分析 ┃ 工业4.0的工厂应该是什么样子？

两年前，小唐老师去一家公司审核，公司的董事长花了一个多小时和小唐老师谈公司未来的规划和定位，谈“工业4.0”，听着那些“高大上”的未来构想，感受着董事长的热情，小唐老师也不由得跟着憧憬起来了！

可是走到生产现场，看到除了现场报警系统不响，其他地方都“吱吱”做响的生产设备的时候。

小唐老师的内心是奔溃的！！！

理论

什么是“工业4.0”

“工业4.0”最早由德国政府提出，在2013年4月的汉诺威工业博览会推出后被大家所熟知。

工业4.0，即“第四次工业革命”，其总体目标是实现“绿色的”智能化生产。

既然有4.0，那就一定有3.0，2.0和1.0。它们的区别在哪里呢？

与前几次工业革命相比，工业4.0通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统（信息物理系统Cyber-Physical System）相结合的手段，将制造业向智能化转型。

其具体内涵可以通过下图来理解体会。

（本图来源于网络）

怎么去理解“工业4.0”

以上内容都是些概念性的、高大上的东西，相信很多人看完还是“云里雾里”。

下面小唐老师换个角度帮助大家理解一下。

以汽车制造行业为例，整车诞生过程中一直有很多“流”在起作用，比如说资金流、物流、信息流等。

所谓的“物”流，讲的就是具体的零件或产品的“流动”。这是绝大多数人关心的东西，这也是前三次工业革命所局限的地方。

第四次工业革命侧重于“信息”的流。“工业4.0”最核心的内容在于“信息”与“实物”的完美匹配，将制造业与信息产业进行融合。

小唐老师现在饿了，手里刚好有个“面包”。

“面包”本身是“物”。

小麦——面粉——烘烤成面包——销售到便利店——小唐老师买回来

这个过程就是“物”流（物的流动）。

“面包”背后有巨量的“信息”，比如

面包的生产日期、品牌、数量、在哪家便利店被卖出的，经手的营业员是谁，当时烘烤的工艺是什么样的（烘烤温度、烘烤时间、用了多少面粉和配料等），面粉的生产日期是什么时候，采成面粉的小麦生长环境如何（生长了多久，用了什么化肥和农药，用了多少，种植地有没有被污染等），小麦的种子不是转基因等。

以上信息的传递就是“信息”流（信息的传递）。

得益于计算机处理速度的加快，信息存储成本的降低，更多的“面包”信息被“保留”下来，并且很容易各个渠道（生产者、渠道商、购买者）的人获得，工业4.0的概念便应运而生。

哇！

好棒呀！！

这么多信息！！！

可是这些信息有啥用！！！！

我只是想安静的吃个面包而已！！！！

“工业4.0”有啥用？

要想了解工业4.0具体作用，我们还是要从“面包”回到“工业”。吃货朋友请稍稍忍耐一下。

在制造过程（工业）中，工业4.0有以下关键词：

1. 连接：把生产线、工厂、设备、工艺、供应商、产品和客户紧密地联系在一起；

2. 数据：产品数据、设备数据、工艺数据、工业链数据、运营数据、财务数据、销售数据、消费者数据；

3. 集成：无处不在的传感器、嵌入式终端系统、控制系统、通信设施通过CPS形成一个智能网络。

通过这个智能网络，使人与人、人与机器、机器与机器、以及服务与服务之间，能够形成一个互联，从而实现横向、纵向和端到端的高度集成。

一句话概括：通过集成技术，用数据将对象连接起来。

这些连接的作用也可以用一名话总结：有效的信息越多，沟通越流畅，犯错误的可能性（公差）越小，可降成本空间越大，最终实现智能化的生产。

实践

通过以上“理论”的分析，我们知道“工业4.0”是个趋势，是个方向，在某种意义上是个永远无法完成的目标。

因为，信息是没有穷尽的。

所以，国内制造型企业，没有一家可以说是“工业4.0”的工厂，更不要说开头咱们提到的那位董事长的公司了。但是……

很多汽车行业内顶级的公司在某些领域/模块内，向“工业4.0”前进的脚步却从未停止过。我们具体在看看。

仓库

仓库常常是公司最头疼的地方，因为这是物料最集中的地方。在这里，“物流”和“信息流”错综复杂。

a. 立体仓库

也叫自动化立体仓储，主体由货架，巷道式堆垛起重机、入（出）库工作台和自动运进（出）及操作控制系统组成。

货架是钢结构或钢筋混凝土结构的建筑物或结构体，货架内是标准尺寸的货位空间，巷道堆垛起重机穿行于货架之间的巷道中，完成存、取货的工作。

立体仓库有以下几大优点：

1. 高度可以很高（10几米一般没问题）：摆脱了叉车高度的限制，因为货物的进出是通过起重机来完成。

2. 空间可以很省：传统的高位货架需要留较宽的物流通道（供叉车及人员流动）。

3. 无人化、效率高：什么货物该放到什么库位、批次的先进先出、库存的实时监控，完全由操作控制系统来完成。

对于模具，我们也有原理类似的立体模具架。

就好像我们的电梯一样，可以让模具运到指定的“楼层”。

b. 没有轨道的AGV小车

AGV小车相信大家都见过，其最大的局限在于在地上需要铺设轨道（如下图）。

这里介绍的AGV小车则没有轨道，其实位通过空中的反光板（柱）导航。

反光板（柱）与激光导航仪的相对位置来形成一个空间坐标地图，利用地图信息来制定相关的导航路径数据，从而实现AGV导航。其中涉及到的工业4.0的设备如下：

物料配送及工序间的物料流转

JIT供货的产品遇到车型众多，且涉及高中配时，配料就成为一个大难题。以下分享一个解决思路：

a. 按灯系统+AGV小车

传感器感应到小车到达配料位置1时，系统连发出配料指令，此车需要拿的零件存放库位的灯便亮起来，待取好后灯便灭掉（红外传感器），待全部物料拿全后，小车才能进入下一位置。

b. 工序间的物料流转

需要说明的是，这里有些不算工业4.0技术，但是设计很巧妙，分享给大家。

1. AGV小车

刚才简单介绍过了，这里给大家看个图。

2. 传送带

这是非常传统的运输方法，可以根据取件机械手/人工的零件放置位置区分不同零件，也可以安装传感器感应零件的位置，进行决定传送带是否要运转。

3. 滑架

上一工序的零件放置到滑架上的挂钩时，因为重力的关系，滑到下一工序，等下一工位取走零件时，挂钩又返回到上一工位（这个设计很巧妙，原理看图）。

4. 滑台

有坡度的滑台，同样是重力原理，注意滑台表面对零件的防护。

5. 悬挂链

悬挂链如果足够长的话，甚至可以把它看来一个空中的小型仓库哦。另外，先进先出也很有保障。

生产设备/模具

No-touch系统

以保险杠为例。有注塑和油漆两道工序。

生产出来的注塑件直接取件，通过传送带到油漆上件区，看似简单的过程，需要做如下的工作：

1. 注塑件质量要稳定，不能有飞边和料头，需配备自动剪料头装置。

2. 为了保证追溯，自动贴条码或激光打码也得跟上。

3. 工艺监控。

做的好的公司，还会将注塑工艺与零件条码进行绑定，实现精确追溯与工艺异常报警。

其背后仍是工业4.0的技术在支持。

4. 不合格品识别

对于小的注塑件，很多生产节拍快，外观缺陷很能快速区分，这里介绍的是一种通过拍照，对比系统中合格品的照片，来识别不合格品的方法。

识别出来的不合格品，通过物理的方法，如吹风或顶出机构，筛选出不合格品。

模具的状态监控

在早期审核时，小唐老师接触过一个公司，要求其供应商模具上都装上计数器，模具合模时便将合模数据记录下来，并传到公司的软件上，以实现对供应商模具维护保养工作的监控。

不合格品的数据收集

现场收集不合格品的数量，缺陷类型、发生部位、发生工序等信息，其流程/逻辑如下：

外观缺陷在现场一般通过触摸屏进行录入。

一些功能性的缺陷则是通过检测设备测试结果的数据导入到总系统中，实现与零件条码的绑定。

不同设备之间的接口融合是个大难题，尤其是一些国外设备供应商，大多不愿意开放接口。

此文系作者个人观点，不代表物流沙龙立场

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