你真的了解数字化制造吗

发布于 2021-10-08 16:59

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前言

数字制造是当今广泛使用的一个术语。但什么是数字制造，公司如何利用它来发挥优势？

简而言之，数字制造是指公司利用数字技术使其制造业务受益。通过数字化制造，制造商可以创建一个连接、网络化和完全集成环境的工厂，使他们能够使用实时数据分析来优化整个制造过程，并将生产力提高 10% 到 1,000% 以上。

数字化制造使制造商能够消除瓶颈、减少库存、提高质量、缩短上市时间、快速满足客户需求并扩大产品数量。据德勤称，数字化工厂投资已使生产产量平均提高 10%，工厂产能利用率平均提高 11%，劳动生产率平均提高 12%。

德勤表示，与 2007 年至 2018 年的低迷生产率相比，采用智能工厂计划可以帮助美国制造商到 2030 年将劳动生产率提高三倍。

问题以及人为本的思想

在采用任何数字制造技术之前，制造商应该确定他们试图解决的业务问题，例如更高效的生产效率或更快的市场导入时间。之后，为ROI 设定可衡量的增量目标。一些早期入场者购买了数字工厂技术，然而对他们想要做什么只有一个模糊的想法，这样就陷入了困境。

人是下一个优先事项。一位有远见的管理者应当理解数字制造的强大作用，他将推动数字工厂按计划向前发展。在该管理者之上的董事会还需要参与其中并对其赋能。同时倾听一线员工关于他们的工作任务、瓶颈和期望。

数字化制造典型特征

数字制造典型特征通常包括：

1. 预测性维护以避免代价高昂的故障成本。

2. 通过视觉分析实时监控和测试设备和产品的质量传感和检测。

3. 预测效率，以避免代价高昂的过程瓶颈。

4. 温度监控可对切削刀具进行必要的调整以适应更高的温度。

5. 优化工作站使整个生产线受益。

6. 智能运输可自动移动材料，确保连续的材料流动，并消除库存。

7. 用于快速原型设计、虚拟生产单元配置和数字产品建模的工程协作和数字孪生。

8. 实时资产跟踪。

9. 调整生产以满足不断变化的客户需求和热门订单的能力。

西门子数字工厂案例

西门子是数字化工厂的杰出代表。从2010 年以后的十年里，西门子位于德国安贝格的制造工厂从 25% 的数字化/自动化发展到 75%。而生产率提高了惊人的 1,400%。

在数字化之前，该工厂可以生产五种产品。而现在，该工厂能够生产 1,300 种不同的产品，总共有能力生产 9,000 种产品。从下单到交货的时间：24 小时。

和其它公司不同的是，西门子数字化工厂不仅仅专注于优化单个工作生产单元，而是从更长远、更广阔的角度来优化整个流程。“任何产品都可以通过工厂进行任何旅程，与机器和人的任何组合进行交互，”生产主管Orchard 说。“该产品可以与一台机器、10 台机器、15 台机器进行交互。我们引入了一种全新的范式。”

缺陷减少了，但是速度也下降了。

Orchard 说，缺陷从百万分之 150 下降到了9个。最初的质量改进是以牺牲速度为代价的，因为工厂对每个产品都进行了 X 射线检查，以寻找缺失的组件和焊接缺陷。“这是整个过程的关键部分，但它拖慢了一切，”Orchard 说。“我们每一秒都在努力创造一些东西。X射线消耗了相当长的时间。这是一个巨大的瓶颈。”

但西门子不愿意牺牲质量。取而代之的是，该公司决定对哪些部件进行 X 射线检查。

西门子使用数据分析来查看工厂过去通过 X 光检查零件的 3000 万数据集。该公司还研究了大约 200 个因素，例如供应商、使用的机器、涉及的特定操作员、温度、湿度、机器的维护信息等。“物联网收集所有人机料法相关信息，通过训练机器学习算法预测是否存在质量问题，”Orchard 说。“我们现在不会对任何东西进行 X 射线检查，除非机器学习算法表明该产品失败的可能性很小。在消除了工厂瓶颈之后，我们能够全速运行工厂，并仅对少数被认为可能有问题的项目进行 X 射线检查。我们能够平衡质量和生产力。”

数字孪生在数字工厂中发挥重要作用。最后，数字孪生还可以在优化生产方面发挥作用。对于像西门子这样制造和使用数字工厂平台的公司，数字孪生可以轻松地向客户展示该技术可以为他们做什么。一位西门子员工将数字孪生描述为“口袋里的工厂”。

西门子同时还在其供应商处推动数字化制造计划。据德勤称，尽管数字工厂技术具有明显的优势，但仍有 49% 的美国制造商仍停留在纸笔模式。如果他们使用数据分析，这些信息可能是几个月前的数据信息。这种情况是有其深层原因的：企业高管们担心犯错会导致生产线停工；他们还担心网络安全漏洞。这些合理的担忧有助于解释为什么 19% 的受访者甚至没有考虑数字工厂转型，而 30% 的受访者正在考虑这个想法但不打算推进。

因此虽然仍有许多制造商对于数字工厂犹豫不决，但是先行者占得先机，未来变化是常态，不变将越来越难以生存。

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