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勇敢做自己,积极面对玻璃工业4.0
来源:www.landglass.com.cn 发布时间:2016-08-03

目前热炒的工业4.0概念为玻璃深加工行业带来了新的热点,在2016年玻璃展会上看到了很多新的概念和目前流行的4.0因素,如数据上传云端的钢化设备,整套设备连线的智能工厂解决方案,自动分片系统,半成品仓储BUFFER的应用,MES系统以及功能更加强大的ERP,总之热闹非凡。深加工工厂在这场轰轰烈烈的大潮中如何面对?如何选择将是每个企业经营者值得冷静思考的问题!

企业存在的价值就是为用户创造价值和提供解决方案,对于用户来说,产品是用人工装配,还是机器人装配的,只要质量标准是一致的,就价值而言没有区别。工业4.0虽然在某种程度上,是希望低成本实现自动化和个性化生产,但是实现工业4.0本身则是一笔耗资巨大的工程。对于玻璃深加工工厂来说,在向工业4.0努力的进程中,请明确为什么要做,怎样做,做到什么程度。企业最好先思考应该提升哪方面的能力,应该有重点,平衡投资。最好的方法是一步一步走,比如优化生产工序,ERP,MES系统,数据整合,数据联通,这些问题的解决并非一蹴而就,有所侧重去实施的效果会更理想。

所以,与其谈未来4.0怎么建设,不如先看企业的目前的现状是什么,要实现什么样的结果,而不是单纯的以达到工业4.0为目标。

1. 玻璃深加工工厂如何面对工业4.0

目前,大部份工厂进行升级改造的目的无非两点,日渐升高的劳动力成本和产品质量的稳定。当然,两者是有一定的关联的,人员直接决定了生产质量。人员流动大的原因就是现在的工人和上一代工人存在观念上的差异。上一代打工者工作目标比较单一,就是赚钱养家。但是由于信息的畅通,现代的打工者更关注个人价值的体现,关注前途,这导致工人的忍耐力下降,矛盾也容易激化。

工厂的升级改造可以节省人力资源的开支,将有限资金投入到自动化机械方面,节省不必要的资源浪费。如富士康的机器换人,先行进入工业4.0时代的企业,裁减下来人力可以进入同行业中小型企业或其他行业,所以人力成本虽然在不断上涨,但近些年不会出现用工荒的问题。企业无论如何抉择,还是可以生存的。但和机器相比,会有各种各样的意外发生,所以人力总归比不上机器的效率。

随着智能系统价格的不断下降,工业4.0在玻璃深加工行业的普及将是可以预见的,适应不了大趋势,就要被淘汰。 “不上ERP等死,上ERP找死”。这是十几年前企业常说的一句话。历史仿佛在这一刻重现了。人们开始笑谈“不搞工业4.0等死,搞工业4.0找死”。但结果告诉我们,今天的玻璃深加工企业已经充分接受了ERP的概念。ERP已经成为深加工工厂不可或缺的管理手段。

如同其他产业一样,玻璃深加工行业也经历着或即将迎来竞争力和增长模式的三个阶段,即需求驱动,效率驱动和创新驱动。
需求驱动的经济模式,在2008年之前,LOW-E玻璃概念火爆,在这个阶段,除了一些实力强大的玻璃品牌拥有自己的LOW-E资源,其他玻璃深加工工厂,拿到LOW-E原片资源就可以和客户签单。其他企业见势投入大量资金扩张规模,最主要的特征是玻璃生产出来就一定有人买。第一个阶段终结的标致是市场供应迅速超过了需求,开始出现较为激烈的竞争,各LOW-E原片供应商放下身段,加工厂翻身农奴把歌唱,但好景不长,随着所有加工厂都开始生产LOW-E产品,只能以越来越低的价格来争取客户。结果,价格压得越来越低,企业没有资金投入产品品质的提高和创新中,陷入了恶性循环。管理粗放和盲目扩张的企业迅速萎缩甚至倒闭。
当企业意识到这一点。就开始了第二阶段即效率驱动的经济模式,幸存下来的精英们逐渐进入第二个阶段,开始精益化管理,努力降低生产成本,提升产品质量。提升效率,车间革命开始,也就是现在的阶段,利用智能工厂的方法和手段,开始新一轮的革新。
而第三阶段创新驱动也已经崭露头角。

2. 玻璃深加工工厂如何迈出工业4.0的第一步
笔者认为玻璃深加工工厂迈出工业4.0的第一步,就是先建立自动化+信息化的数字化工厂。数字化工厂是智能工厂得前提,也是实现工业4.0的必经阶段。只有构建了数字化工厂,在配合物联网技术,云计算,云存储,大数据分析等方法才可以建设智能工厂,实现智能制造。

目前深加工设备供应商积累了行业内相当程度的专业化知识、技术、同时凭借其自身对行业工艺的深入理解,已经开始推出各种制造系统解决方案。

如果新建一家数字化工厂,相应的会简单一些,因为无论是加工设备还是生产系统都是一家提供的,作为企业经营者,这是最简单的选择,供应商会提供软件和硬件的一揽子的系统解决方案,对于深加工经营者来说,只要一起参与工艺设计,实际就是交钥匙工程。最后将企业ERP 系统与之相连,工厂就可以运作了,如LISEC和北玻在2016年玻璃展会上提供的方案。

而大部分的玻璃深加工工厂面临的是原有工厂的改造。不同时期,不同供应商提供的设备水平不统一,设备之间要通过系统实现互联互通,以此为基础,构建了一个“可测可控、可产可管”的集成环境。同时需要新增加一些关键设备,使得设备之间连接形成自动化;新增加生产管理系统,使得数据相连形成信息化。其中的最大难度的是不同厂商的,不同层次的设备如何通过网络处于MES系统的统一管理之下;同时将已有的ERP系统和MES系统连接。这都需要企业经营者花费大量的精力进行设计和协调。

2016年玻璃展会出现了如上玻联创,高力威,欧姆,派尔愚公等国产供应商提供全线或部分连线等各种解决方案。很有意思的是供应商所提供的各种解决方案采用了不同的路径,如同目前的德国工业4.0和美国工业互联网所采用不同的方式方法。

以Google等为代表的美国企业从I端加快走向M端,互联网企业发现制造业是创造价值的主要阵地,开始向制造业渗透,它变得越来越硬。
而以GE为代表的德国企业开始编织“工业互联网”,加快从M端走向I端, GE老总提出:也许你昨晚入睡前还是一个工业企业,今天一觉醒来却成了软件和数据分析公司。
无论是“由软及硬”,还是“由硬及软”,都是殊途同归,但“融合”还是我们的主旋律。

3. 如何建设玻璃深加工数字化工厂

笔者曾经主导了一个玻璃深加工数字化工厂从设计到投产的全过程,下面与大家分享一些这方面的体会。

3.1明确目标

当选择建设一家数字化工厂前,就一定要论证项目的必要性。对于玻璃深加工工厂来说,利用各种先进的自动化,智能化设备,灵活的智能仓储,柔性生产手段,ERP系统,MES系统来提高产品质量,降低生产成本,缩短交货期,在提升用户满意度的的同时,必须要为企业自身创造价值,以达到双赢的目的。在项目初期更要参与工厂设计,将工艺路线明确。在建设完成后还会遇到新的挑战,因为工作方式的不同会导致与传统理念发生冲突,要敢于面对,尽快适应。

其次请明确工厂未的产品类型,公司定位是什么,未来以什么产品为主导。

客户不同,产品结构不同。对于门窗来说,玻璃相对面积小,玻璃厚度也相对薄;而公建项目则大部分面积较大,玻璃较厚,且夹层和异形玻璃占比大。根据所生产的产品不同会针对性的购买适合的设备,这已经是工厂的标准流程了,但如果采用系统连线的方式,就要考虑的更为清晰。
例如工厂如果以生产门窗玻璃为主,同时可以兼顾生产一些幕墙玻璃,玻璃尺寸90%以上在3500mm*2400mm之内,将关键设备选定,大致计算一下设备产能,基本匹配就可以了。但如果希望上全线系统,设备全部连线,则必须充分考虑用到TOC瓶颈理论。

3.2系统的节拍和BUFFER的应用

TOC把主生产计划(MPS)比喻成"鼓",根据瓶颈资源和能力约束资Capacity ConstraintResources,CCR)的可用能力来确定企业的最大物流量,作为约束全局的"鼓点",鼓点相当于指挥生产的节拍;在所有瓶颈和总装工序前要保留物料储备缓冲,以保证充分利用瓶颈资源,实现最大的有效产出。必须按照瓶颈工序的物流量来控制瓶颈工序前道工序的物料投放量。换句话说,头道工序和其它需要控制的工作中心如同用一根传递信息的绳子牵住的队伍,按同一节拍,控制在制品流量,以保持在均衡的物料流动条件下进行生产。

最早的连线方式为切割和磨边工序直接连线,这样做的最大好处是切割的下片工和磨边的上片工为同一组人员,节约了人力成本。但当切割速度和磨边速度不匹配时,虽然人力成本降低了,但可能受限于磨边速度,整体切磨产量降低了。所以当时市面上最多见的是切割机与倒棱机(立式或卧式)的连线方式,生产的大多为8毫米以下的厚度。原因很明显,倒棱机可以根据不同的玻璃尺寸适应性工作,节拍基本和切割机合拍,且供应商之间没有软件相连,实施简单。但这种磨边质量只适合与门窗且相对较薄的玻璃。

而大部份客户所要求的玻璃边部质量还是需要精磨的,所以双边磨边机是必要的。这就会导致一个矛盾的出现。在切割时,我们需要将不同客户的大大小小不同尺寸,但同一厚度的玻璃放在一起进行优化,以提高原片的出材率。但磨边时我们要将尺寸规整的玻璃放到一起操作以减少磨边机的调整,提高磨边效率。这样就会产生矛盾,所以在没有进行设备连线时,我们按各自原则操作,只是在切割时将玻璃依据分架软件形成的看板,在下片时进行分片,并形成半成品储备。

如果希望将切割机和双边磨边机通过系统连线时,那就必然会用到玻璃半成品仓储系统,俗称的BUFFER。BUFFER的存在不仅解决了切割机和磨边机节拍不统一的缺点,还可以通过软件的设计使其发挥更大的作用。

如事先定义此好切割的玻璃要求双边磨边,在玻璃入库时入库机器人将按仓储管理原则(如先进先出)将同一尺寸玻璃分配到相邻的区域,在磨边机开始工作时,出库机器人将尺寸同一的玻璃出库,传输给双边磨边机,这样明显较少了磨边机尺寸调整的频率,提高了磨边效率。

同样的,如果工厂在生产过程中长期生产使用四边磨倒棱机(客户接受)那BUFFER的进出片的原则就是以钢化炉上片所能装载的最大量为原则,同时验证最大片和最小片的尺寸差来保证钢化质量。我们还可以在BUFFER的出片段增加任何对于工厂有利的设备,如立式加工中心等。在出片机给双边磨边机送片的间隙同时给加工中心送片,由于加工中心的加工节拍很慢,所以只要通过科学的设计,BUFFER的利用将为工厂带来极大的收益。可以取代了多个工序的上片工,且减少了搬运倒片的各种麻烦。

BUFFER具有中间仓库的功能,但如果仅仅将其当成仓库来用,就是大材小用。且应用不好,这个仓库很快就会被玻璃填满。BUFFER只是一个小型水库,通过它可以控制上下序的节拍,使其统一。但是当水库的蓄水量达到容量的80%时,就是一个很危险的水平了。BUFFER的使用精髓是流动性,就像整流器一样,杂乱的信号通过它迅速流转,输出标准信号。
如果利用多个BUFFER,则可以依据不同的使用原则分别按各工序的核心要素来控制工序的生产,如果中空前增加BUFFER,那么BUFFER的进出片就可以按照在生产计划设定好的原则执行,首先是配片原则,其次是装箱原则,或是客户提出的特殊发货原则等,只要在计划阶段进行了指令的设计,就可以灵活的进行各种柔性操作。

如果出于成本的考虑,中空线之前没有增加BUFFER,而且需要钢化后的玻璃要成对,那么就可以利用钢化工序前的BUFFER,可能会牺牲一部分的钢化装载率,只要计划阶段将原则定义好了,系统基本可以满足所有的生产需求。
在BUFFER的应用上只是谈了自己的一些实际应用体会,抛砖引玉。

3.3取片系统的优化
原片取片系统,无论是自动龙门取片系统还是其他厂家的整架取片系统,都有各自的优缺点。玻璃传统的翻转取片台可以稳定的,高效的运行,结构简单,维护费用低。但当玻璃版型变化多,或紧急补片时则反应较慢,而自动龙门取片系统应用起来会更加灵活,但优化后如大量使用同一版型原片时,自动龙门取片系统使用起来则有些浪费。如果可以综合一下,将是一种更理想的方式,当然,灵活的工艺流程设计,就意味着设计更复杂的生产管理软件。

3.4制造执行系统和ERP的关系

MES(制造执行系统)是对ERP的计划的一种监控和反馈,MES其实是ERP业务管理在生产现场的细化,ERP是业务管理级的系统,而MES是现场作业级的系统。
ERP是一个对企业资源进行有效共享与利用的系统。通过信息系统对信息进行充分整理、有效传递,使企业的资源在购、存、产、销、人、财、物等各个方面能够得到合理地配置与利用,从而实现企业经营效率的提高。

MES是对ERP的计划的一种监控和反馈,很多MES管理软件都会与工业设备,通过工控技术进行实时数据采集,再上传给ERP系统进行业务状态改变和业务指令处理。进行旧工厂升级或新工厂建设时,一定要将生产执行系统(MES)处于ERP的管控之下,再优秀的MES系统也不能脱离工厂的ERP控制,因为两者的侧重点不同。
笔者当初在做系统运行时,深刻感受到了这一点。无论再优秀的MES系统,也不能实现ERP的全部功能。总会有特殊订单,如异形,或部分外协订单等,脱离生产系统的管控。所以无论采用多么先进的生产管理系统,当工厂从接收销售订单后,应首先进入ERP的管控,适合于系统生产的订单由系统接管,而特殊订单可以按传统模式操作,一直流转到产成品的收发存。当然最好的方式是MES系统供应商与ERP供应商可以合作为工厂设计流程。

3.5人员的选择和培训

在构建一个数字化工厂的过程中,会存在很多的挑战。所以要求从业人员具有创新精神和较强的综合能力。随着数字化生产,熟练工种逐渐减少,能动性岗位会变多,所以具有创新意识和能动性的人,才可以迅速适应并创造价值。

目前企业使用的人,都是玻璃深加工行业工作过很长时间的人,对于传统企业运作方法已经很熟悉。但新变革下,需要大量复合型人才,而这些复合知识、技能和经验是在工作中不断积累的,企业需要加大对于员工的培训力度,使得他们尽快适应新的生产模式。生产经理的主要经历将放在自我学习和培训员工上。毕竟要实现工业4.0,靠的正是每一个人的努力,团队合作,以及整个社会的相互协作。

4. 从战略层面看工业4.0的本质。

在工业1.0,2.0,3.0时代,技术创新大都发生在车间里。在工业4.0时代,车间依然是最先发生变化的地方。智能工厂的建设和智能生产系统的应用是传统玻璃深加工工厂内部的技术革新,也是变革的起点。

但仅仅局限在工厂内部的技术创新,是不足以体现互联网技术对于玻璃深加工行业的影响。

未来将会出现商业模式引领未来,而不是技术引领。什么样的商业模式决定如何使用技术,新技术只是用来创新的一种工具,面对不确定的未来,不是“大鱼吃小鱼”,而是“快鱼吃慢鱼”。

我们不妨用“煎蛋模型”和由李杰教授最早提出的“6M+6C智能制造系统设计理念”来分析一下玻璃深加工行业目前的现状。所谓“煎蛋模型”是指一个核心的产品不仅是一种产品:蛋黄是产品本身,蛋白是其服务衍生的价值。这如同煎熟的蛋,每份的蛋黄其实都差不多,但蛋白却大相径庭;也就是说,在产品差异不大的情况下,配套服务的差异才是制胜的关键。
作为客户,关心的只是你的中空产品质量是否合格,外观是否漂亮,交货期是否及时,对于玻璃深加工工厂,你的中空玻璃如何生产出来的将没有人去关心,无论你采用的是手工打胶,又或是国产的进口的打胶机;是否采用传统的纸质报表还是智能化的系统。成本的控制是你自己的事情,在同等质量前提下,客户更看重的价格和交货期。

所以智能工厂的建设和智能生产系统的应用是只是工业4.0思维变革的起点。车间的革命只是将效率驱动做到了极致,各企业短兵相接,刺刀见红。市场仿佛一块有限的饼,当别人多得一块时,你就会吃不饱,甚至饿死。于是企业就像高速路的赛车,你追我赶。纵然如此,还是有落后的赛车被逐渐淘汰。很少人停下或不敢停下思考重新找一条通往终点的道路。这就是“从1到n的宿命”,而“从0到1”,从无到有,创新驱动的经济模式决定未来。

不偏离自己的商业价值,积极面对工业4.0,这才是玻璃深加工企业的应对之策。

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