柔性生产开启中国智造新模式
图为一汽红旗工厂的焊装生产线，该生产线高度自动化，可实现多种车型的柔性化生产。（资料图片）
最近，家住北京市大兴区的李女士想给新家购置一台洗衣机。在家电市场逛了一圈之后，她发现，专柜里的成品有些功能合适，可样式自己不喜欢；有的外观让人满意，可性能又不称心。看来看去，最后她决定，干脆定制一台。
“厂家生产什么就只能买什么”，相较于过去这种标准化、批量化的生产消费模式，近年来，消费者对于个性化、定制化产品的需求日益增强。在传统的规模化工业生产模式中，由于批量越大、生产效率越高，因而生产线相对固定单一，很难满足不同客户个性化、小批量的订单需求。随着工业4.0时代的到来，“互联网+”为制造业带来更多可能。工业互联网、数字技术、人工智能改变着传统工业的生产与管理方式，让“个性定制”“一件起订”的柔性化生产模式变为现实。
工信部日前发布的《工业互联网创新发展行动计划（2021-2023年）》提出：“鼓励消费品、汽车、钢铁等行业企业基于用户数据分析挖掘个性需求，打造模块化组合、大规模混线生产等柔性生产体系，促进消费互联网与工业互联网打通，推广需求驱动、柔性制造、供应链协同的新模式。”一些业内人士表示，作为智能制造的重要内容，随着工业互联网应用的深入，柔性制造将成为制造业未来发展的驱动力。
1 一条生产线可生产十几种产品，一件起订快速完工
消费者通过移动终端选择产品所需的颜色、形状、规格，直接下单到海尔全球的供应链工厂；自动化生产线上，机器人抓取零部件组装制造，上万传感器实时传输各项生产数据……在海尔的互联工厂，来自世界各地的个性化定制订单在此汇聚，传统的大规模制造变为了以用户体验为中心的大规模定制。
作为中国著名的家电企业之一，海尔在几年前就开始打造自己的互联工厂体系，并建立了全球首家引入用户全流程体验的工业互联网平台，打通供需两端，实现了“用户需要什么，企业就能够提供什么”的柔性制造。
柔性制造，是智能制造的重要内容之一。过去，一条生产线一般只能生产一种规格的产品，而且考虑到生产成本，一件产品要达到成百上千的起订量工厂才会生产。如果要生产定制产品或者接小订单，成本就会增加。如今，生产线经过升级改造，具有延展性。依托大数据、智能化技术，生产各环节实现了高效模块化拆解、可以进行不同的排列组合，一条生产线能够同时生产十几种产品，降低了企业的运维成本。在产品质量、生产成本不变，工期也不延长的情况下，可在大批量生产和小批量生产之间切换，哪怕是10件的订单也能快速完工。同时，疫情期间，面对口罩、护目镜等防疫物资的巨大需求，许多企业正是通过柔性制造的方式实现了快速转产，保障了防疫物资的供应。
受市场的影响，近年来，大到汽车、家电，小到服装、食品等，都有柔性制造的现实需求。国内一家饮料集团的负责人曾在采访中表示：“每个人有他自己不同的需求，比如我，可能喜欢粉红色的瓶盖，绿颜色的内容物，这些怎么去做出来呢？这就要对我们企业的供应链体系有一个很大的跨越或创新。”
有关专家表示，柔性制造不仅是技术能力的提升，也是生产管理理念的革新。随着人们物质文化生活水平的提高，消费者追求的不仅仅是产品的品质，还有个性化、差异化、限量版。面对这样的市场需求，生产企业一次接一两万件订单、一个月做完的刚性生产策略必然要向一次接手几十件甚至一两件订单、几天做完的“小单起订、快速反应”模式转变。
“过去是‘埋头干’制造，凭经验生产，现在通过给消费者画像、销售数据分析来驱动制造。”浙江温州一家制鞋企业将生产线升级成模块化布局的柔性生产线后，一旦预测到爆款，“哪怕50双鞋都可接单，最快7天就能出货，生产变得更加弹性高效。”
2 大数据预测消费需求，生产端数字化，全过程可跟踪
位于安徽省宿州市的阿里巴巴犀牛智造产业园是一家主打服装的产业园。与很多人印象中不需要高端技术、众多工人在生产线上忙忙碌碌的服装制造场景不同，这里的生产实现了全链路数字化、智能化、云端化。
犀牛智造平台运用云计算、物联网等技术，为工厂装上了“智慧大脑”；工厂内的每块面料都有自己的“身份ID”，设备之间实现互联。从面料裁剪到缝制、出厂……各个环节都有相应的数据可供全链路跟踪。依托这些数据，工厂具备了柔性换产、一键插单、智能排产、快速生产的柔性制造能力，实现了100件起订、7天交货的“小单快反”。
实现柔性生产，离不开数字化驱动。生产的基础，就是数据。
在产品开发环节，一些企业用大数据分析预测消费者的需求变化，通过数字化智能评估实现“以需定产”。在产品生产环节，生产端也迈入数字化：物联网传感器遍布企业的各个生产设备，收集全生产链条的实时数据，再通过整合来自供应商和客户的数据信息，实时掌控供应链上下游各个环节的所有流程。5G网络让海量数据得以快速传输，这些数据传输到工业互联网平台，通过大数据分析进行处理，人工智能依托数据进行智能决策，最终制定出最佳生产方案。
在一汽红旗国内首个新能源汽车工厂，高柔性生产线使工厂实现了从传统燃油车到新能源汽车的多品种混线生产，并预留了扩能空间。
“以前一条生产线所能生产的车型是有限的，有可能每个生产线的生产量都不饱和。现在生产线对生产的车型没有限制，极大降低了运营成本。”一汽集团工程与生产物流部副总经理张晓胜介绍，“一条生产线生产不同的车型要切换不同的资源，这需要我们收集生产计划数据以及车型、工装、夹具等的数据。相当于是把整个业务场景数字化，形成大数据，这些数据积累越多，就越准确，之后，我们再用这个数据去指导业务生产。”
据张晓胜介绍，依托数字化技术，工厂实现了对生产线上设备的预测性维护。“我们给设备上那些容易损坏的配件装上数据传感器，设备运行过程中，配件的温度、电流、电压还有振动幅度等数值都被实时采集，我们通过分析这些数值的波动曲线，可以提前三个月预测到问题，不会在设备生产中出现需要更换配件的问题。”
流水线上的每一辆汽车也实现了全流程可监控。“我们的每辆车都有一个专属二维码，在生产过程中，每一环的信息都会录入二维码中，上传到智能平台系统里，工作人员能清楚地知道每一辆车在车间哪个位置，库存有多少。包括车的质量信息，比如说轮胎上螺栓拧紧的力矩值，线与线之间的连接情况，这些数据都要进行上传。”张晓胜说。
3 系统智能化排产，机器人协作办公，自动化保障高效柔性生产
在三一重工集团的柔性生产智慧化工厂，一块钢板华丽变身为一个精密零部件，这其中所有预约、配送和上下料的过程，均由系统和机器人自动完成，无须人工干预。
“生产指令下达后，钢板通过自动吊装系统被输送至对应机台，实现自动套料和自动切割；切割好的钢板被智能行车输送至自动分拣输送线，3D视觉识别后，机器人任意抓取工件放到料框中；料框满框后，自动运输装置将料框输送至下一工位等待加工；之后，装有3D视觉系统的机器人抓取工件送至对应的成型设备自动加工，合格的零件就可以直接入库待用。”三一重工集团泵送事业部智能制造所所长饶有福表示。
国际生产工程研究协会指出，柔性制造系统是一个自动化的生产制造系统，在最少人的干预下，能够生产任何范围的产品族。在定制的情况下，每笔订单的产品参数可能都不一样，若完全依赖人工，不仅工作量巨大，也很容易出错。因此，设备和生产线的自动化是实现快速、高效柔性生产要求的重要保障。
把客户的个性化订单转成批量化工单，是柔性制造的重要一环。为此，不少企业上线了智能化系统，可综合客户交付要求、生产资料准备情况等，进行高效的智能化排产、智能化派工。即便生产线上有上百种产品，每一种只有一两件的需求，系统也能对其进行最优分解组合，保证生产有条不紊。
饶有福表示：“三一重工集团的智慧化工厂配备了企业自主研发的智能化生产管理系统和APP，可进行智能排程、智能派工、制造执行、质量预测、仓储配送、设备互联、6S监控等。”
大量智能协作机器人的使用也极大提升了柔性生产的效率。在三一重工集团的智慧化工厂，多机器人集成协作智能指挥系统可指挥30余台机器人协作工作，完成千余件、百种形物料的自动切割、分拣、码垛、成型、入库。工厂的500余名工人由原本的机器操作者变为了机器看护者和研究者。
一汽红旗工厂的智能焊装车间是红旗首个高柔性化、高数字化、高绿色化的焊装车间。车间拥有14条生产线，可实现5个车型柔性化生产，焊接自动率达到了100％。在红旗工厂H总装车间，风挡柔性装配系统应用UR协作机器人可以自动切换不同形状角窗的定位装置，从而能适配生产线上的所有车型。
机器人运送纱线、设备自动染色、生产运营数据实时监控……在青岛贵华针织有限公司的织染缝一体柔性化智造车间，自动化、数字化设备让企业敢于接下“数量很小，而且需要7个颜色，1个颜色仅染色就需要12小时，还需要织布、印花”的定制订单。
客车行业本身具有小批量、多品种、定制化的特点，柔性制造是必然选择。“我们每天接收到的客户订单中，1台车、2台车到几百台车不等，而且不同客户对车辆的性能、配置、外观等都有不同的需求。”郑州宇通客车有关负责人表示，宇通有十余条生产线，可满足上百种车型的柔性高效生产。生产线加大自动化设备投入，型材下料智能制造、涂装机器人喷涂自动换色、总装玻璃视觉自动打胶等都是行业首次使用，有效支撑了柔性化生产下的高效率、低成本和高质量。（王雅慧）