規(guī)模化流水線生產(chǎn)的核心思想是讓一個(gè)人只干很少的一部分工作,并不斷重復(fù)。大幅度降低生產(chǎn)準(zhǔn)備和切換的時(shí)間,從而提升生產(chǎn)效率。一般情況下,流水線生產(chǎn)生產(chǎn)效率會(huì)是普通生產(chǎn)的1~5倍,不同的工種差異很大。
然而,規(guī)模化與定制化是一對(duì)矛盾,如何解決這一矛盾,則是所有參與企業(yè)最為關(guān)心的問題。從系統(tǒng)設(shè)計(jì)角度看,要實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn),必須要減少設(shè)備的種類和規(guī)格,使每一類產(chǎn)品的需求構(gòu)成規(guī)模,這與定制化其實(shí)是背道而馳的,因?yàn)槲磥淼氖袌?chǎng)趨勢(shì)應(yīng)是豐富的和多樣化的。從制造業(yè)生態(tài)環(huán)境的構(gòu)成角度看,要大幅度減少產(chǎn)品的同質(zhì)化,明確分工,使每一類產(chǎn)品的生產(chǎn)大幅度集中,每一個(gè)參與者都應(yīng)朝專業(yè)化和集約化方向發(fā)展,改變制造業(yè)小、散、亂的局面,但從現(xiàn)實(shí)情況看,情況不容樂觀。我國(guó)的貨架、堆垛機(jī)、叉車、托盤、分揀機(jī)、輸送機(jī)、AGV等主要產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家不下1000家,分布非常廣,集約化程度雖有增加,但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,這也導(dǎo)致我國(guó)物流裝備和系統(tǒng)集成企業(yè)的產(chǎn)值普遍不大,短期內(nèi)看不到出現(xiàn)世界級(jí)企業(yè)的希望。
03模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化是解決之道
物流裝備品類繁多,千變?nèi)f化,面對(duì)定制化和規(guī)模化這一對(duì)矛盾,采用模塊化設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)化是唯一途徑。
模塊化的概念非常好理解,就是將一個(gè)整體進(jìn)行有效分解,使其由一個(gè)一個(gè)獨(dú)立的模塊構(gòu)成。就像日常生活中的搭積木。模塊化設(shè)計(jì)大幅度降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難度。
在軟件設(shè)計(jì)中,模塊化是將系統(tǒng)分解為一個(gè)一個(gè)的功能塊,分別進(jìn)行調(diào)試,然后整合成為一個(gè)整體。模塊化不僅解決了軟件開發(fā)的分工問題,使項(xiàng)目組可以同時(shí)進(jìn)行開發(fā)與測(cè)試,而且一個(gè)模塊出現(xiàn)問題,不會(huì)影響其它模塊的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中,模塊化也是如此。因?yàn)槿魏螐?fù)雜的產(chǎn)品均可分解為不同的模塊組成。產(chǎn)品的多樣性僅僅是模塊的不同組合型式而已,這是模塊化之所以能夠解決規(guī)模化和定制化矛盾的原因。
當(dāng)然,實(shí)際生產(chǎn)中,模塊不可能無限的多,并且過多的模塊本身就與規(guī)模化生產(chǎn)互相矛盾。并非任何產(chǎn)品都可以由標(biāo)準(zhǔn)的模塊所組成,如堆垛機(jī)的立柱,它的尺寸往往要與場(chǎng)地相結(jié)合,立柱高度就是一個(gè)非標(biāo)值,這時(shí),強(qiáng)制進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,不僅沒有必要,反而會(huì)增加生產(chǎn)和管理成本。
產(chǎn)品的模塊化旨在大幅度降低其“非標(biāo)”的比重或非標(biāo)的程度,從總體角度的100%降低到30%或更低,即已經(jīng)達(dá)到了規(guī)模化生產(chǎn)的要求。即使是像堆垛機(jī)的立柱,也應(yīng)在結(jié)構(gòu)型式、承載能力、接口型式、尺寸等方面做到標(biāo)準(zhǔn)化和參數(shù)化,一方面使其設(shè)計(jì)難度大幅度降低,另一方面,減少備料的難度。甚至還可以將立柱進(jìn)行進(jìn)一步的模塊化,使其由若干標(biāo)準(zhǔn)段和非標(biāo)段所構(gòu)成,降低非標(biāo)的程度。
什么是“標(biāo)準(zhǔn)化”?“標(biāo)準(zhǔn)化”的定義是:“為了在一定范圍內(nèi)獲得最佳秩序,對(duì)現(xiàn)實(shí)問題或潛在問題制定共同使用和重復(fù)使用的條款的活動(dòng)。”這是一個(gè)比較拗口和抽象的定義。其實(shí)所謂標(biāo)準(zhǔn)化的主要含義,在生產(chǎn)領(lǐng)域,主要是對(duì)產(chǎn)品所要遵循的技術(shù)要求,質(zhì)量要求和接口要求提供一致指南。
標(biāo)準(zhǔn)的范圍非常廣,可以是設(shè)計(jì)手段,數(shù)據(jù)接口,機(jī)械接口,材料選擇,適應(yīng)場(chǎng)合,承載能力,功率輸出等多個(gè)方面。對(duì)模塊化設(shè)計(jì)而言,標(biāo)準(zhǔn)化是其基礎(chǔ)。標(biāo)準(zhǔn)化不僅是對(duì)不同設(shè)計(jì)者而言,遵循同樣的標(biāo)準(zhǔn)可以簡(jiǎn)化過程,順利完成對(duì)接,如電機(jī)的功率、基座型式、傳動(dòng)軸方式等,而且可以大幅度增加模塊的復(fù)用,從而為規(guī)模化生產(chǎn)創(chuàng)造條件。
標(biāo)準(zhǔn)化在物流裝備行業(yè)不同專業(yè)間的應(yīng)用是非常廣的。如托盤、叉車、貨架、堆垛機(jī)等產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化,已經(jīng)形成全行業(yè)共同遵循的一系列標(biāo)準(zhǔn)。然而,產(chǎn)品本身的模塊設(shè)計(jì)卻參差不齊,這與具體企業(yè)的規(guī)模、能力、管理和認(rèn)知有很大關(guān)系。
有人說,標(biāo)準(zhǔn)化程度的高低是一個(gè)國(guó)家和一個(gè)行業(yè)制造水平的體現(xiàn),對(duì)物流裝備何嘗不是如此。如何理解標(biāo)準(zhǔn)化和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化,應(yīng)是一個(gè)長(zhǎng)期的過程。
04主動(dòng)迎接新時(shí)代的挑戰(zhàn)
上世紀(jì)90年代,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造(CAD/CAM)發(fā)展如火如荼,徹底改變了過去的設(shè)計(jì)理念和方法,也為模塊設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)化打下了基礎(chǔ)。
在互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代,隨著智能制造理念的提出,尤其是人工智能理念的提出與應(yīng)用,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造達(dá)到了一個(gè)新的高度,設(shè)計(jì)手段和生產(chǎn)手段均發(fā)生了根本性的改變。
在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),智能設(shè)計(jì)提供了更多的選擇,并且為每一個(gè)設(shè)計(jì)方案提供了從力學(xué)計(jì)算到計(jì)算機(jī)仿真到計(jì)算機(jī)輔助樣機(jī)制造(如3D打印技術(shù)的應(yīng)用)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等全部過程。許多新的結(jié)構(gòu)形式,在以前都是奇思妙想,或不可思議的東西,將成為現(xiàn)實(shí)。最優(yōu)化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)成為可能。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用,大幅度縮短了新產(chǎn)品研發(fā)的時(shí)間,而以3D打印技術(shù)為代表的新制造技術(shù)的應(yīng)用,則為樣機(jī)制造和高難度零件加工提供了全新的方法。不僅設(shè)計(jì)研發(fā)成本大大降低,而且設(shè)計(jì)研發(fā)難度也大大降低。隨著AI技術(shù)的研究不斷深入,智能化成為設(shè)計(jì)研究的主要技術(shù)手段,未來的設(shè)計(jì)研發(fā)將會(huì)更加快速、全面、有效、徹底。
在生產(chǎn)環(huán)節(jié),無人化的制造系統(tǒng)達(dá)到了一個(gè)新的高度。機(jī)器人制造、智能化的物流系統(tǒng)、透明化的信息管理系統(tǒng)、柔性化的生產(chǎn)制造系統(tǒng),一方面使得定制化生產(chǎn)難度大大降低,準(zhǔn)確性和質(zhì)量大大提升,另一方面,使得制造成本進(jìn)一步下降,響應(yīng)速度進(jìn)一步提升。以人工智能參與管理的新興制造系統(tǒng),將徹底改變過去人工管理下生產(chǎn)切換效率低的問題和質(zhì)量難以保證的問題。柔性化的生產(chǎn)線將取代傳統(tǒng)的流水線,機(jī)器人將大部分取代人的工作。先進(jìn)的制造系統(tǒng)的標(biāo)志將是柔性化、無人化和智能化。
大規(guī)模定制化,在20年前可能只是一個(gè)理念,但今天,已經(jīng)是每個(gè)制造業(yè)企業(yè)所必須面對(duì)的選擇,物流制造行業(yè)也是如此。
北京伍強(qiáng)科技有限公司總裁
研究生畢業(yè)后于北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究院工作多年,歷任計(jì)算機(jī)研究室副主任、主任,物流工程部副主任,市場(chǎng)二處處長(zhǎng),副總工程師等職務(wù)。1999年獲教授級(jí)高工職稱,2002年受聘北京交通大學(xué)客座教授,2013年兼任北京物資學(xué)院人生導(dǎo)師。現(xiàn)任北京伍強(qiáng)科技有限公司董事長(zhǎng)、總經(jīng)理。擔(dān)任中國(guó)物流與采購(gòu)聯(lián)合會(huì)常務(wù)理事,中國(guó)物流標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)管理與技術(shù)分會(huì)副主任,中國(guó)重機(jī)協(xié)會(huì)物流與倉(cāng)儲(chǔ)裝備分會(huì)副理事長(zhǎng)等社會(huì)職務(wù)。
主要研究方向: 起重運(yùn)輸機(jī)械、物流機(jī)械產(chǎn)品的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和有限元分析;2 物流中心與配送中心總體規(guī)劃;3 物流中心關(guān)鍵設(shè)備計(jì)算機(jī)優(yōu)化;4 物流中心庫(kù)存管理系統(tǒng)(WMS)和控制系統(tǒng)(WCS)研究開發(fā);5 物流中心動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)研究。
主要榮譽(yù)和著作論文: 獲原機(jī)械工業(yè)部?jī)?yōu)秀青年論文特等獎(jiǎng)一次;2 獲原機(jī)械工業(yè)部科技成果一等獎(jiǎng)一次,二等獎(jiǎng)兩次;3 獲北京市科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)一次。4 發(fā)表各類科技論文60多篇,參與編寫科技圖書3本(部)。5 在1991年提出“二次懲罰法”優(yōu)化設(shè)計(jì)理論,并成功應(yīng)用于離散型優(yōu)化系統(tǒng)6 在2005年 提出建設(shè)“合適的”物流系統(tǒng)理論。7 在2008年提出評(píng)價(jià)物流系統(tǒng)先進(jìn)性的12項(xiàng)指標(biāo)。8 獲2013年度中國(guó)物流技術(shù)年度人物獎(jiǎng)。