数字技术助力柔性化生产成为企业“强核心”关键

方振华

依托数字技术改善传统制造业少品种、大批量的生产模式，提升产品研发、生产、管理的水平，加快产品质量把控、生产效率的变革，实现产能的弹性释放，成为企业增强核心竞争力的关键，也是企业从“制造大企”轉型为“制造强企”的必由之路

柔性化生产与小批量制造的最大优势在于让资产、设备等发挥最大的价值，而实现这一优势最重要的就是让专用资产通用化。企业采用统一接口可以有效减少不同接口连接时需要消耗的工程时间，以及各项数据进行交互时需要消耗的沟通时间，还可以避免系统升级而带来的重复的、不必要的接口磨合时间。

作为实体经济的基础，制造业是经济高质量发展的关键。伴随着数字经济的飞速发展，大数据、物联网、云计算、人工智能等新一代信息技术正加速渗入到制造业中，为制造业的数字化转型带来新动能、新机遇。

与此同时，消费结构的升级以及新冠疫情的肆虐促使消费者的个性化、多样化、时效性等需求日益增多，传统制造业的刚性生产模式渐渐无法满足消费者的需求，多品种、小批量、周期可控的柔性化生产开始备受关注。在这样的背景下，依托数字技术改善传统制造业少品种、大批量的生产模式，提升产品研发、生产、管理的水平，加快产品质量把控、生产效率的变革，实现产能的弹性释放，成为企业增强核心竞争力的关键，也是企业从“制造大企”转型为“制造强企”的必由之路。

柔性化生产与小批量制造的发展难题

目前，柔性化生产与小批量制造在制造业中早已进入实用阶段。从工作内容来看，柔性化生产与小批量制造不仅可以用于基础的机械加工，还可以用于锻造、焊接、铸造、激光等特种加工以及喷漆、制模、热处理等工作；从生产产品来看，柔性化生产与小批量制造不仅可以用于汽车、飞机、船舶等产品的生产制造，还可以用于计算机、半导体、食品、药品、化工等产品的生产制造。

尽管柔性化生产与小批量制造已经取得了一定的发展成果并得到了广泛应用，但其仍然存在着一些亟待解决的发展难题。例如不同系统之间的接口不相匹配，数据存在跨平台交互问题，导致部分系统只能够发挥最低效率，同时不同接口在进行连接时往往需要消耗大量工程时间进行磨合，而系统升级后则需要再次磨合，如此重复就导致系统缺乏稳定性，难以及时应对市场需求的快速变化；除此之外，当下大多数柔性化生产与小批量制造仍然采用传统刚性输送系统，被加工产品大部分时间都处于输送的状态或是等待输送的状态，真正被有效加工的时间反而极少，这就导致整个系统的产能被大大地限制在输送系统中，进而提高了产品的生产成本；对于一些工艺动态多变、工序繁杂难做的产品来说，质量控制与检验也是其采用柔性化生产与小批量制造所面临的一大难题，这些问题无疑将直接影响到企业的质量管理效率及经济效益。

数字技术助力柔性化生产与小批量制造

针对当前柔性化生产与小批量制造所面临的系统及数据接口不匹配、输送系统效率低下以及产品质量难把控、难检验等发展难题，进一步加强数字技术与制造业的深度融合，利用先进数字技术对柔性化生产与小批量制造进行改造升级，大幅度提升柔性化生产与小批量制造的运营效率，加快柔性化生产与小批量制造的产能释放，优化柔性化生产与小批量制造的质量控制及检验过程，将有助于企业提升产线的稳定性及灵活度，提高对市场需求的应变能力，降低产品的生产成本，保障产品的质量一致性与合格率，从而在新产业变革中抢占先机。

统一接口，提升效率。众所周知，柔性化生产与小批量制造的最大优势在于让资产、设备等发挥最大的价值，而实现这一优势最重要的就是让专用资产通用化。也就是说，生产A产品的产线，同样可以生产B产品，这样就做到了产线通用化，使企业在不额外增加产线的情况下，实现产品的多样化。与此同理，要想提升相关系统的运行效率及稳定性，也需要将不同系统的接口通用化。企业采用统一接口可以有效减少不同接口连接时需要消耗的工程时间，以及各项数据进行交互时需要消耗的沟通时间，还可以避免系统升级而带来的重复的、不必要的接口磨合时间。相关生产人员只需要借助具有统一接口控制器就可以用各种方式访问、读取、解析不同系统中的数据，从而在不同系统之间建立起动态的信息交互，帮助不同系统实现协同工作，最大限度地发挥各个系统的特性，提高产线的整体效率及稳定性。

柔性输送，释放产能。对于刚性输送系统限制产能的问题，企业可以利用数字技术对机械与被加工产品之间的强耦合关系进行解耦，降低传统输送系统单纯机械执行的刚性，提升输送系统的柔性及灵活性，将产能从机械的传送系统中释放出来。通过在输送系统中安装各类支持扩展的传感器，预设与产品生产相关的一些常见业务逻辑库与函数库，并增加图形化与高级编程功能，企业就能够在结合自身的成本控制的前提下，根据不同的生产需求以及业务场景需求自由改变输送系统的形状、结构、数量，开发适应自身生产需要的多规格智能化柔性输送系统，满足多工艺、非固定节拍的生产场景，实现多品种、小批量的生产制造，在提高输送系统整体运行效率的同时，进一步扩大产线产能，提高产线的经济效益。

数字孪生，优化质检。在产品的质量控制与检验方面，企业可以借助数字孪生技术打造虚拟制造单元，通过在线实时检测虚拟制造单元加强对生产过程的控制能力，及时了解生产设备的使用状态与故障情况，从而保障产品的生产质量，优化产品的质量检验。虚拟制造单元能够模拟产线的全周期生产流程，实现数字化模型与实际运行系统之间的动态交互，帮助企业对实际运行系统进行有针对性、有建设性的优化升级，为同一产线的产品质量的一致性与合格率提供支撑条件。当产品制造完成，进入质量检验环节时，数字孪生技术的动态测试验证功能将帮助企业实现精准质检，通过在虚拟三维空间中对产品进行虚拟仿真，就可以简化产品的质检工作，降低产品的质检成本，减少产品的质检时间，企业也可以在虚拟空间中对仿真产品进行修改，简化产品优化设计的工作，提高产品性能。

新时代下，传统制造业从少品种、大批量的流水线生产转变为多品种、小批量的柔性化生产已然成为大势所趋，而数字技术、智能技术的持续发展与革新则为制造业的柔性化生产与小批量制造提供了必要的技术条件。制造企业只有在数字时代找准发力点，抓住变革机遇，积极利用数字技术优化产线，驱动传统生产方式向智能生产方式转型，才能增强自身竞争力，踏上高质量发展的道路。

（作者单位：杭州杭氧透平机械有限公司）