本篇文章是由e-works數(shù)字化企業(yè)網(wǎng)和中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)智能制造專業(yè)委員會(huì)聯(lián)合主辦的“2019第六屆日本智能工廠考察”的觀察文章。經(jīng)過騰訊家居編輯，供行業(yè)人士參考。

　　在為期8天的考察期間內(nèi)，考察團(tuán)先后走訪了日本的紫外油墨和涂料制造商T&K TOKA、日本株式會(huì)社沙迪克(Sodick)、工程機(jī)械制造企業(yè)小松建機(jī)中心、日本的半導(dǎo)體制造商?hào)|芝、牧野厚木工廠和富士勝山工廠、雅馬哈船外機(jī)工廠、豐田產(chǎn)業(yè)技術(shù)紀(jì)念館、松下神視(Sunx)竜野工廠以及三菱電機(jī)福山制作所。通過現(xiàn)場(chǎng)參觀、實(shí)際操作、技術(shù)講座、問答和內(nèi)部研討等方式，深入探討研究了日本制造企業(yè)如何建設(shè)智能工廠實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)的實(shí)踐。

　　注重人機(jī)結(jié)合，實(shí)行柔性生產(chǎn)

　　日本制造企業(yè)在推進(jìn)智能工廠建設(shè)時(shí)，多采用人機(jī)結(jié)合的模式，注重經(jīng)濟(jì)效益和投入產(chǎn)出比。針對(duì)大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，會(huì)采用自動(dòng)化產(chǎn)線。但針對(duì)多品種、小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，會(huì)充分考慮產(chǎn)線、設(shè)備和工藝的柔性化需求，從而滿足產(chǎn)品的裝配需求、混線生產(chǎn)的排產(chǎn)需求，適應(yīng)不同工藝流程及工藝參數(shù)的變化等。在提升工廠智能化水平的同時(shí)，日本企業(yè)并不盲目地追求“機(jī)器換人”，而是充分發(fā)揮人的作用，通過人機(jī)協(xié)作、人機(jī)共融的方式來讓員工能夠從繁重的勞作中解脫出來，愉快的開展各項(xiàng)工作。

　　例如，雅馬哈公司的船外機(jī)就是典型的多品種、小批量產(chǎn)品，且產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配過程難度極大。為此，工廠的組裝線采用了零件自動(dòng)配給系統(tǒng)，通過導(dǎo)軌將發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)裝配零部件通過導(dǎo)軌隨著每個(gè)加工環(huán)節(jié)有序供給，生產(chǎn)線還配備了數(shù)字揀貨系統(tǒng)，既保證了加工效率，也防止了零件的漏裝、錯(cuò)裝，這套系統(tǒng)也幫助組裝線針對(duì)不同型號(hào)產(chǎn)品的換線節(jié)拍縮短至2-3分鐘。

　　作為日本的紫外油墨和涂料制造商，T&K TOKA的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品大約有10萬種，特別訂購(gòu)產(chǎn)品大約有5萬種。面對(duì)如此巨大的產(chǎn)品種類，T&K TOKA通過引入Asprova生產(chǎn)排程軟件實(shí)現(xiàn)了高效排產(chǎn)，從容應(yīng)對(duì)插單頻發(fā)、生產(chǎn)計(jì)劃臨時(shí)變等問題。

　　在三菱電機(jī)株式會(huì)社福山制作所，其W75、W90和W105系列斷路器根據(jù)不同的產(chǎn)品批次分為人工組裝和全自動(dòng)組裝兩種模式，整個(gè)裝配過程廣泛應(yīng)用了六軸和SCARA機(jī)器人、機(jī)器視覺等技術(shù)。另外，在很多人工組裝工位都架設(shè)了各種助力設(shè)備，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，使工人能夠更輕松、安全地完成產(chǎn)品裝配。

　　保持匠人匠心，將細(xì)節(jié)發(fā)揮到

　　日本自從1889年就已經(jīng)開始生產(chǎn)制造機(jī)床，如今的日本依然屬于世界的機(jī)床工業(yè)強(qiáng)國(guó)，在全球高端機(jī)床市場(chǎng)領(lǐng)域，日本和德國(guó)幾乎處于壟斷地位，對(duì)于我國(guó)制造業(yè)而言有很多值得學(xué)習(xí)借鑒的地方。本次考察的重要一站就是參觀牧野機(jī)床厚木工廠和富士勝山工廠的機(jī)床生產(chǎn)過程。

　　在牧野機(jī)床厚木工廠，那種對(duì)質(zhì)量精益求精和追求細(xì)節(jié)的工匠精神令考察團(tuán)印象深刻。在厚木工廠，其主軸裝配是那些經(jīng)過專業(yè)認(rèn)證的操作工人來精確調(diào)整關(guān)鍵零部件的同心度，并進(jìn)行動(dòng)平衡檢測(cè)以確保關(guān)鍵零件精度。而對(duì)于導(dǎo)軌面，牧野機(jī)床既通過自動(dòng)化設(shè)備來完成刮研工藝過程，同時(shí)還保留了由工匠進(jìn)行手工刮研的工藝，確保機(jī)床的精度要求達(dá)到亞微米級(jí)別。正是這種對(duì)品質(zhì)精益求精的態(tài)度，使牧野機(jī)床的產(chǎn)品成為模具行業(yè)的標(biāo)配。

　　李培根院士在考察牧野機(jī)床厚木工廠和富士勝山工廠后，用“質(zhì)量”和“共生”兩個(gè)詞分享了考察心得。他強(qiáng)調(diào)，企業(yè)不能僅靠檢查來保證產(chǎn)品質(zhì)量而是要關(guān)注每道工序的加工質(zhì)量，并且在研發(fā)設(shè)計(jì)階段就需要充分考慮質(zhì)量的細(xì)節(jié)問題。在李培根院士看來，質(zhì)量不僅僅指產(chǎn)品本身的質(zhì)量，一家企業(yè)的質(zhì)量還應(yīng)包含對(duì)客戶服務(wù)的質(zhì)量。比如牧業(yè)機(jī)床就非常用心地去滿足航空航天、汽車等不同行業(yè)的客戶需求。

　　對(duì)于企業(yè)“共生”關(guān)系，李培根院士從先進(jìn)技術(shù)與工匠精神、企業(yè)與客戶、企業(yè)與員工三個(gè)方面進(jìn)行了闡述。首先，企業(yè)應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，始終不要忘記匠心。例如牧野機(jī)床采用了多種自動(dòng)化技術(shù)如柔性制造系統(tǒng)FMS、工業(yè)機(jī)器人、AGV等，但并沒有丟掉工匠精神，仍然保持初心，在軌道研磨工序，仍通過工人手工達(dá)到更高的精度。此次考察不少其它日本企業(yè)也都堅(jiān)持在層出不窮的新技術(shù)中，讓匠心深行。其次，在服務(wù)客戶的時(shí)候企業(yè)要進(jìn)行換位思考，替客戶著想。例如牧野機(jī)床在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)就充分考慮客戶的需求。，對(duì)于員工企業(yè)需要通過文化傳承、培訓(xùn)學(xué)習(xí)等方式打造和諧的企業(yè)生態(tài)關(guān)系，讓員工適應(yīng)數(shù)字化浪潮下新的工作環(huán)境，提升員工的責(zé)任心和使命感，保持企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

　　堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，強(qiáng)調(diào)新技術(shù)落地

　　創(chuàng)新是企業(yè)發(fā)展原始，也是的推動(dòng)力。在考察中我們發(fā)現(xiàn)許多日本企業(yè)創(chuàng)建之始能成功至今，甚至成長(zhǎng)為百年企業(yè)，很大一部分取決于自身的創(chuàng)新能力。例如以“制造世界上沒有的東西”為愿景的沙迪克，不僅在創(chuàng)立之初便研發(fā)了世界首臺(tái)NC放電加工機(jī)，近年來更研發(fā)出兼顧高精度和高速加工的納米加工機(jī)、電子束PIKA面加工裝置EBM等(可以在瞬間實(shí)現(xiàn)金屬表面的拋光)。在增材制造領(lǐng)域，沙迪克推出的OPM系列3D金屬打印機(jī)可以實(shí)現(xiàn)復(fù)合加工，進(jìn)行增材制造和銑削，大大提高了成型精度。

　　作為全球第二大工程機(jī)械制造企業(yè)，小松集團(tuán)提出了Smart Construction，即智能施工解決方案。通過使用無人機(jī)對(duì)工地進(jìn)行勘測(cè)，將數(shù)據(jù)傳送至云端，生成三維的地理信息模型。通過與工程的地基模型進(jìn)行比對(duì)，小松可以自動(dòng)計(jì)算出需要挖掘的土方量以及所需要的工程機(jī)械，并生成項(xiàng)目計(jì)劃，提升了整個(gè)施工過程的效率。

　　在牧野機(jī)床厚木工廠，考察團(tuán)參觀了其自主研發(fā)的搭載了協(xié)作機(jī)械手的AGV iAssist。這臺(tái)AGV采用了傳感器技術(shù)、機(jī)器視覺技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)、測(cè)量技術(shù)以及激光導(dǎo)航技術(shù)，定位精度達(dá)到了0.1mm。iAssist實(shí)現(xiàn)了刀具的自動(dòng)抓取，運(yùn)送刀具時(shí)會(huì)主動(dòng)避讓障礙物，自主規(guī)劃行走路線。

　　在東芝集團(tuán)總部，考察團(tuán)聆聽了東芝集團(tuán)數(shù)字解決方案公司對(duì)物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和數(shù)字孿生等技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用案例。作為一家擁有144年歷史的企業(yè)，東芝近年來通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型與技術(shù)創(chuàng)新，在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、提升設(shè)備OEE、點(diǎn)檢自動(dòng)化、運(yùn)用AI進(jìn)行不良解析等方面進(jìn)行了深入實(shí)踐。

　　堅(jiān)持以人為本，注重人才培養(yǎng)

　　中國(guó)有著世界上的人口基數(shù)，但國(guó)內(nèi)企業(yè)的創(chuàng)新能力并不強(qiáng)，歸根結(jié)底是人才的不足，而企業(yè)則是人才培養(yǎng)的搖籃。在考察中我們發(fā)現(xiàn)，日本企業(yè)非常注重以人為本，有著清晰的人才培養(yǎng)路線。

　　例如在雅馬哈船外機(jī)工廠，為每位工人定制了5級(jí)人才培養(yǎng)計(jì)劃，促進(jìn)他們從單線到多線終掌握全工序的技能成長(zhǎng)，致力于讓每一位員工都成為多面手。此外，雅馬哈還以人為本，為每個(gè)工位制定了“心情管理”計(jì)劃，讓每位員工都能夠愉快的工作。

　　在考察完雅馬哈船外機(jī)工廠之后，李培根院士點(diǎn)評(píng)，企業(yè)對(duì)內(nèi)要注重員工的培養(yǎng)，提升員工能力的同時(shí)讓員工有隨同企業(yè)成長(zhǎng)的認(rèn)同與參與感，例如雅馬哈從單一到復(fù)合型的人才培養(yǎng)計(jì)劃。對(duì)外需要提升客戶體驗(yàn)與滿意度，如雅馬哈提出的“感動(dòng)創(chuàng)造企業(yè)”理念，雅馬哈觀察漁民對(duì)于船外機(jī)的使用，通過技術(shù)創(chuàng)新感動(dòng)用戶，讓雅馬哈產(chǎn)品使用者對(duì)生活工作有了更美好的向往。李培根院士強(qiáng)調(diào)中國(guó)企業(yè)家必須注重以人為本，思考如何通過自身產(chǎn)品讓用戶和員工找到“存在感”。李院士的點(diǎn)評(píng)讓考察團(tuán)員獲益匪淺。

　　推進(jìn)能源管理，踐行綠色環(huán)保

　　日本企業(yè)非常重視能源管理與綠色制造。本次參觀的松下神視(Sunx)竜野工廠和三菱電機(jī)福山制作所都從不同維度體現(xiàn)了他們的節(jié)能環(huán)保實(shí)踐。松下神視竜野工廠通過各種傳感器的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了工廠能源的可視化管控，可以對(duì)全廠能耗進(jìn)行統(tǒng)一管理和監(jiān)控，包括每一臺(tái)設(shè)備、每一個(gè)工位，每的能耗情況，并能通過對(duì)一段時(shí)間的能耗大數(shù)據(jù)分析，對(duì)高能耗點(diǎn)的設(shè)備進(jìn)行診斷與排查，尋找生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的節(jié)能潛力，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線能耗優(yōu)化。

　　三菱電機(jī)福山制作所從1997年便開始節(jié)能實(shí)踐，在節(jié)能環(huán)保方面取得了突出成績(jī)，其2015年的電量相較于1997年削減了1500kw,節(jié)約超過1億日元。同時(shí)，福山制作所還將全體員工節(jié)能改善活動(dòng)獲得的技術(shù)訣竅應(yīng)用到節(jié)能設(shè)備的研發(fā)上，推動(dòng)其節(jié)能產(chǎn)品的發(fā)展。

　　李培根院士在參觀三菱電機(jī)福山制作所后指出，企業(yè)管理者需要具備“系統(tǒng)”的觀念和意識(shí)。他表示以往企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)只關(guān)注基本功能，當(dāng)把產(chǎn)品放到更大的系統(tǒng)中時(shí)，產(chǎn)品功能需求就會(huì)賦予新的意義。例如三菱的綠色節(jié)能解決方案，細(xì)致地考慮到了大系統(tǒng)中的每個(gè)因素，將能耗等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并分析，從而實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)優(yōu)化目的。除了考慮系統(tǒng)本身外，李培根院士強(qiáng)調(diào)企業(yè)還需要注重系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的聯(lián)系。他認(rèn)為企業(yè)需要通過各種手段將設(shè)備盡可能的連接起來，通過收集企業(yè)運(yùn)營(yíng)的所有數(shù)據(jù)信息，從而分析挖掘系統(tǒng)整體的聯(lián)系，通過數(shù)據(jù)來驅(qū)動(dòng)企業(yè)。

　　注重文化傳承，勇于承擔(dān)社會(huì)責(zé)任

　　企業(yè)文化是凝聚和激勵(lì)員工的重要力量，也是每個(gè)企業(yè)長(zhǎng)盛不衰的動(dòng)力和源泉。對(duì)于企業(yè)文化的傳承，不僅能夠提升企業(yè)凝聚力和員工自豪感，更加擁有積極的社會(huì)效應(yīng)。本次考察團(tuán)通過參觀東芝科學(xué)館和豐田產(chǎn)業(yè)紀(jì)念館，領(lǐng)略了兩大巨頭波瀾壯闊的發(fā)展歷程，感受到日本企業(yè)對(duì)于文化的傳承態(tài)度和促進(jìn)知識(shí)傳播的責(zé)任心。

　　在日本川崎市的東芝科學(xué)館，講解員以東芝創(chuàng)始人田中久重先生制作的機(jī)器人偶和藤岡市助先生發(fā)明的白熾燈泡為起點(diǎn)，向考察團(tuán)展示了東芝從1875年發(fā)展至今的各項(xiàng)技術(shù)成果，包括早的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、X射線管、雙線圈燈泡以及日本早的電飯煲、洗衣機(jī)、電視機(jī)等家電產(chǎn)品。此外，考察團(tuán)還參觀了東芝研發(fā)的重粒子癌癥治療儀、獨(dú)立型氫能源供給系統(tǒng)、地鐵檢票系統(tǒng)等高新技術(shù)產(chǎn)品，觀摩了別開生面的超導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，讓考察團(tuán)員大開眼界、流連忘返。

　　豐田產(chǎn)業(yè)紀(jì)念館則宛如一部紡織與汽車發(fā)展史，紀(jì)念館不僅展出了日本紡織工業(yè)的進(jìn)化歷程，包括紡紗機(jī)和織布機(jī)技術(shù)的基本原理以及紡織機(jī)械的演變。展館也有相當(dāng)完整的豐田經(jīng)典車款收藏，并陳列了許多汽車生產(chǎn)所需的大型加工器具?？疾靾F(tuán)通過近距離觀察這些機(jī)械的運(yùn)作，進(jìn)一步了解了紡織與汽車生產(chǎn)的過程。