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往期回顾

从中国制造业传来的消息总是令人振奋不已,不是收购老牌外资制造企业,就是成功着陆欧美等发达国家的成熟市场,还有不断输出的高铁名片。即使面临着产业结构不合理、产品附加价值不高、能源消耗大、污染严重等多重发展困境,中国的制造企业依然能够透过这些问题看到一个黄金时代正在到来。

席卷全球的产业分工使中国制造企业在发挥着劳动力、资源能源等比较优势并在过去四十年得到迅速发展的同时,也让中国面临着“中等收入陷阱”的发展难题。造成这一陷阱的原因是:既丧失了与低收入经济体在制造业方面的竞争优势,也没有能力同发达经济体在高技术创新领域展开竞争,经济无法由依靠劳动力或资源能源优势向依靠生产率导向的增长模式转变。

二战以来,世界上将近200个国家和地区实际上陷入了中等收入陷阱,而真正打破这个陷阱的国家和地区非常少。北京大学新结构经济学研究中心主任林毅夫说:“中等收入陷阱并不是必然的命运。”现代经济增长的本质是技术、产业及软硬基础设施结构的不断变革以提高生产水平,降低交易费用。这是发达国家的经济可以持续快速发展并与世界其他国家拉开收入水平差距的主要原因。其他国家和地区能否在中等收入阶段转换增长动力机制、进入新的产业结构将成为跨越“中等收入陷阱”的关键。

全球性的新一轮制造升级无疑给亟待优化产业结构的国家和地区带来了难逢的机遇。面对美国等发达国家“再工业化”带来的刺激和以中国为首的新兴国家崛起带来的挑战,德国规划出“工业4.0”的发展蓝图。这是区别于前三次工业革命的机械化、电气化、数字化而达到智能化,包括智能工厂、智能生产、智能物流。这一蓝图描绘的未来制造业将不仅仅是产品的销售,而是通过提供后续服务来获取更多的附加价值,这就是软性制造。而产品背后的“信息”系统将成为核心,意味着个性化需求、批量定制将成为潮流。

中国政府为实现制造强国的目标制定了三步走战略。第一步即是“中国制造2025”,届时中国制造业要基本实现工业化,在信息化水平和创新能力方面大幅提升。尽管这一初级目标和“工业4.0”有着不小的差距,但中国依然有着很大的优势去迎接智能制造的升级。中国是世界上唯一拥有联合国产业分类中全部工业门类的国家同时也是世界上最大的消费市场之一,中国政府总理李克强在会见德国总理默克尔时说:“应推进‘中国制造2025’和‘德国工业4.0’战略对接,共同推动新工业革命和业态,达成双赢”。

中国制造企业对智能制造的大趋势无不感受良深。三一集团首席流程信息官潘睿刚说:“拥抱技术的进步比激烈的与同行竞争更加重要,变革往往是从一个新兴产业的出现开始。”从AGVAutomated Guided Vehicle,意即“自动导引运输车”)系统应用数量的不断增长足以看出制造企业对智能化设备的强烈需求。

纵观未来智能制造的整个流程,AGV无疑是各个部分的纽带环节。不论是“智能工厂”中研究智能化生产及过程,还是“智能生产”中的物流管理,或是“智能物流”中充分发挥现有物流资源的效率,AGV的普及化应用将为实现智能制造这一蓝图打下基础。

智能化与精益化

日益差异化的产品需求给传统制造企业带来了不小的挑战。对于重资产型工业制造商来说,依靠增加固定流水线的生产模式已经无法适应产品需求多样化的发展趋势,并且随着产品定制化的需求愈加明显和人工成本的增加,生产过程的智能化已迫在眉睫。而AGV能够在生产过程中根据不同的生产需求提供定制化的生产物流方案,包括每一道生产工序的不同物料配送。这不仅能够适应柔性化的生产需求,还减少了车间基础设施的投入。

事实上,实际生产环节的流程要更加的复杂。例如有些物料在经过下料、压型和焊接等制造流程后,需要进行暂时的储存。这就需要通过物流把从生产到仓储再到生产的整个生产工序衔接起来,形成一个总的、有序的生产过程,即通过AGV系统提供完整的物流方案。杭叉集团股份有限公司智能物流事业部总经理任海华说:“智能物流是智能制造的前提和基础,没有智能的物流就无法实现智能制造。”

随着导航、电气自动化等技术的迅速发展,AGV车辆本身的技术已渐趋成熟,不过这只是整个AGV系统的一部分。对于制造企业来说,AGV的目的并非代替人工完成点到点式的物料运输,这只是AGV作为物流系统的初级应用。智能物流一方面要求AGV的控制系统要达到高度协调的运作,并且能够在复杂的生产流程中完成对每一台小车的精确控制,包括在规定的时间内到达规定的位置、在规定的时间内离开;另一方面,AGV的控制系统要和企业的生产管理信息系统连接,使每一台小车接受到的命令都来自实际的生产需求。

AGV系统与企业信息管理系统的集成无疑将使制造企业对于生产指令的发布实现无人化。合力股份有限公司总工程师马庆丰说:“未来互联网+信息集成的系统解决方案将是发展趋势。”系统方案要求企业将作业流程、场景需求、生产细节等都要考虑在内,这意味着系统方案必须根据企业真实的制造需求作定制化,而AGV系统方案的提供商也要深度了解客户的生产状况与需求。显然,这样的方案对于制造企业来说将是制造的巨大升级。

AGV系统的引入必将带动产品质量的精益求精和生产效率的显著提高。当每一条装配线的需求和任务都由AGV系统精确控制时,生产节拍也将得到严格的控制。如果一个工位的装配时限是3分钟,那么装配工人必须得在规定的时间内完成作业,否则AGV小车将自动的进入下一道工序。“不仅如此,生产过程中人为的决策失误也可避免。”合力股份有限公司牵引车分公司副总工程师姜文东说道。

制造业的智能升级

电子商务公司对AGV系统应用的热情最为高涨。在诸多AGV物流解决方案中,最成功的的莫过于被以7亿美金收购的Kiva机器人,成千上万的Kiva机器人应用在亚马逊的物流仓库中昼夜不停的处理客户的海量包裹。一个货架往往装着重达半吨的货物,而一个仓储中心通常有上万个货架,成千上百台机器人,以及几十个进货出货口。如何保证在如此复杂而密集的系统中不发生碰撞的事故,这对AGV集成控制系统的要求是极其严苛的。

电子商务自身的物流任务虽然繁重,但其目标和流程却是清晰的,于是物流效率的提高会给企业带来明显的收益,这也是其愿意投入巨额费用提高物流水平的原因。制造企业对于物流的需求显然更加的复杂,因而向智能化升级也面临着更大的挑战。“仓储只是管理的载体,最主要的还是管理的需求。”厦工机械(焦作)有限公司总经理助理王攀表示。制造企业需要将生产工艺的各个环节以及每个环节的工时做出清晰化的需求,这些生产的数据通过AGV系统的应用很容易采集,但这些数据和需求同时也是提供定制化AGV物流方案的前提。这往往让制造企业和方案提供商陷入两难。

制造业的物流升级主要在仓储物流和生产物流这两个方面。“AGV系统并非都需要与企业的生产信息系统联通。”合力股份有限公司电动研究所副所长王勇说道。事实上,企业完全按照规定的计划和节拍生产是很有难度的,企业往往会因为供应商的物料供应不足或是生产计划临时变革而改变计划。如果AGV系统接受到了任务并已经执行,反而影响生产进度。根据产品的实际生产状况再选择是否将AGV系统与企业生产信息系统联通才能将生产的灵活度达到最高,而AGV系统目前依然是与企业生产信息系统脱离的单独应用。

AGV系统在生产物流上的应用显然比在仓储物流上要面临更复杂的状况。“仓储物流对于AGV设备在精度上要求要更高。”王勇说道。由于仓储物流需要面对高货位的堆码,AGV小车自身对于动作的控制系统要求很精确,否则一旦出现失误则带来牵一发而动全身的破坏。在生产物流方面,考虑到企业自身生产的计划性和不确定性,AGV系统往往只能做局部的集成,全系统的集成意味着对企业制造的标准化和流程化提出了更高的要求。

机器人代替人工如今已是大势所趋,而处于风口浪尖上的,当属物流机器人。根据IFRInternational Federation of Robotics)数据显示,未来10年,欧元区150万个物流就业岗位将被机器人取代;而国内市场,根据IFR的测算,2015-2018年间,中国服务机器人的累计市场销量将达到117万台,其中快递机器人所属的专业服务机器人的累计销售量预计达到6840台。未来十年内,机器人解决方案有望节约20%40%的装卸、搬运成本。

无人工厂的前景

德国工业4.0所描绘的制造蓝图引发了全世界的想象,虽然至今仍然没有一个准确的描述,但每个人所想象的未来前景无一不可能实现。工业4.0为企业具体的经营管理提供了的三种商业模式,分别是企业边界内的纵向集成、产业链范围的端到端集成和跨产业链的横向集成。

福特的流水线作业作为经典的创新制造案例是在车间内完成的,这是企业边界内的纵向集成。产业链范围的端到端集成已成为众多企业创新的新方式,其通常是后向整合供应链、前向推出电子商务平台,这样的方式可以为客户提供个性化的产品与服务。而真正具有工业4.0特征的是横向集成的商业模式,跨产业链的企业实现了高度网络化,从而进行统一的数据交互,互相之间的协同创新能力将大大提升,使企业拥有提供创新的解决产品和方案的能力。“未来的制造需要的是互联网协同下全社会资源的共享。”马庆丰表示。

这意味着,未来一个需求的出现,从方案、设计到生产都是通过互联网达到各种资源的共享和整合,甚至生产的每一道工序都是通过制造资源的整合分配在不同的厂家完成。对于互联网在整合社会资源的能力上面临的极高挑战,无疑需要依赖科技的突破,诸如大数据的收集及分析的能力、人工智能的发展等。任海华说:制造业本身面临的升级压力也将不断加大。

尽管中国制造2025只是工业4.0的初级阶段,但前者将对中国制造业在基础件水平的提升、工业体系的完善、核心技术的掌握等方面将带来很大提升,这不仅为中国制造业到2035达到制造强国的中等水平这一目标提供基础,也将为制造业整体的智能升级提供工业现代化的准备。

随着产品差异化需求的带动,智能生产和智能物流将逐步更新制造业的面貌。从AGV市场的销量来看,每年超过35%的年增长率足以看出中国制造业正以迫切的姿态迎接生产方式的转型升级。在行业高度标准化和批量化生产的趋势下,制造成本正不断降低;当AGV系统的各项技术成熟并进一步推广应用时,也将促使引入成本的降低,AGV系统的普及应用无疑会加快步伐。

 

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