智能工廠“4M法則” 整(zhěng)個(gè)生產製(zhì)造圍繞其開展
2015-11-23 來源:電子信息產業網 作者:
英(yīng)飛淩是如何在自己的工廠裏實現工業4.0的呢?總結為“4M法則”:人(rén)(Man)、機(Machine)、料(Material)、法(Method),即4M。人機料(liào)法是在工業生產(chǎn)過程中的(de)核心要(yào)素,整個生產製造都是圍繞著它們展(zhǎn)開的。
半導體在現實世界和虛擬世界的(de)互聯中扮演(yǎn)著重要角色,保證了數據的安全交換,英飛淩作為一家半導體芯片公司,在工業4.0理念中起著底層架構師的作用。
英飛淩已經把工(gōng)業4.0的概念付(fù)諸了實踐,其在德(dé)國德(dé)累(lèi)斯頓晶圓工廠已經實現了無紙化、自動化,所有零部件全程可追(zhuī)溯以及擁有(yǒu)高效的工廠(chǎng)間物流。這種工業4.0所(suǒ)帶來(lái)的(de)零缺陷、高效率(lǜ)的價值在中(zhōng)國無錫工廠(chǎng)也開(kāi)始實踐。
在接受記者采訪3天後,英飛淩(líng)中國有限公司總裁兼執行董(dǒng)事蘇華領取了無(wú)錫市政府頒發的“物聯網十大應用示範”匾額——英飛淩安全芯片後道工序智能製造,無(wú)錫工廠可能就是英(yīng)飛淩幫助中國製造業轉型升級的一個切(qiē)入點。
無錫工廠,實踐中的工業4.0
在無(wú)錫新區,一座裝飾古樸的辦公樓外及附近數座廠房,就(jiù)是英飛淩無錫工廠所在地。20年(nián)前,當時仍隸屬於西門子公司的英飛淩即在(zài)投資建設了這座(zuò)芯片後道加工廠,20條自動化封裝生產(chǎn)線向
全球市場供應包括電子護照、安全智能卡(kǎ)芯片(piàn)在內的產(chǎn)品。
英(yīng)飛淩無錫智能卡後道(dào)封(fēng)裝測試(shì)工廠於(yú)2014年9月進行了數(shù)字化、網絡化、智能化改造,目前正朝著工業4.0邁進。
10月8日,無錫工廠車間內的人員很(hěn)少,一排排(pái)整齊排列(liè)的設(shè)備之間,隻有少數幾名工作(zuò)人員在來回走動,監視著各種儀表內顯示的數字。
這是(shì)記者采訪時(shí)最深的印象。這裏沒(méi)有(yǒu)其他工廠必(bì)不可少(shǎo)的、大(dà)摞的交接單據,所有的設備都已經聯網,所有的信息都已實現數字化傳輸(shū),電子化處理。
在現場演示中,記者見到一名操作員來到機器(qì)前(qián),係統(tǒng)自動確認該操作員是否經過了適當的培訓認證,從而決定其可否操作(zuò)機台。
針對機器是否可以生產當前產品,以及機器(qì)的關鍵參數和部件是否(fǒu)適用於當前產品,係統將進行自動(dòng)確認並對關鍵參數(shù)進行實時監控和管理。
通過對生產材料自帶的二維(wéi)碼進行掃描,係統將自動控製(zhì)材(cái)料的儲存、領用、使用、過期控製、報廢和確認材料是否在正確的時間和(hé)正確的機器上被用於生產(chǎn)正確的產品。
在工藝流程方麵(miàn),係統將自動根據當前(qián)產品和機器型(xíng)號下載相關程序和參(cān)數,使流程係統實現自動化。
在先進的智能自動化生產環境下,英飛淩無錫後道工廠實現了100%的材料和產品製造可追蹤性,生(shēng)產周期縮短了近一(yī)半,通過生產自動化和人機料法的自(zì)動驗證,減少製程出錯和人為(wéi)失(shī)誤50%。
在無錫工廠,英飛淩采取的是標準化的工作組織模式(shì):產品製造(zào)流程的簡化可以管理和控製複雜(zá)係統的裝配和測(cè)試;大數(shù)據分析和控製技術(shù)可以實現過程控製(zhì);產品質量異常預警可以提高設備維護性,使生產周期縮短(duǎn)50%。
“整個製造(zào)流程可以實現無(wú)紙(zhǐ)化(huà),所有製造因素和產品工藝參數實現100%可追溯,生產排單效率可以提高25%,設備(bèi)綜合(hé)利用率將提高11%。”崔鬆是英(yīng)飛淩(líng)無錫工廠的一位車間主管,向記(jì)者介紹了工業4.0的意義他可以觸摸到的實踐。
“英飛淩已(yǐ)經在工廠的智能化建造以及運作上積累了(le)很多的經驗,不僅可以為工業(yè)4.0以(yǐ)及(jí)工業智能化的應用(yòng)提供相應(yīng)的產品和解決方案,也可以提(tí)供許多經驗以供參考,無錫工廠將是一個很好的示範案例。”蘇華說。
實際上,英飛淩有自己的半導(dǎo)體前道和後道工廠,已經實現了不同國家工廠間的無縫水平價值鏈集(jí)成,並集成了部(bù)分供應(yīng)商和客戶。無錫工廠踐(jiàn)行了零缺陷理(lǐ)念製造的核心理念(niàn),統籌優化“人機料法”,不僅(jǐn)提高(gāo)質量也減少了浪費。
智能(néng)製造中的三角聯盟
無錫工廠(chǎng)的工業4.0示範意義對英飛淩非常重大,蘇華認為無錫工廠智能製造模式完全可以在中(zhōng)國其他(tā)工廠進行複製(zhì),但這些工作並不是英飛淩來做。
英飛淩(líng)作為(wéi)一家半導體芯片設計、生產製造商(shāng),把半導(dǎo)體芯片分成了前(qián)道工藝和後道的封(fēng)裝測試,就前道工序來看,幾乎所有的半導體(tǐ)芯片工廠達到了高(gāo)度的自動化、智(zhì)能化,幾乎接近工業4.0的標準,比如英飛淩(líng)在德國德累(lèi)斯頓的300毫米和200毫米的晶圓工廠,100%實現(xiàn)了自動化,完全依(yī)靠機器人操作。
“無錫工廠作為半導體芯片生產的後道工序,實現智能化製造具有強烈的首創意義。”蘇華(huá)說,“無錫工廠的智(zhì)能製(zhì)造模式(shì),與其(qí)他製造行業比較類似,既然是國家政(zhèng)府認定的(de)示範項目,當然我們希(xī)望其他企業來參觀,把我們經驗、實施方案讓他們看。”
但是,當參觀學習的企業希望英飛淩幫(bāng)助其進行工(gōng)廠智能化改造時,蘇華則拒絕了。
“因為這不是我們的(de)核心競爭力,也不是英(yīng)飛淩(líng)的生意(yì)模式。我們希望能夠找(zhǎo)一些合作夥伴,其經營模式是專注於幫助工廠實現自動化、智能化,我們隻是知道在半導體生產前道、後道怎麽去實現(xiàn)工業4.0,而(ér)對諸如(rú)重工業如何實現就不太(tài)熟悉了,但(dàn)無錫智能工廠的實施方案則可以複製。”蘇華(huá)說。
英飛淩無意成為服務提供商,後者是為製造企業提供智能工廠係統解決方案(àn)的公司,或者側重了(le)IT技術支撐,或者側重於自動化設備。
蘇華把係(xì)統集成(chéng)公司看作為聯盟關係——製造企業、係統集成公司、半導體公司三方組成了智能製造穩定的三角聯盟,前兩者應該都是英飛淩的客戶。
在智能製造三角聯盟概念裏,英飛淩沒有想靠這個賺錢,講的俗點,並不把它(tā)作為贏利方式。但它們會以顧問的形(xíng)式與三角聯盟中的(de)其(qí)他兩個夥伴合作,最後由它們去實施執行。
“在無錫智(zhì)能工廠的實(shí)踐中我們總結出,當三角聯盟(méng)的關係確定後(hòu),英飛淩可以做兩件事情:一是幫助中國製造企業盡快(kuài)走向智能製造(zào);二是可以幫助中國培養很多合作夥伴,在各個(gè)行業培養出在自動化、智能化係統管理上真正有特長的公司。”蘇華說。
智能工廠的“4M法則”
高速運轉的工業雲端服務(wù)器將一條條載有不同需求的訂貨信息進行匯總、篩選、分類、轉送;流(liú)水線上各種各樣的原(yuán)材(cái)料、零部件被(bèi)發往不同機台,機器人憑借(jiè)二維碼或電子標簽進(jìn)行(háng)準確的抓取(qǔ)與加工,然後再送往下一道(dào)工序(xù);傳感器則采(cǎi)集各種信息,通過工業以太網進行(háng)傳(chuán)輸(shū),不同節點(diǎn)的(de)處理器對數字化信息進行分析處理,判斷生(shēng)產進(jìn)度和設備運行狀況……
這(zhè)裏描繪的是一幅未來製造(zào)工廠的(de)圖景。在這裏機(jī)器可以自己預(yù)估正常維護所需的材料,可以適應客戶需求調整生產計劃,機器與機器之間(jiān)可以相互溝通配合,無需工作人員進行(háng)過多幹預。這種生(shēng)產模式完全適應了個性化製造與按需(xū)生產的要求,並與大規模、批量(liàng)化製造完美結合,將進一步提升生產效率,降低(dī)無效工作。
上麵描(miáo)述的是工業4.0的美好願景,但工業4.0本身也是一個漸進過程:更多地實現工廠自動化,各(gè)行業橫向和縱向(xiàng)更深入地互相融合,中央控製向分散智(zhì)能控製的轉變(biàn),以及大數據(jù)的分析應用。
英飛淩把工業4.0定義成(chéng)四個層次的管理係統:現場管理、控製層、管理層和企業層(céng)。
“英飛淩主要在現場控製層提供半導體產品和解決方案,包括像傳感器、微控製器(qì)、功率半導體(tǐ)、安全半導體(tǐ)芯片等。在外圍也提供一些方案,包括自己做的(de)和跟合作夥伴一起(qǐ)做的(de),主要是為了滿足標準化。”蘇華說。
那麽,英飛淩又是如何在自己(jǐ)的工廠裏實現工業4.0的呢?
蘇華把它(tā)總結為“4M法則(zé)”:人(Man)、機(Machine)、料(liào)(Material)、法(Method),即4M。人,即通過自動檢查(chá)培訓和認證確保合格人員操作機(jī)器並追蹤;機,是通過設備(bèi)狀(zhuàng)態的自動監控和(hé)基於產品的參數自動調整,確保利用率和柔性;料,是100%物料使用追蹤和高效利用;法(fǎ),是(shì)基於產品的製程程序的自動下(xià)載和參數調整,減(jiǎn)少人為失誤。
“人機料法”四大要素通(tōng)過後台係統(tǒng)實現人與機器、機器(qì)與機器對話,從而實現智能生產控(kòng)製。在過去分別由單一的係統進行管控,整個執行過程全部依靠紙張和人(rén)員進行人為手動進行控製,往往一個小小的人為操作失誤就會引(yǐn)起大量的物料或產品(pǐn)報廢(fèi)和客戶(hù)投訴。
無錫工(gōng)廠將“人機料法”有機地結(jié)合在了一起,通過內部後台係統集成取代了紙張和人為參與(yǔ),係統(tǒng)自動記錄了產品的整個生產過程並自動地生成報告,工程師隻要通過報告就可以清楚地了解到在整個過程中(zhōng)誰在哪個(gè)機台,哪個工序,什(shí)麽時間使用什麽材料和工具生產了當前產品(pǐn),從而實現了生產(chǎn)過(guò)程的可追蹤性、可控製性,生產製程的自(zì)動化、智能化,以及產品質(zhì)量的實時在線管控。
“人機料法是在工(gōng)業生產過程中的核心要素,整個生產製(zhì)造都是(shì)圍繞著它們展開的。英飛淩(líng)無錫廠的智能化改造就是圍繞著它們進行的。事實上,所謂工業(yè)4.0的要點之一正是對操(cāo)作員、機器、生產材料和工(gōng)藝製程這四大要素進行資源優化和合(hé)理利用。無錫工廠將是一個很好的示範案例。”蘇華說。
工業4.0的底層架構師
英飛淩的前身是德國西(xī)門(mén)子(zǐ)半(bàn)導體業務,後單獨(dú)成立(lì)新公司(sī)。在過去10年中,英飛(fēi)淩先賣掉了做存儲業務的(de)奇夢達,然後把(bǎ)無線業務也賣給了英特爾,更加專注(zhù)做功率半導體業務,服(fú)務於汽車電子、工業(yè)控製和電源(yuán)管理。今年年初,英飛淩收購了美國國際整流器公司,現以高達19.2%的市場份額成為市場領袖。
一家芯片公司為何忽然(rán)跑到工業4.0裏?蘇華解釋說:“英飛淩芯片服(fú)務(wù)的領域(yù)很廣泛,隨著太(tài)陽能、風能等(děng)新能源應用推廣,自然用到很多逆變(biàn)器,你也可以(yǐ)本身就已經在服務很多的工業,其實蠻廣的,從汽車到(dào)很多能源相關的,全球很多的電網,靠風力發電,太陽能發電,用的都是我們的逆變器,這是一直公司的定位(wèi)。”
英飛淩的發(fā)展戰略與自身(shēn)的(de)發展理念、市場定位(wèi),對市場的洞察力和(hé)自身的創新力(lì)密不可分。英飛淩之所以多年(nián)來在所專注的領域一(yī)直居於全球領先的地位,主要得益於(yú)發(fā)展戰略與社會可持續發展的需求(qiú)息息相(xiàng)關。半導體技術在(zài)現實世界和虛擬世界的互聯中扮演著(zhe)重要角色,保證(zhèng)了數據的安全交換,並創造附加價值、開辟(pì)新的業務模式,英飛淩的發展戰略(luè)具有前瞻性,且順應了這一(yī)趨勢。
同時,英飛淩始終致力(lì)於解(jiě)決當今社會的三大挑戰:高能效、移動性和安全性,核(hé)心業(yè)務和發展理(lǐ)念就是創(chuàng)造(zào)更環保、更便利、更安全的人類生(shēng)活,這可能是英飛淩與包括中國在內的許多國家的發展戰略高度吻合的根本原因。
半導體芯片處於整個工業4.0架構(gòu)的基礎,解決了聯、感、知的基礎問(wèn)題和執行問題。作為一家(jiā)芯片廠商,英飛淩有高精度的工業傳感器、執行器、微控製器、電子標簽(qiān)和高效的功率器件,同時,其安全解決方案是基於硬件的全球(qiú)領(lǐng)先(xiān)技術。
英飛淩作為一家半導體芯片公司,在工業4.0理念中起著底層架構師(shī)的作用(yòng)。
蘇華告訴記者,高精度的工業傳感器是捕捉工業4.0環(huán)境(jìng)下有效數(shù)據的關(guān)鍵;收集到有意義的數據後,英飛淩高性(xìng)能的微(wēi)控製器產品進行數據的分析和計算,從而發出指(zhǐ)令對生產(chǎn)進(jìn)行智能控製;微控製器再將指令(lìng)傳達給功率半導體,保障高能效地生產。
此外,在整個生產流程中,數據的安全,設備的防偽是貫穿始終的關鍵,英飛淩的安全芯片(piàn)能為智能生產的數據(jù)和信息安全提供最高等級的安全保障。如何使設備和設(shè)備之間能夠進行信息交換和通訊,及時地發現問題,使機器能(néng)夠自主管理,也是(shì)包括(kuò)英飛淩在內的半導體公司需要進行前瞻性研究的課題。
今(jīn)年5月,中國對外公布了“中國製造2025”長期規劃,提(tí)出了“堅持創新驅動、智(zhì)能轉型、強化基礎、綠(lǜ)色發展”的理念(niàn),其中智(zhì)能製造是(shì)主攻方(fāng)向(xiàng),並確定重點(diǎn)發展新一代信息技術、高檔數控(kòng)機床和機器人(rén)、先進軌(guǐ)道交通裝備(bèi)、節能與新能源汽車、電力裝備(bèi)、新材料、農業機械裝備等十大領域。
蘇華(huá)認為,英飛淩的半導體業務在上述領域起著不可或缺的作用,一是通過功率半導體高效率地生產,二是通過高性能微控製(zhì)器進行(háng)智(zhì)能地控製,三是通過(guò)安全芯片保障智能生產中(zhōng)的(de)數據(jù)和信息安全。這些正是英飛淩在中國製造業轉型升級中重點(diǎn)關注(zhù)的合作機會(huì)。
10月8日,英飛淩宣布投資近3億美(měi)元在無錫建設第二個智能工廠(chǎng),為中國合(hé)作夥伴廠商和生產係統集成商提(tí)供示(shì)範和谘詢服務,以便更好地支持國內製造業向智能生產的轉型。新廠將利用公司在(zài)傳感、安全、能源和微控製的公認專長,提高(gāo)物聯網(wǎng)與製造業的(de)聯係。
英飛淩CEO萊恩哈(hā)德·普洛斯博士表示,英飛(fēi)淩進一步擴(kuò)張,突出了對中國市場機遇的信心、大量投資中國的承諾與支持中國(guó)的(de)決心。從上年財報看,英飛淩來自中國市場(chǎng)的收入已經占全球營收的20%,超過(guò)了德(dé)國本(běn)土。(來源: 電子信息產業網 )
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