1908年,底特律Piquette工廠內(nèi),世界上第一輛以大量通用零部件進行大規(guī)模流水線裝配作業(yè)的汽車——福特T型車誕生,憑借260美元的親民售價和便捷的操控方式,T型車在隨后的十多年時間里創(chuàng)造了單一車型產(chǎn)量的世界最高紀(jì)錄,不僅讓美國成為“車輪上的國家”,還讓更多人看到了工業(yè)改變世界的強大力量。

工業(yè)時代促進了生產(chǎn)的規(guī)模化和效率的成倍提高,在福特獨創(chuàng)的工廠里,T型車從零開始到裝配完畢用時93分鐘,而在此之前,汽車底盤生產(chǎn)時間需要足足14小時。此后,以自動化、半自動化的工業(yè)流水線開始出現(xiàn),被稱為剛性生產(chǎn)線。再后來,微型計算機的出現(xiàn)開始集中控制整個工廠和工藝流程,生產(chǎn)過程自動化進入到新階段。

經(jīng)歷一個多世紀(jì)的發(fā)展,人類從蒸汽機為主的工業(yè)1.0時代,電氣化為主的工業(yè)2.0時代,信息化為主的工業(yè)3.0時代一路走來,迎來了智能化為主的工業(yè)4.0時代。伴隨人口紅利逐漸消失,伴隨大量高端制造領(lǐng)域人才缺口,世界各國開始走向以智能制造為主導(dǎo)的全新工業(yè)時代。在國內(nèi),不僅是阿里巴巴的“犀牛工廠”、小米投資6億元、年產(chǎn)百萬臺高端智能手機的“黑燈工廠”、格力“黑燈工廠”等紛紛登場,各省、地區(qū)的人才爭奪戰(zhàn)也愈演愈烈,對高端智能制造業(yè)同樣渴求,在這背后,凸顯出我國在高端制造關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的缺口與空白。

為填補這一缺口,6位自動化行業(yè)資深專家,憑借多年科研積累和產(chǎn)業(yè)融合經(jīng)驗,找到了“黑燈工廠”的關(guān)鍵底層技術(shù)突破口——柔性智造線技術(shù),并成為首家躋身全球磁懸浮柔性智造線的中國企業(yè),而這家來自上海名為果栗科技的企業(yè),正吹響中國工業(yè)4.0時代的序曲。

柔性智造線開啟工業(yè)進化之路

工業(yè)時代前期,規(guī)?；?、大批量生產(chǎn)產(chǎn)品往往需要剛性生產(chǎn)線支撐,剛性生產(chǎn)線滿足了社會對大量工業(yè)品的需求,并極大促進了社會物質(zhì)資料的制造和補充。而當(dāng)世界邁入消費結(jié)構(gòu)升級的新階段,買方市場和消費者個性化、定制化、時效性要求的增多,這種剛性生產(chǎn)線已無法再滿足人們的需要。

亨利·福特曾有一句名言:“顧客可以將車漆成任何他想要的顏色,只要它是黑色的?！痹?915到1925年間,福特為了提高生產(chǎn)效率,只使用價格低廉干燥迅速的日本黑涂料,而在那個時代,任何人想要一輛顏色不是黑色的個性化T型車,都需要再額外雇人或自己親自動手才能實現(xiàn)。

這在今天看來似乎不可思議,因為如今市面上任何汽車都不止一種顏色,而柔性智造線正是為了滿足人們個性化的需求而出現(xiàn),它是一個自動化的生產(chǎn)制造系統(tǒng),在最少人的干預(yù)下,能夠生產(chǎn)任何范圍的產(chǎn)品族,從而滿足“多樣化、小規(guī)模、周期可控”的生產(chǎn)要求,由于和剛性生產(chǎn)截然不同,因此以柔性命名。

“工業(yè)4.0時代下,市場差異化的需求,對生產(chǎn)線的要求越來越高。在工業(yè)化時代,定制經(jīng)濟存在著很大瓶頸,那就是沒法上規(guī)模。工業(yè)化流程講究的是效率和批量化,而一旦要滿足個性化需要,就要靠柔性智造?！标P(guān)注制造業(yè)模式轉(zhuǎn)型的研究員張乾(化名)表示,從剛性生產(chǎn)線向柔性智造技術(shù)發(fā)展是時代的必然,他同時以供給端角度進一步指出:

“從供給端來說,柔性智造同樣很有市場,因為如果為了滿足每一個產(chǎn)品,尤其是小眾需求,就去做一種模具,做一條生產(chǎn)線的話,投入成本是很高的,一旦需求量達(dá)不到一定程度的話,從商業(yè)上來講很不劃算。因此,在滿足一定產(chǎn)能的前提下,企業(yè)會希望盡可能實現(xiàn)生產(chǎn)的柔性化,讓多種產(chǎn)品能在同一套生產(chǎn)體系、同一條生產(chǎn)線上進行,這樣可以分散和降低投資風(fēng)險和制造成本,福特和豐田等企業(yè)就是這樣做的,通過柔性生產(chǎn)線提供不同配置的汽車產(chǎn)品滿足不同人的消費需要,而這正是柔性智造的價值所在。”

實際上,早期自動化產(chǎn)線普遍采用皮帶式、鏈條式、齒輪和步進梁結(jié)構(gòu)的傳輸線體,存在著生產(chǎn)節(jié)拍不可調(diào)整或者難調(diào)整、產(chǎn)線節(jié)拍受最慢工藝設(shè)備節(jié)拍限制、機械驅(qū)動部件維修維護頻繁等瓶頸性問題。特別隨著“精益生產(chǎn)”和消費產(chǎn)品市場迭代周期越來越短的現(xiàn)實壓力,制造企業(yè)迫切需要引入一種既能提高生產(chǎn)節(jié)拍滿足快速捕捉市場窗口,又能快速調(diào)整產(chǎn)品類型和生產(chǎn)節(jié)拍的柔性生產(chǎn)方式,這種產(chǎn)業(yè)升級的痛點問題,在磁懸浮驅(qū)動柔性線技術(shù)出現(xiàn)之后得到了有效解決,果栗科技CTO周金明以自主研發(fā)的iTS智能磁懸浮驅(qū)動傳輸系統(tǒng)為例:

“iTS采用磁懸浮驅(qū)動的原理,取代傳統(tǒng)皮帶傳輸,可以在同一時刻任意位置實現(xiàn)動子同步、異步獨立控制,互不干擾,適合同一產(chǎn)線生產(chǎn)多種產(chǎn)品,實現(xiàn)柔性智造,同時易維護占地小安裝簡單,具有速度快,精度高,高負(fù)載,無限拼接等特性。這樣帶來的好處是,解決了傳統(tǒng)輸送線更換難度大,后期產(chǎn)品升級成本高的痛點,通過動子自由控制、工位控制等方式,以直線或曲線軌道實現(xiàn)高效自動化生產(chǎn)。”

在硬核技術(shù)加持下,iTS智能柔性運輸系統(tǒng)顛覆了傳統(tǒng)機械自動化產(chǎn)線生產(chǎn)傳輸模式,將磁懸浮控制技術(shù)運用于工業(yè)制造柔性產(chǎn)線上,使柔性智造成為現(xiàn)實,并突破了在自動化柔性線領(lǐng)域一直被歐美國家壟斷的尷尬境地,也是從中國制造走向中國智造,實現(xiàn)工業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的必然基礎(chǔ)。

“柔性智造線”提升中國先進制造業(yè)的核心競爭力

早在上世紀(jì)60年代,歐美發(fā)達(dá)國家便率先提出柔性化生產(chǎn)的設(shè)想,隨著柔性化智造理念的深化,其內(nèi)涵和形式也在慢慢擴充。從精益生產(chǎn)(Lean Production)、并行工程(Concurrent Engineering)到敏捷制造(Agile Manufacturing)都被列入柔性化生產(chǎn)范疇,這其中,豐田推行、美國總結(jié)的精益生產(chǎn)最為出名,豐田汽車以此為核心在汽車生產(chǎn)過程中實現(xiàn)了降低消耗、提升效率、杜絕浪費、削減庫存的核心目標(biāo)。

如今,以柔性線為基礎(chǔ)的自動化生產(chǎn)線在歐美國家占有率逐年提升,每年都有20%以上的速度增長,但在國內(nèi),相關(guān)領(lǐng)域受制于人,沒有自主核心技術(shù)的突破,造成工業(yè)轉(zhuǎn)型升級困難,國際競爭力下降的尷尬局面,因此,工業(yè)4.0時代不斷呼喚柔性智造的普及。

從行業(yè)角度觀察,不論制造業(yè)中最高端的汽車零部件裝配制造、半導(dǎo)體制造、3C消費電子加工組裝還是最常見的智能物流倉庫分揀、包裝印刷、食品加工等領(lǐng)域,柔性智造都能帶來降本增效、提升產(chǎn)品多樣化等重要價值,張乾(化名)以新能源領(lǐng)域為例:

“以新能源領(lǐng)域如今最為重要的電池電芯制造為例,柔性環(huán)形線的投入使用改變了以往三條線體才可以完成的產(chǎn)量,實現(xiàn)了在現(xiàn)有的生產(chǎn)空間里節(jié)約三分之二的生產(chǎn)空間,甚至更高,多工藝的產(chǎn)線上可實現(xiàn)同步或異步控制每一個運動中的載體(動子),重復(fù)定位精度可選,負(fù)載可控可選,產(chǎn)品數(shù)據(jù)均可實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)互通,是一種巨大的效率進步?！?/p>

從市場角度觀察,以磁懸浮驅(qū)動柔性線為主的柔性智造也滿足了消費市場的期待,更個性、更環(huán)保、更面向垂直領(lǐng)域的特性使其開始主導(dǎo)“綠色制造”工業(yè)潮流。由于綠色制造所要求的低能耗、低損耗以及個性化生產(chǎn)正是柔性智造的強項,因此其不但成為工業(yè)4.0時代的基礎(chǔ),也為人類面向綠色未來提供保障。

事實上,在過去幾年全球工業(yè)受到的疫情沖擊中,通過果栗科技智能磁懸浮柔性制造線,不少企業(yè)實現(xiàn)了陣痛中革新的突破。如今,一些工廠已能夠在一條產(chǎn)線上實現(xiàn)異步操作、同步操作、跟隨操作等復(fù)雜業(yè)務(wù)模式。據(jù)周金明介紹,果栗科技智能磁懸浮驅(qū)動傳輸技術(shù)支持生產(chǎn)線全域數(shù)字過程信息高速傳輸,完美匹配工廠信息化管理系統(tǒng),使得制造商在訂單響應(yīng)、制程品控和產(chǎn)品交付方面獲得快人數(shù)步的競爭優(yōu)勢,這對疫情之后快速響應(yīng)工業(yè)制造需求,滿足人們消費需求增長具有明顯的重要意義。

張乾(化名)認(rèn)為,海外企業(yè)和國內(nèi)企業(yè)面臨的痛點是相似的,而誰能率先解決以下兩個難題,誰就能占領(lǐng)智能制造的制高點,他表示,柔性智造面臨兩個方面的難點,一是軟硬結(jié)合的問題,產(chǎn)線靠軟件系統(tǒng)識別與調(diào)度,要把新產(chǎn)品的要求變成程序指令,這時,柔性程序要直接應(yīng)用到產(chǎn)線上,就要對原有生產(chǎn)方式進行調(diào)整;二是數(shù)字化儲備的問題,根據(jù)客戶需求快速調(diào)整產(chǎn)品時,就需要生產(chǎn)者具有快速協(xié)調(diào)、快速交付的能力,這背后要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的橫向打通與自動化生產(chǎn)、智能化分析。顯然,果栗科技找到了屬于自己的答案。

事實上,從歐美工業(yè)4.0的快速轉(zhuǎn)型和持續(xù)影響全球經(jīng)濟發(fā)展能夠看出,無論對于任何企業(yè),能夠快速完成產(chǎn)線切換,或者快速調(diào)整戰(zhàn)略的企業(yè),擁有先進的自動化、數(shù)字化、智能化水平,都將具備新一輪企業(yè)競爭核心能力。而如今全球柔性智造市場規(guī)模達(dá)到上千億元,行業(yè)中參與競爭的四位玩家包括德國的Beckhoff、美國的Rockwell和已經(jīng)被ABB收購的瑞士B&R貝加萊,果栗科技是首家擁有磁懸浮柔性智造線核心自主知識產(chǎn)權(quán)的中國企業(yè),在這背后,是其團隊對柔性智造的深入理解。

助力“中國智造”站在制高點

“在19世紀(jì)的工業(yè)革命期間,人們曾見證世界上的不同國家之間產(chǎn)生巨大的鴻溝。當(dāng)時,人類掌握了新的能源,掌握了蒸汽機、石油、電力、無線電,這賦予人們新的技術(shù)和工業(yè)力量,使得人們能夠更便捷、更豐富、更有效率地從事生產(chǎn)。但這種新的力量并非為所有國家平等地共享,事實上,只有極少數(shù)國家,比如英國、法國、德國,然后是日本和美國,它們引領(lǐng)了工業(yè)革命的浪潮,并憑借新的力量征服和主導(dǎo)了未工業(yè)化的國家。”

《人類簡史》一書中,作者尤瓦爾·赫拉利提到了工業(yè)革命引發(fā)的不平等。事實上,進入工業(yè)4.0時代后,類似的事件正在重演。曾經(jīng)的工業(yè)強國依然在積極部署制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略:美國提出《先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃》,德國提出《工業(yè)4.0戰(zhàn)略》,英國提出《英國工業(yè)2050戰(zhàn)略》,法國提出《新工業(yè)法國》,中國制造業(yè)企業(yè)同時面臨著內(nèi)部挑戰(zhàn)和外部環(huán)境變化的雙重壓力。

針對于此,2015年5月,國務(wù)院正式印發(fā)《中國制造2025》,部署全面推進實施制造強國戰(zhàn)略。并明確提出:2025年數(shù)字經(jīng)濟核心產(chǎn)業(yè)增加值占GDP比重提升至10%。這意味著,數(shù)字經(jīng)濟的轉(zhuǎn)型升級將是我國經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的核心驅(qū)動力,未來十年也是數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的重要窗口期,在這一重要歷史窗口期內(nèi),促進我國工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的核心推動力之一,便是柔性智造。

2019年9月,工業(yè)和信息化部出臺的《關(guān)于促進制造業(yè)產(chǎn)品和服務(wù)質(zhì)量提升的實施意見》指出,鼓勵企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新,開展個性化定制、柔性生產(chǎn),豐富產(chǎn)品種類,滿足差異化消費需求。2019年11月,國家發(fā)改委等15部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于推動先進制造業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)深度融合發(fā)展的實施意見》,其中要求推廣柔性化定制。通過體驗互動、在線設(shè)計等方式,增強定制設(shè)計能力,加強零件標(biāo)準(zhǔn)化、配件精細(xì)化、部件模塊化管理,實現(xiàn)以用戶為中心的定制和按需靈活生產(chǎn)。

在當(dāng)前復(fù)雜環(huán)境中,制造業(yè)面臨著諸多挑戰(zhàn),從企業(yè)內(nèi)部看,包括低成本的小批量制造、更短的產(chǎn)品生命周期要求、更短的交付時間要求、更低的單件制造成本、高級技工經(jīng)驗的工人流失、產(chǎn)品追溯和品質(zhì)要求等都是目前亟待解決的具體問題。從外部環(huán)境看,消費者具有更大的主導(dǎo)權(quán),大數(shù)據(jù)、云計算、移動、社交化、3D打印、機器人等技術(shù)發(fā)展將顛覆舊有的制造模式,跨界融合、制造業(yè)服務(wù)化的趨勢也日益顯著。

面對這些挑戰(zhàn),果栗科技打造的柔性智造系統(tǒng)實現(xiàn)了從生產(chǎn)規(guī)劃到工藝編程再到生產(chǎn)報告的信息流自動化,將單個獨立的加工工序集成到一個靈活的程式中,并使制造階段和物料流完全自動化,為生產(chǎn)加工過程“穿針引線”,也成為越來越多企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的“核心引擎”。從長遠(yuǎn)來看,果栗科技自主研發(fā)的“智能柔性直驅(qū)環(huán)形線”磁懸浮技術(shù)解決方案,將更進一步推動中國企業(yè)走向工業(yè)4.0,并強化企業(yè)的綜合競爭力。

吳曉波曾提出中國制造業(yè)正在走向“新四化”,即制造智能化、組織柔性化、平臺賦能化、產(chǎn)品國貨化。事實上,消費需求的變化正在倒逼生產(chǎn)商和服務(wù)商改變傳統(tǒng)模式,逐漸走向以消費者為導(dǎo)向的創(chuàng)新型道路,柔性、快速反應(yīng)的供應(yīng)鏈正在成為企業(yè)競爭力之一。工業(yè)4.0的核心優(yōu)勢是生產(chǎn)過程的智慧化,以及終端產(chǎn)品的個人化,這兩點結(jié)合起來就可以形成難以替代的客戶粘性,最終為率先采用工業(yè)4.0解決方案的企業(yè)構(gòu)筑落后者難以企及的市場領(lǐng)先優(yōu)勢。

在全球制造業(yè)開始向工業(yè)4.0演化的當(dāng)下,要實現(xiàn)工業(yè)4.0的兩個核心目標(biāo),必須要解決自動化產(chǎn)線工藝設(shè)備之間生產(chǎn)節(jié)拍協(xié)調(diào)和工藝設(shè)備靈活調(diào)整配置的難題,傳統(tǒng)自動化產(chǎn)線中采用的皮帶式、鏈條式、齒輪和步進梁結(jié)構(gòu)的傳輸線體不能方便地調(diào)整生產(chǎn)節(jié)拍,更難以根據(jù)工藝設(shè)備性能的提升提高傳輸速度,而且傳統(tǒng)傳輸技術(shù)普遍的結(jié)構(gòu)龐大、占地面積大,在當(dāng)今廠房成本和人力成本飛漲的時代,總設(shè)備擁有成本(TCO-Total Cost of Ownership)不斷攀升,使得客戶對創(chuàng)新的磁懸浮驅(qū)動傳輸技術(shù)從普遍觀望到爭相采用,當(dāng)先導(dǎo)性客戶在實際應(yīng)用中驗證了磁懸浮驅(qū)動傳輸技術(shù)帶來的柔性配置、高效節(jié)拍的強大優(yōu)勢后,便開始在量產(chǎn)線中大量應(yīng)用磁懸浮驅(qū)動傳輸技術(shù)來驅(qū)動龐大的產(chǎn)業(yè)鏈運轉(zhuǎn)。

正是憑借深厚的電磁驅(qū)動技術(shù)積累,果栗科技準(zhǔn)確判斷了中國制造2025和全球工業(yè)4.0制造的關(guān)鍵所在,及時在國內(nèi)市場推出了iTS磁懸浮驅(qū)動傳輸系統(tǒng),為國內(nèi)及海外客戶提供高性能柔性線傳輸解決方案?？梢灶A(yù)見的是,隨著參與者、產(chǎn)品、生產(chǎn)過程三要素進一步走向“智慧化”,協(xié)同互聯(lián)并形成新的價值網(wǎng)絡(luò),柔性智造的重要性將被越來越多先進企業(yè)感知,中國工業(yè)4.0的先行者們必將率先實現(xiàn)突破并站在行業(yè)制高點。