正在計(jì)劃在未來兩年內(nèi)實(shí)施。德國舒勒集團(tuán)研制出了一款機(jī)器人，不僅可以沿著沖壓線移動零部件，還可以對各種部件的情況進(jìn)行監(jiān)測并提前發(fā)送給工人的更換零件的信號測。FraunhoferIWU正在開展一項(xiàng)研究，目的是確定如何才能使沖壓機(jī)根據(jù)其接收到的原材料具體特點(diǎn)信息，采取糾正性措施。85%的調(diào)查對象認(rèn)為，到2030年時(shí)，能效將具有相關(guān)性。斯柯達(dá)汽車公司將安裝能耗比傳統(tǒng)系統(tǒng)低15%的沖壓線，對沖壓期間釋放的能量進(jìn)行回收。

4.涂裝車間

各種技術(shù)將提高能效及油漆工作的質(zhì)量，因而涂裝車間將從中受益。超過1/3的汽車行業(yè)調(diào)查對象表示，到2030年，在涂裝車間中，能效將具有相關(guān)性。例如，在保時(shí)捷位于萊比錫的工廠中，保時(shí)捷現(xiàn)已采用來自附近生物質(zhì)發(fā)電廠的廢熱，進(jìn)行碳中和供應(yīng)，滿足了涂裝車間80%的熱量需求。將近3/4的汽車行業(yè)調(diào)查對象表示，大數(shù)據(jù)和分析方法也將具有相關(guān)性。大部分汽車公司已經(jīng)在涂裝車間中開始了利用大數(shù)據(jù)。其目的是對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以確定導(dǎo)致油漆工作中出現(xiàn)差異的各種因素，進(jìn)而提高質(zhì)量。

5.車身車間

各汽車公司正在采用新技術(shù)來提高車身車間的靈活性。超過80%的汽車行業(yè)調(diào)查對象表示，到2030年，智能機(jī)器人及生產(chǎn)模擬將與車身車間密切相關(guān)。汽車制造商已經(jīng)在利用可以與車身進(jìn)行通訊并根據(jù)接收到的信號相應(yīng)地調(diào)整自身行為的機(jī)器人，同時(shí)模擬還可協(xié)助車間布局的規(guī)劃與配置。庫卡和微軟兩家公司針對生產(chǎn)Jeep牧馬人的車身車間開發(fā)出了一款智能系統(tǒng)，不僅可以連接所有機(jī)器人，而且還可以對機(jī)器人的磨損情況進(jìn)行監(jiān)測。麥格納實(shí)施了西門子開發(fā)的一款模擬程序，該程序可促進(jìn)數(shù)字化規(guī)劃，同時(shí)還可復(fù)制車間操作流程，例如高達(dá)6個機(jī)器人的互動化協(xié)作。

6.總結(jié)

制造商已經(jīng)開始與我們的未來工廠愿景相靠近。但要實(shí)現(xiàn)這一愿景，需要的不僅僅是各種使用案例的零散實(shí)施。通過對新設(shè)計(jì)原則和數(shù)字技術(shù)的整體應(yīng)用，主要制造商可智能地協(xié)調(diào)其工廠運(yùn)行的各個方面，同時(shí)實(shí)現(xiàn)從供應(yīng)商到最終客戶之間這條價(jià)值鏈的一體化。第一批成功過渡到大規(guī)模采用階段的制造商，將引領(lǐng)工業(yè)運(yùn)營的新時(shí)代。以客戶為中心。制造商對客戶需求有了更深的了解，比如通過大數(shù)據(jù)分析，他們能夠獲得客戶的產(chǎn)品應(yīng)用反饋。反之，公司也可使用這些客戶反饋來改善產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)流程。很多公司還希望能夠利用新技術(shù)，了解客戶在汽車生產(chǎn)方面的意見。在戴姆勒，客戶可以在最后一刻提出修改要求，比如在車輛進(jìn)入涂裝車間前要求更換顏色。

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