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摘要:德国的工业4.0,为第四次工业革命提供基础,促进全球的制造业的发展,以赛博-物理系统作为中心,然后构建人机一体的智慧工厂,然而在实施工业4.0时,其中最为重要的问题是,搭建智慧工厂的生产线,凭借先进的科技技术,加强生产线以及管理模式,达到提高生产效率的目的,因此本文便以工业4.0下的精益生产线作为主要的叙述内容,对其中出现的问题进行浅薄的分析。

1 工业4.0对企业的相对影响

在20世纪末期,工业界已经完成3次工业革命,工业也从蒸汽机时代迈入电气化时代,最终完成电子信息技术的改革,因此为有效应对21世纪工业企业的今后发展,德国便提出工业4.0的理念,为第四次工业革命提供理论基础,加强赛博-物理系统的应用。精益是生产线的主要思想,在科学技术不断发展中,生产线的硬件设备以及技术手段也在不断地更新换代,在提高生产线的效率时,也出现很多问题,其中设备应用程度不高,为其中最为主要的情况,在生产线中,由于生产线设计的不合理或者管理技术的原因,使设备应该具有的优势,没有被完全发挥。生产线的设计需要以精益化作为重点,网络化、数字化等都是为精益化所服务,因此粗略的使用,并不会发挥技术的应有效果。

2 工业4.0的实施方法

2.1 借助网络化实现价值链的集成

如今,在市场竞争日益激烈的情况下,工业企业也需要在各方面提高自身的水平,达到提高自身竞争力的目的,目前,工业企业的供应链关系较为单一,全面的大型企业逐渐瓦解,最后逐渐形成,具有核心竞争力的企业群。供应链的发展方向为最优价值链,并且对于新入企业群的企业来说,可以降低企业的生产成本,提供质量更高的产品,为购买者提供更为优质的服务。而且,如今网络化的发展,更是为价值链的横向集成提供发展基础,网络化的发展,可以发现更具有竞争力的企业。网络化的实施可以帮助企业加强设计、工艺等各方面的信息的流通,最终达到制成协同设计以及制造的作用,网络化可以加强采购环节以及物流环节的个性化,达到缩短产品的交付周期的作用,并且网络化也可以实现统一的销售以及维护,以统一的方式,降低销售以及维护所需要的成本费用。

2.2 借助数字化实现信息贯通

通过数字化加强信息贯通能力,在工业4.0理念的智慧工厂中,被数字化定义的产品,可以较为准确地被转化为实际产品,数字化定义是实现智慧工厂的基础,也是实现工业4.0建设的基础,每种产品都有着自身的生命周期,被数字化定义的产品也需要覆盖全生命周期,包括设计、服务等一系列的工作流程,实现产品的数字化定义。

为实现产品的数字化,需要使用基于模型定义的技术,可以保证产品的数字化信息,可以被妥善的传递,产品数据的传递并不是简单地从工程上游往下游传递,也需要将下流的产品数据回馈与上流,为产品的创新提供源源不断的动力。

2.3 借助物联网实现纵向集成制造

通过物联网实现纵向集成的智慧制造,通过车间现场的物联网设备,需要将虚拟化产品转变为现实世界,数字信号被传入加工设备后,使加工设备实现生产加工工作。产品从虚拟转变为现实加工时,在实际的设计工程中,存在一定的差异性,车间现场的物联网设备,可以将制造过程中的各项数据,变为数字信号,然后将信号反馈至虚拟软件中。带有智慧的制造系统可以接收反馈回的数字信号,然后将新的数字信号传递回加工设备,达到调整现场生产加工的目的。虚拟世界到现实时间的纵向集成,是实现智慧制造的基础之一,这也是实现赛博-物理系统的重要组成部分。

3 工业4.0的生产线构成

精益为工业4.0的核心理念,需要将各项先进技术组合为一体才可以达到精益的要求,设计工作需要围绕以下几个方面进行分析:

3.1 加工设备的设定

在生产线中设备处于主体地位,设备的设置也为生产线的形态造成影响,所以需要加强设计环节,在设计环节中,加强以下的注意:

对于产量较大的产品,需要建立相应的生产线,对于多类产品的小批量制造,可以使用柔性生产线进行生产工作,将相似工艺的产品集中于一条生产线中。精益生产线的特点,便是小批量生产模拟大批量生产。

在工艺线路的配置过程中,不能简单地应用其线路配置生产线的设备,需要不断调整工艺路线,达到节省投资成本的作用,例如,将一道工序转变为多工序,然后在简单的工序中设置低端设备,在工作流程较为复杂的位置使用高级设备开展工作,在保证最终生产价值的同时,可以极大程度地降低设备的投资成本,也可以将复杂的工序合并,有效地减少高端设备的换装时间,优化生产价值。

当产品的制造方式为单独建线生产时,需要严格按照生产节奏设置设备,若生产线为柔性生产线,则需要注意的是,不能按照生产节奏设置设备,需要有效满足柔性生产线的特点,为重要设备的工作增加缓冲时间,使较为靠前的加单工序的非关键设备加快生产节奏,此外在生产节拍的控制上,需要进一步的细化,例如准备时间以及交接时间等。

3.2 先进测量技术的使用

大量的自动化加工设备上已经具有非常先进的测量技术,可以在自身工作过程中,自动完成矫正以及自动测刀工作。在搭配大量的设备后,可以使其组成一套测量系统,此系统的设计关键点为将测量活动分散化,使其价值流保持连续性,将测量工作再一次划分,对当前所使用的检测工艺以及管理方式进行调整。

检测时,可以将其分为4个层次,分别为加工过程中的检测、加工工序流转前的检测、阶段完工后的检验以及加工完成后的检测。加工过程中的检测是通过机检测模块,实现加工与检测的同步进行。在加工工序流转前的检测工作中,需要减少检测项目,减少由于生产线以及价值链中断的现象。为有效防止此类问题,需要装置便携性的检测设备,优化工序的分离面。而终端检测中,由于此阶段的检验是生产线的环节之一,所以需要检验时间与生产线相互配合。

3.3 柔性工装和激光定位的使用

柔性工装技术是建立在产品的数字协调体系之上的,自动化装配技术的主要目的为减少设计阶段以及制造阶段中,工装的准备时间以及所消耗的成本,提高此阶段中的生产率。激光定位技术,结合三维制造模型以及gps技术的优点,可以准确地判断加工等位置,使机器人可以顺利完成自动加工等环节。除激光定位的使用外,在生产环节中,物流环节也是不增值环节中的一个,自动化物流系统,需要通过自动化的物流系统,实现物流运输的自动化,增加生产线的价值。但是为有效达到精益效果的目的,则需要在工艺设计以及管理方式上进行合理的调整。

3.4 agv智能搬运系统

agv全称为自动导航车,并且可以根据设定的路径形式,本身具有较高的安全保护以及运输移载功能,属于轮式机器人的一种,最早出现于20世纪中期,并且经过多年的发展已经成为由计算机无线系统控制的新型智能化搬运措施。在国内,应用于仓储、物流运输等零部件安装工作。其中牵引式的agv应用较广,并且可以直接用于物料运输,降低人力成本。

结语

工业4.0生产线的构想,为第四次工业革命提供改革方向,是以后工业生产线发展的必然趋势,精益是生产线中的主要内容,因此在工业4.0中更应该体现此特点,因此需要从精益的角度出发,加强实施过程中的各项运动管理,保证生产线可以高效的运行。

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