搜索
工业4.0时代个性化定制如何实现？2015-02-0909:07:13来源：赛迪网智能制造产业联盟秘书长曾玉波虽然制造业的朋友们一直梦想着自己的工厂可以像很久以前一样大批量生产某一种单一产品，因为这样不论是订单、物料、生产、技能、设备、工艺、人员等等方面都是最省事儿的，但是往往事以愿违，社会商业环境的变化使得我们再也退不回一个工厂只需要大批量地生产单一产品的时代了。工业4.0的概念在2013年悄然进入中国，在2014年受到社会各界的广泛热议，随着最近工信部把智能制造作为2015年甚至未来很长一段时间的工作重点之后，工业4.0更是受到社会各界的广泛关注。而工业4.0所描绘的未来场景中灵活、个性化定制是其要实现的工厂能力的核心。小批量多品种以及个性化趋势到来实际上小批量多品种以及个性化的趋势并不是因为工业4.0而来，它早已出现。工业4.0作为德国国家高科技发展战略之一，面向的是未来很长一段时间的工业发展趋势，它把灵活、个性化定制等特征放在显著重要的位置是不无道理的。全球的商业环境都在发生着改变，随着网络化的进一步加速，世界上不管是新一代的人群还是老一代的人群，人们都开始希望有更多个性化的主张，更加愿意表达自己个性化的观点，更加关注自己个性化的需求。微信、微博这样的自媒体形式使得更多的人可以去彰显自己的个性。对于实物产品的个性化趋势也在不断地增强，虽然未来不可能做到所有产品完全个性化，但是个性化以及更多的小批量多品种这个趋势已经无法阻挡。在克里斯·安德森所著的《长尾理论》中对未来这样的趋势做了最明确的回答。在书中，他详细阐释了长尾的精华所在，指出商业和文化的未来不在于传统需求曲线上那个代表“畅销商品”的头部，而是那条代表“冷门商品”的经常被人遗忘的长尾。在以物理为基础的“短头”经济中，20%的热门产品，带来80%的收入，并且带来100%的利润；而在以知识为基础的“长尾”经济中，20%的热门产品，将集中为10%的热门产品，其进一步分化为2%的大热门产品和8%的次热门产品。2%的大热门产品，带来50%的收入和33%的利润；8%的次热门产品，带来25%的收入和33%的利润。剩下的90%长尾产品，将带来25%的收入和33%的利润。从利润上看，出现了平分天下的3个33%。谁还敢忽略小批量多品种和个性化定制？实际上小批量多品种以及个性化的趋势并不是因为工业4.0而来，它早已出现，并且已经在改变着我们的供应链设计、工厂设计以及生产线的设计，接下来我们通过两个实际的例子来说明具体如何实现。汽车行业个性化定制的实现实现小批量多品种甚至个性化定制的高效混合生产的前提是标准化，以及有一套非常严谨的信息化系统支撑。在这个方面最容易想到的例子自然就是汽车行业，因为很多人已经知道现在汽车整车厂的总装线已经可以做到多种车型的按订单生产、混合生产了，而且每台下线的车都是不同的，同时又不损失生产的节拍和效率。例如宝马汽车公司沈阳铁西的工厂就可以同时生产BMWX1和BMW3系的很多不同的型号。具体如何才能做到这样呢？是不是的确每一台车都是所有的东西完全不同的呢？这就要从汽车设计的标准化、平台化和模块化说起了。在BMW的生产线上，我们可以看到虽然生产的车型和型号不同，但是所有承载车身的工装是一致的，也就是说所有不同的车型和型号都可以通过同一条生产线来生产，从这一点我们就可以了解一点：实现小批量多品种甚至个性化定制的高效混合生产的前提是标准化。可以想象我们必须保证一些关键尺寸的标准化才有可能做到同样的产线不需要切换就可以混合生产。平台化和模块化更是为这样的生产模式提供了可能，BMWX1和BMW3是同一个平台，所以不但他们可以共用生产线，而且他们装配时大部分的模块也是通用的，这样既可以通过模块的选择搭配来产生多种满足不同用户需求的差异化的汽车，又可以让模块（不再是零部件而是模块）的数量大大地减少。在订单和生产流程的设计上也会有所不同。大家都知道汽车行业是JIT（准时生产）做得最好的行业，按需生产、物料按需供应、零库存是追求的目标。那么为了满足个性化或者小批量多品种的生产，当生产计划下达的时候我们再去按照生产计划去仓库准备物料显然是来不及的。为了真正实现按单个性化定制，每一台车的物料就必须是一对一事前准备好的了。这也就意味着为了履行一辆车的订单，在开始生产白车身之前的某个时间点上，就已经开始准备该车所有所需要的物料（模块）了，再按照该订单的配置一对一地把所有的物料关联在一起。换句话说，它们还都分散在生产线上、仓库里、供应商里的时候就已经是关联在一辆车上的了。当我们看到在进行白车身的生产的同时，已经按照这个订单在生产底盘系统、动力系统、内饰系统了。这一切都是经过生产信息化系统精确计算和跟踪的，以确保在总装线上开始总装的时候送来的所有的物料（模块）就是按照这个订单的配置准备的，不光是物流的型号，连送达的时间也必须精确地保证，以确保每辆车60秒的节拍而不耽误一秒钟。为了实现这样一套个性化定制的流程而又不损失节拍和效率，显然是需要在产品的设计、物料供应的设计、生产流程的设计以及生产线的设计上进行非常系统性的规划的。订单与车身、物料要精确地匹配，要保证供应的顺序还必须准时送达。而这个过程又涉及到不同的车间、不同的部门以及和供应商之间的有效协同，这样的复杂过程是不可能通过人的管理来精确做到的，这就必须有一套非常严谨的信息化系统去支撑这样的流程，同时生产线的设计也必须充分考虑到如何确保这样的流程的实施。为了实现这样的生产模式，必然需要投入大量的人力物力进行系统性的规划、设计、开发和实施。整车厂的投资往往几十甚至上百亿人民币，怎样才能做到在投资之前确信这样一个复杂的流程万无一失呢？为了更好保障整个供应和生产的流程，必须进行充分的仿真设计。例如，奥迪汽车公司的总装工厂的生产流程采用了Automod（应用材料公司的流程仿真软件），进行了为期一年的规划设计仿真和优化。在这一年中，奥迪通过不断地仿真来优化其流程和生产线设计，把各种可能出现的异常情况全部考虑进去，在各种状态和条件下运行这样的流程，观察工厂、物流和生产线的设计是否最优化，从而得到了这样一个可以支撑个性化定制的生产模式。所以在大型总装线上，仿真是不可缺少的一个环节。电子行业个性化定制的实现要同时考虑产品设计、工艺设计、物流设计、装备设计，并且围绕标准化、模块化来进行，使生产流程能够实现零秒全自动切换。汽车行业在这个方面显然是比较靠前的，其实不仅仅汽车行业做到这样，其他行业也都在做同样的探索。我们再来说一个电子行业实现小批量多品种的例子。如果读者对工控产品比较熟悉就会知道有一种电磁式的接近传感器，每一家生产这种接近传感器的厂家都会有很多不同的型号，而在生产这样的传感器时每天可能会需要切换十几次不同的型号。有的厂家早在若干年前就可以轻松地应对这样的情况了。首先还是在产品设计上入手，和汽车行业一样为了做到小批量多品种首先要做的不是去真正地差异化它们，相反是标准化它们，这家公司的所有的接近传感器的PCB（印刷电路板）都是一模一样的，区别仅仅是在上面安装的零件的不同，这就带来了一个非常好的优势是不需要切换PCB，那么又是如何保证不同的电路板上按照不同的型号安装不同的零件呢？他们把所有的零件全部准备在SMT（表面贴装技术）机上，这样产品型号的差异完全根据相同的PCB但是不同的条码来实现。在生产线的最开始，机器首先自动扫描条码，在识别了条码之后SMT机会自动地切换程序去安装该型号产品的零部件，而当机器读取到不同的型号的时候就会自动切换程序去贴装不同的型号所需要的零件，这样就做到了生产不同的型号的产品时的0秒钟切换。在生产完PCBA（PCBAssembly）之后，仍然是根据型号的不同会自动地切换安装不同的感应磁芯，磁芯的设计也尽量地标准化，但是与PCBA的组合会形成更多不同的型号，再接下来的工序是装入套管并注胶，这些也是机器会根据产品条码不同而进行自动地切换的。在进行产品测试时也是如此，检测设备会根据不同的产品型号自动地选择不同的测试指标进行测试。这个例子再次说明我们必须要把产品设计、工艺设计、物流设计、装备设计同时进行考虑，并且围绕标准化、模块化来进行，使得我们的生产流程具备能够实现零秒钟全自动切换的能力，于是我们得到了非常高效的小批量多品种的生产模式。由这两个例子可以看出，面对个性化定制、小批量多品种的订单需求我们并不是无计可施的，事实上一些行业领域已经找到并实践了效果不错的解决方案。既然我们无法阻止个性化定制和小批量多品种时代的来临，我们就应该去拥抱它。因为只要愿意想方设法去尝试、去努力，就一定能想出很好的办法，再去充分利用现有的各种最新的技术和手段去实现它。在现在这个充分竞争的时代千万不可以再左顾右盼看看别人有没有做到，谁先想到更好的办法去实现了，也许他就是一匹征服整个行业的黑马，而你跟在别人的后面也许已经为时过晚。