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任何一家對制桶技術(shù)有執(zhí)著追求的制造企業(yè)，都希望自己能在當(dāng)代這個(gè)變革舞臺上走得更高、更遠(yuǎn)。鋼桶作為制桶企業(yè)的產(chǎn)品，如何在這個(gè)變革中通過智能制造實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、人員最少化和成本最優(yōu)化，是樹立在每一個(gè)制桶人面前的目標(biāo)?，F(xiàn)如無錫四方、天津大田、中糧包裝、格瑞夫等這些代表性的現(xiàn)代化智能工廠已走在時(shí)代前面，提前布局了智能制造和面向未來的全數(shù)字化。為此，本文希望將制桶新形勢的一些想法與方向進(jìn)行分析，給改革中的企業(yè)提供一些助力。

智能制造成熟度

知根才能發(fā)展，只有制造自身實(shí)現(xiàn)了智造，才能更好地造出滿足市場需求的智能終端產(chǎn)品，否則最終只會被市場淘汰。真正意義的智造不是僅指鋼桶產(chǎn)品上的各種科技技術(shù)應(yīng)用、互聯(lián)網(wǎng)＋或激光焊接，而應(yīng)該是指企業(yè)內(nèi)部制造的管理、模式、架構(gòu)的智造?？v觀國內(nèi)不少的鋼桶企業(yè)，很多企業(yè)才剛進(jìn)行全面自動化升級變革，管理上仍然保持著20世紀(jì)末的方式。線末裝桶勞動力密集，生產(chǎn)、品質(zhì)都依靠人的經(jīng)驗(yàn)與個(gè)人的評判基準(zhǔn)，導(dǎo)致產(chǎn)品背后沒有生產(chǎn)數(shù)據(jù)可溯源。甚至為了減少品質(zhì)的波動，一直延續(xù)著多工序生產(chǎn)和單零件大批量生產(chǎn)的粗放型排產(chǎn)。這樣一來，成本居高和靈活性低下成為了制桶的通病，且產(chǎn)能提升時(shí)的投資往往也是巨大的。即便一些大型的企業(yè)，雖然在管理上嚴(yán)格執(zhí)行ISO，品質(zhì)上遵從較高的基準(zhǔn)，但在管理上對大數(shù)據(jù)的不敏感，也往往會導(dǎo)致一些問題的反復(fù)發(fā)生，如一些基礎(chǔ)品質(zhì)問題，在每個(gè)鋼桶上重復(fù)發(fā)生而得不到遏制。而這些問題的根源，就是缺少數(shù)據(jù)分析，無法縱觀一個(gè)產(chǎn)品的始終所導(dǎo)致。

鋼桶的生產(chǎn)，在20 世紀(jì)就一直圍繞零件的成形，開卷、落料、清洗、拆垛、成形、質(zhì)檢、裝箱、入庫、出荷等環(huán)節(jié)開展自動化變革。這些變革環(huán)節(jié)中，一直都是沿用成熟的生產(chǎn)技術(shù)與工藝，一些數(shù)字化新技術(shù)極少在制桶領(lǐng)域被應(yīng)用。過往曾經(jīng)出現(xiàn)過的桶蓋自動堆碼系統(tǒng)，受限于零件裝掛數(shù)量、后工序取用困難等問題，也如曇花一現(xiàn)，并未能在行業(yè)中被廣泛認(rèn)可和推廣。

作為一家對制桶技術(shù)有著執(zhí)著追求的企業(yè)，肯定不會在智能制造這個(gè)變革時(shí)代缺席。其中，格瑞夫算是在數(shù)字化技術(shù)上走得比較早的一部分制桶企業(yè)之一，相比其它企業(yè)全新建設(shè)的數(shù)字化工廠不同，格瑞夫沒有拋棄原有的生產(chǎn)基礎(chǔ)，而是在此基礎(chǔ)上不斷進(jìn)行效率的精益求精，走出了一條屬于自己的低投入變革之路。早在2010 年，格瑞夫就開始導(dǎo)入桶蓋自動堆碼、成品自動裝車，更是將此作為了后續(xù)所有鋼桶生產(chǎn)線的標(biāo)準(zhǔn)配套，實(shí)現(xiàn)了班組人員最小化；全程輸送鏈，最大程度上削減了車間面積和優(yōu)化了零件物流輸送；全模型化的伺服制造技術(shù)，更是成功將一個(gè)桶型的工序數(shù)量縮減，，并將坯料利用率提升到行業(yè)的最高水平。另外，在其他新技術(shù)的研發(fā)中，格瑞夫也從未停步，在市場的激勵(lì)下，制桶車間涌現(xiàn)了很多的新技術(shù)，如“質(zhì)量自動檢測技術(shù)”、“智能輸送”、“ERP 系統(tǒng)”、“遠(yuǎn)程維修”等，已如雨后春筍般在新興的制桶車間不斷涌現(xiàn)。作為鋼桶生產(chǎn)者，如何將這些眾多新技術(shù)串聯(lián)起來，并成為一個(gè)數(shù)字化孿生車間，是決定未來大田包裝站位高低的一個(gè)重大推動力。

規(guī)劃級是指能夠?qū)诵臉I(yè)務(wù)活動，如設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、物流、銷售、服務(wù)進(jìn)行流程化管理，讓整個(gè)產(chǎn)品線不再是斷層，而是整個(gè)生命周期聯(lián)合在一起。這個(gè)環(huán)節(jié)需要對制造的基礎(chǔ)和條件進(jìn)行規(guī)劃，并實(shí)現(xiàn)一定的數(shù)字化，可以實(shí)現(xiàn)全流程的溯源。這一點(diǎn)，企業(yè)在ISO認(rèn)證時(shí)基本都已經(jīng)能做到。

規(guī)范級和集成級，就是企業(yè)采用自動化技術(shù)、信息技術(shù)手段對核心裝備和核心業(yè)務(wù)活動進(jìn)行改造和規(guī)范化，實(shí)現(xiàn)單一業(yè)務(wù)的活動數(shù)據(jù)共享。然后對裝備、系統(tǒng)等開展集成，實(shí)現(xiàn)跨業(yè)務(wù)活動間的數(shù)據(jù)共享。對于這兩點(diǎn)，格瑞夫從2008 年開始就已規(guī)劃了未來自動化制桶車間的藍(lán)圖，實(shí)現(xiàn)了從桶蓋的自動堆碼到成品的自動裝車，從簡單的庫存數(shù)據(jù)庫升級到輸送、定位、品質(zhì)一體化數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)每一個(gè)零件的生產(chǎn)軌跡登記和品質(zhì)溯源。同時(shí)，還能關(guān)聯(lián)能耗數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)等，對不太合理的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和生產(chǎn)優(yōu)化的提醒與建議。

優(yōu)化級，企業(yè)對人員、資源、制造等進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，形成知識、模型等，實(shí)現(xiàn)對核心業(yè)務(wù)活動的精準(zhǔn)預(yù)測和優(yōu)化。這個(gè)階段是整個(gè)智能制造的核心，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的自動采集，匯總了整個(gè)企業(yè)所有生產(chǎn)的數(shù)據(jù)，對于每一個(gè)趨勢發(fā)展、效率高低都能進(jìn)行預(yù)判與優(yōu)化，并自動下發(fā)不同的工藝文件。未來所有的生產(chǎn)布局、流程都將要依賴這個(gè)模型進(jìn)行擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)少人化和信息化。

最后的引領(lǐng)級則是一個(gè)終極的發(fā)展目標(biāo)，基于上述搭建的模型，持續(xù)驅(qū)動業(yè)務(wù)活動的優(yōu)化和創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同并衍生新的智造模式。也就是大家常說的數(shù)字化孿生生產(chǎn)車間，可以基于數(shù)據(jù)的科學(xué)決策和動態(tài)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)無人化智能制造，并主動學(xué)習(xí)和自動持續(xù)優(yōu)化能力，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)資源自組織、柔性化、個(gè)性化需求，且與安全一體化管理，為企業(yè)帶來持續(xù)客觀的經(jīng)濟(jì)效益。

為了更好地去推進(jìn)鋼桶的智能化制造，在整體布局時(shí)，必須要充分考慮鋼桶的生產(chǎn)環(huán)境和制約因素。

大數(shù)據(jù)生產(chǎn)管理系統(tǒng)

在生產(chǎn)系統(tǒng)上，每個(gè)企業(yè)都有自己的生產(chǎn)管理思路，但并不是所有的管理思路都能成為數(shù)字化系統(tǒng)，并能覆蓋車間的所有領(lǐng)域，例如設(shè)備、工藝和品質(zhì)等。另外，鋼桶生產(chǎn)也不能粗狂地按計(jì)劃大批量地生產(chǎn)，特別是品種多的企業(yè)，會導(dǎo)致零件占據(jù)大量的存放空間，并有品質(zhì)隱患。很多企業(yè)雖然也有生產(chǎn)系統(tǒng)，但往往就是管控庫存與生產(chǎn)計(jì)劃，忽視了其他的影響因素，容易發(fā)生與計(jì)劃脫節(jié)、完成率不高等問題。

對于常規(guī)的生產(chǎn)系統(tǒng)，可獲知的信息量少，更多還需要依靠班組自我調(diào)整，才能保障生產(chǎn)的順利。而最優(yōu)的做法，是根據(jù)現(xiàn)場的各種狀態(tài)去協(xié)調(diào)生產(chǎn)的變化，例如新產(chǎn)品的調(diào)試、設(shè)備的維修、后工序桶型、零件數(shù)量、安全庫存量等，甚至還需要結(jié)合坯料的生產(chǎn)運(yùn)輸情況，將生產(chǎn)計(jì)劃從落料、生產(chǎn)到庫存，成為一個(gè)有機(jī)流程開展統(tǒng)籌安排。

智能化方向：建立全面MES 生產(chǎn)管理系統(tǒng)，可監(jiān)控制桶車間的每一個(gè)細(xì)節(jié)，足不出戶管控車間。

為了獲取更多、更全面的信息，智能化的生產(chǎn)系統(tǒng)必須要將信息量最大化，包含且不限于設(shè)備狀態(tài)、模具狀態(tài)、人員在崗信息、品質(zhì)狀態(tài)、能源變化等方面。因?yàn)槿魏我粋€(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)異常，都會直接導(dǎo)致生產(chǎn)的不穩(wěn)定。其中設(shè)備和模具的狀態(tài)，是除庫存外的最重要的數(shù)據(jù)。

同時(shí)，沖壓與其他車間存在最大的差異，首先，生產(chǎn)不能單純依靠拉動性來進(jìn)行生產(chǎn)，需要根據(jù)不同的桶型生產(chǎn)計(jì)劃、數(shù)量，結(jié)合現(xiàn)場的零件、坯料和庫存空間，在保證最低安全庫存的基礎(chǔ)下提前進(jìn)行排產(chǎn)；其次，還需要考慮單批次的生產(chǎn)量與下一工序模具準(zhǔn)備的工時(shí)，調(diào)整每批次生產(chǎn)的零件數(shù)量，讓制桶生產(chǎn)線稼動率最大化。綜上所有因素，鋼桶智能化生產(chǎn)模型必須要將上述所有的條件整合起來作為輸入量，方可輸出最合理、最優(yōu)化的生產(chǎn)計(jì)劃，并操控生產(chǎn)。因此，制桶的智能化必須有且只能有一個(gè)大腦來整合這些數(shù)據(jù)。這個(gè)大腦就是生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)。

車間內(nèi)布局“一個(gè)核心＋多個(gè)輔助”，構(gòu)成制桶車間信息化系統(tǒng)。在這個(gè)架構(gòu)中，所有的信息全部匯總至MES 系統(tǒng)中進(jìn)行整理，通過內(nèi)部的大數(shù)據(jù)模型，排列出最合理的生產(chǎn)計(jì)劃，交付生產(chǎn)線。但這僅僅是完成了“軟件”部分的內(nèi)容，真正智能化的生產(chǎn)才剛剛啟動。

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，MES 系統(tǒng)還需要不斷監(jiān)控整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，從坯料的入庫到AGV 上料，從設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)到品質(zhì)的檢測，從零件的自動裝掛到入庫，從焊裝崗位的投遞到空容器的重新入庫。這一切都需要精準(zhǔn)的策劃與調(diào)控，任何一個(gè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常都會導(dǎo)致生產(chǎn)的癱瘓或發(fā)生產(chǎn)品品質(zhì)的重大事故。這是一個(gè)復(fù)雜且又龐大的工程，現(xiàn)階段廣本處于在智能成熟的第三級，為第四級的蛻變積累著數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)。

品質(zhì)提升

在傳統(tǒng)的品質(zhì)檢查中，都是通過人工對光進(jìn)行外觀品質(zhì)的確認(rèn)，檢出率與檢查人的技術(shù)能力直接相關(guān)。無論是在線質(zhì)檢或檢具掃描，耗費(fèi)時(shí)間長且仍無法規(guī)避異常流出，特別在生產(chǎn)線的節(jié)拍不斷提升中，這個(gè)異常流出會不斷被放大。

智造技術(shù)：在線自動檢測，機(jī)器人藍(lán)光掃描。隨著視覺系統(tǒng)的日趨成熟、圖像從2D 到3D，數(shù)據(jù)分析速度快速提升，自動品質(zhì)檢測已經(jīng)從離線搬到了在線狀態(tài)。利用穿透性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)的短波長藍(lán)光，進(jìn)行高精度的零件掃描，可以識別的品質(zhì)問題，已經(jīng)從原來的單純開裂，發(fā)展到了桶型外觀、工藝過程、尺寸精度確認(rèn)等許多方面，可以實(shí)現(xiàn)多種不同的作業(yè)。導(dǎo)入該類設(shè)備，可以大幅削減品控人員、品質(zhì)檢查的區(qū)域，甚至檢具等投入。同時(shí)，對于高速伺服線的高生產(chǎn)節(jié)拍，還能有效削減不良品的產(chǎn)生數(shù)量，削減生產(chǎn)成本。

線末智能物流

早在2006 年，國內(nèi)鋼桶行業(yè)就開始進(jìn)入自動化生產(chǎn)的時(shí)代。與此同時(shí)，桶件碼垛的強(qiáng)度也隨著生產(chǎn)速度的提升遇到了瓶頸，需要更多的員工去配合零件碼垛。隨著生產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)拍普遍達(dá)到8只/分鐘 以上，輔助的人員需求也繼續(xù)增大，生產(chǎn)線面積需求也日益增大，如一些鋼桶生產(chǎn)企業(yè)線末鏈條設(shè)計(jì)長度就達(dá)到了40 米，僅是為了滿足成品碼垛崗位的需求。特別是一些大型的企業(yè)，生產(chǎn)時(shí)需要的裝車人員數(shù)量占到了整個(gè)班組人數(shù)的50%。而且人工裝車存在許多的問題，如產(chǎn)品變形、觸摸污染等。在此背景下，適應(yīng)性高的自動裝箱系統(tǒng)再次成為了制桶行業(yè)的一個(gè)急需。

在2010 年，許多的廠家開始考慮鋼桶自動化裝車的課題研究。但是受到已有生產(chǎn)線的限制，僅能實(shí)現(xiàn)極少部分的產(chǎn)品自動裝車，畢竟一旦轉(zhuǎn)為自動裝車后，裝車的數(shù)量將會大幅削減，且裝車的精度要求要比原來提升了數(shù)個(gè)等級，導(dǎo)致制造成本劇增。而格瑞夫在第一代的自動裝車系統(tǒng)中，就通過視覺識別實(shí)現(xiàn)了鋼桶的自動裝車。但由于受到人工生產(chǎn)物流的因素影響，經(jīng)常存在生產(chǎn)的停頓，如鋼桶精度差異、鋼桶運(yùn)輸不及時(shí)等等，難以體現(xiàn)自動裝車的優(yōu)勢。

智能化方向：建立臺車數(shù)據(jù)庫，零變化切換自動裝車；配合AGV 和智能立體倉庫搭建自動庫存系統(tǒng)。

自動裝車的設(shè)計(jì)，不能僅僅考慮裝車一個(gè)環(huán)節(jié)，更多要結(jié)合庫存開展聯(lián)動，將叉運(yùn)、庫存和出荷作為一個(gè)整體進(jìn)行規(guī)劃，才能最大程度節(jié)省空間與人員，同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動裝車的最大優(yōu)勢和弱化原來的弊端。特別是涉及不良品的混裝，更加是一大難題。一些企業(yè)曾采用人工剔除或不區(qū)分混裝的方式，以減少設(shè)備和物流的影響。但是這樣一來，少人化仍難以達(dá)成，還會導(dǎo)致場地的布局混亂。對此，在MES 系統(tǒng)的配合下，同步導(dǎo)入線末自動AGV 系統(tǒng)，將生產(chǎn)線原來人員最為密集的線末物流有機(jī)整合為一個(gè)自動化智能整體，通過RFID 實(shí)現(xiàn)了不同產(chǎn)品、不同品質(zhì)種類的有序排布。自動裝車不再是獨(dú)立的系統(tǒng)，而是物流的一個(gè)有機(jī)組成，不但使效率大幅提升，還可以讓整個(gè)生產(chǎn)進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代。

首先，針對手動裝桶臺車的精度不足這一個(gè)最大的困擾問題，過往均是采用重新制作高精度的臺車，但是造成生產(chǎn)成本的激增。為此可以結(jié)合MES 系統(tǒng)，通過離線對已有臺車的精度進(jìn)行精準(zhǔn)測量，形成具體的數(shù)據(jù)庫資料，并寄存在服務(wù)器中；對臺車安裝二維碼/RFID 等身份識別信息，每次生產(chǎn)時(shí)自動將裝車的位置作標(biāo)與機(jī)器人作標(biāo)結(jié)合，保證裝車的穩(wěn)定性與品質(zhì)一致性。

然后，利用AGV 智能入庫小車或?qū)Ｓ幂斔玩溸M(jìn)行零件的自動入庫，即可保證先進(jìn)先出，又能全面掌控零件的實(shí)際數(shù)量，已達(dá)到最佳的生產(chǎn)模式。另一方面，立體庫的設(shè)置能最大化空間的利用，削減沖壓最大的零件面積占用。但作為配套，生產(chǎn)管理系統(tǒng)則需要在管理上增加更多的生產(chǎn)計(jì)劃、出入庫信息等的模塊用于支撐整體智能庫的運(yùn)作。

結(jié)束語

工欲善其事，必先利其器。在數(shù)字化變革的浪潮里，制桶必須要懂得轉(zhuǎn)換思維，將制造升級為智造，才能讓生產(chǎn)效率、場地占用、人員數(shù)量達(dá)到最優(yōu)平衡，真正實(shí)現(xiàn)提產(chǎn)降本。

對于鋼桶行業(yè)的新形勢，特別是老企業(yè)的變化轉(zhuǎn)變，由于原來管理模式的差異，過程必然是會往個(gè)性化發(fā)展的。但對于已有的制桶車間，廢舊立新是必然之勢，且是一個(gè)長期曲折的過程。這個(gè)過程沒有一步到位的靈丹妙藥，也絕不會只有唯一的一條道路，因此，作為規(guī)劃者必須要考慮各種因素，站在高處俯視自身才可做出最好的選擇，讓企業(yè)立于時(shí)代的高位。