航空業：工業4.0趨勢下關于工藝工作的思考
http://www.debgrams.com 2015-10-21 11:41 來源：中國航空報
近期，工業4.0成為了一個非常熱門的詞匯，在制造業，乃至IT業、金融業、政界等多個領域都刮起了一場風暴。毋庸置疑，工業4.0必將給我們未來的生活、工作帶來巨大的變革。
從目前的發展趨勢看，各個國家都在大力推行與工業4.0相關的計劃，我國就提出了“中國制造2025”，中航工業也組織了一系列會議、論壇，探討如何結合公司自身情況發展工業4.0。工業4.0是德國根據本國的工業發展情況提出的一個概念，經過了多年的精益優化和流程規范，德國工業的數字化、自動化水平達到了較高的高度，普遍可以達到工業3.0的標準。與之相比，我國由于各種歷史原因，工業的發展歷程并不順利，尤其是以航空航天為代表的行業，產品品種多、批量小，工業自動化、數字化水平較低，生產模式以數控單機運行為主，僅能達到“工業2.0+”的水平。所以，要想實現工業4.0，我們還有很多的課要補。
在要補的課程中，工藝是最基礎也是需要最先補的一門課。在工廠的生產全流程相關業務中，工藝工作處于基礎與先導地位。工藝決定了產品的生產流程，從而影響了工廠的布局、運行方式和生產組織方式，這些因素共同決定了產品的生產效率和質量。如果說設備是工廠的肌肉，傳感器和網絡是工廠的神經，那么工藝則是工廠的靈魂。因此，改進工藝工作勢在必行。
首先，工藝工作的改進要從精益優化現有工藝開始，結合AOS（中航工業運營管理體系）的相關要求，按照統一的體系規范，實行工藝標準化，推廣工藝精益化，研究工藝穩健化。無論是傳統生產方式還是工業4.0環境下的智能工廠，都需要有精益穩定的制造工藝，這也是解決我們目前效率和質量問題的根本途徑。所謂智能工廠的“智能”是技術人員將一系列的判斷因素、思考邏輯，根據具體的業務流程進行提煉而形成的，與人類的智能不可相提并論。因此，其對制造工藝的要求比傳統的生產方式要高很多，不完善的工藝在目前的狀況下只會導致我們的生產效率低下、產品質量不穩定，但在工業4.0環境下，不穩定的工藝規程則會出現預測外錯誤，使智能工廠終止運行，造成重大損失。
第二，為使工藝精益穩健，我們不能再使用依靠實際生產進行的驗證方式，而要引入工業4.0的一個重要概念——數字雙胞胎，就是將現實中的環境與狀態，在虛擬的數字空間中模擬出來，創造一個與真實工廠一模一樣的虛擬數字工廠，虛擬現實環境，對工藝、流程、規劃等進行驗證、反饋和完善。無論是加工過程中的細節還是宏觀工藝布局規劃的運行情況，都可以在虛擬的數字工廠中進行驗證測試，這將極大地提高工作的成熟度，節省大量的時間與資源。我們在工藝中如鑄造、焊接、鈑金、機械加工等專業，已經開始采用模擬仿真，但目前使用范圍較小，規范性也不夠，此后應制定詳細計劃，建立好模擬仿真環境，拓展模擬仿真領域，使模擬仿真真正起到效果，逐步實現全環境的實時模擬。
第三，要轉變工藝思想。一切變革最開始都是源于思想的轉變，傳統工藝員的主要工作是編制單一流程的工藝規程，在未來，工藝技術人員的主要工作將是提煉工藝思考邏輯，不斷地補充、完善、優化龐大的工藝數據庫，維護工藝知識數據，而實際的工藝設計工作將可能由計算機來完成。工藝規程也將不再是單一流程的形式，而是多流程離散型的工藝流程，在保證產品質量的情況下，使工藝路線盡可能地靈活，以便為智能工廠的決策系統提供盡可能多的選擇，通過統籌分析各影響因素，安排最優的路線。不合時宜的傳統工藝思想也要摒除，最典型的是裝夾找正和入體公差的標注習慣。在目前的生產過程中，機床上的裝夾找正浪費了大量的機床工作時間，嚴重影響了生產效率。由于機械加工精度的不斷提高和機床功能的增多，裝夾找正問題已經可以通過精密定位夾具和機床的自找正功能實現。入體公差的標注習慣則是因為過去以普通機床加工為主，為了降低人為加工超差概率，提高產品合格率而采取的手段，這使得產品的實際加工尺寸偏離了正態分布，不利于保證批量產品的質量穩定性。目前數控加工設備已大范圍應用，加工精度較以前也大為提高，不必再要求工藝尺寸采用入體公差標注。
第四，研究機器人和快換夾具的應用。工業4.0要實現的智能化并不是要取代人，智能工廠并不是無人工廠，而是為了使人和機器更好地配合，實現更高的勞動生產率。為此，在智能工廠中，要努力消除人的不穩定因素。根據航空制造業目前的狀況想要實現高度的無人自動化生產，既不現實，也不經濟，在適合的環節引入機器人，是提高穩定性和效率最好的選擇。機器人與快換夾具的配合使用，可以適應多品種少批量的生產，在保證柔性的情況下提高生產效率與穩定性。
第五，對現有的各工藝信息系統進行集成，實現單一數據源，保證互聯互通。實現所有業務在統一平臺下的運作是工業4.0的重要目標之一，此前我們在信息化建設方面投入了很多資源，尤其是工藝信息化，在各項業務中，工藝信息化的水平是比較高的，但現有的信息化建設缺乏整體的統籌策劃，各信息系統相對獨立，沒有共享信息資源，形成了一個個信息孤島，對于提升整體業務效率造成了很大障礙。因此，現在需要我們站在公司整體的層面，對工藝信息系統進行統一平臺的集成工作，將信息化系統的作用真正發揮出來。
在實現工業4.0的道路上，我們要走的路還很長，要補的課還很多，但這些都不是問題，只要我們抓住機遇，制定切實可行的計劃，一步一個腳印地前進，在這一過程中我們就可以提高自己，這樣工業4.0也會離我們越來越近。
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