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智造单元，智能制造的抓手

2017/10/3 8:30:31 人评论次浏览来源：工业导航分类：新闻

撰文 | 李奇

出品 | 知识自动化

智能制造正在成为不可逆转的制造趋势，而智造单元，正是智能制造落地最有效的抓手。智造单元，是设计与实施智造工厂的有效组线模式。作为一个最小的数字化工厂，提供了一个完整的多品种小批量的解决方案。甚至可以在不影响产线运转的情况下，实现多种设备的在线入列和出列的切换。

智造单元 | 工业新概念定义

智造单元，是实现数字化工厂的基本工作单元。针对装备制造业的离散加工现场，把一组能力相近的加工设备和辅助设备进行模块化、集成化、一体化，实现数字化工厂各项能力的相互接口，具备多品种少批量（单件）产品生产能力输出的组织模块。它从资源轴、管理轴和执行轴这三个角度，来实现基本工作单元的模块化、自动化、信息化，从而实现工厂的数字化、高效率运转。

智造单元的工作机制

智造单元可以由“一个现场，三个轴向”来说明，包括：资源轴向、内向管理轴向和工作执行轴向，见图1。

图1：智造单元的三维视图

图2：IVRA工业价值链的三维图

这正好把智造单元的三个轴向定义诠释得很清楚，任何一个点均可以说明一个事件。只不过IVRA强调环境的管理，而智造单元关注了安全的方向。

在明确了工厂现场的三大主轴之后，智能制造的建设路径就浮出水面。通过智造单元的组合，整个智能工厂的建设，就可以通过模块化、分区化的方式，进行自由的升级组合，从而大大提高智能工厂的建设效率。

智造单元的构成

智造单元的模块构成包括：现场自动化、信息化和智能化，如图3所示。

图3：智造单元的模块构成图

设备世家四世同堂

智造单元的基本价值观是，工厂现有的投资，需要得到最大的保护与传承。这就意味着，继往投入的设备等各种资产在将来可以被重复使用。一方面生产自动化的柔性大幅度提高，同时，智造单元的思想，可以把车间人工作业单元作为一个能力中心，一体化进入车间或公司的智能生态系统。

由于重用性的提高，人工单元能力中心的一体化进入，对既有设备的投资，具有非常强的保护，同时，又在整体的智能生态下最大化的实现现场设备的效率和效能。这种四代同堂设备的运维方式，正是通过智造单元得以实现，体现了自动化、模块化和数字化的叠加效果。

图4：智造单元的分层实施

有了以上的硬件、软件和模块化组合，那么智能单元，就可以完成自由的组合，实现分扇区、分阶段、分设备，对同一个工厂的不同设备、甚至同一条线的不同设备，进行“设备解列”与“设备入列”的在线切换模式。

在现有的工厂中，往往存在各种不同型号、不同代级的设备，完全可以称为“设备世家四世同堂”。现场有许多原来的老设备，维护得也很好；也有新设备，包括机器人、自动机械手等。

如何将跨年代、跨型号的设备有效连接和升级改造，而不是简单地一刀切地淘汰，是一个头疼的现场问题。实际上，在这些装备中，有些是可以直接进产线的，有些是可以通过改造后进入产线的。

那么，如何让老设备和新设备并肩作战发挥作用？

智造单元考虑到四代同堂设备的现状，分析不同设备的信息采集机制，通过灵活的信息收集方式，有些设备不需要联网通信，只需采集信号；而有的设备，则可以采用多接口集成器，区别不同的数采方式，将各种设备集成进来。

由于智造单元具有丰富的模块化接口，在现场可以采用“空间换时间”的措施，实现多设备共线运行。例如在生产现场，可能存在特别大型的设备，不便于搬运，那么就采用“空间换时间”的智能制造组线模式，通过智能物流采用AGV把各单元线无缝连起来。而对于单向链很长的产品，或者多个产品，则可以采用多个智造单元的阵列形式，其物资存取，可以是一个库，也可以是多个库。

这就意味着“以人为本、智造先行”的理念，将数字化工厂从大到小、自上而下开始拆分，从工厂到车间、到产线、到生产岛、到单机设备的规划布局；使用自下而上的方式进行实施，单机设备、单元岛、智造单元、智造产线、数字化工厂，逐渐嵌套式、单元化处理，体现了智能制造的柔性，充分发挥数字化、网络化的特点。