在中國制造企業(yè)看來，德國工業(yè)4.0其實是一個目標。無論企業(yè)把產(chǎn)品設計得如何精準，在生產(chǎn)過程中也難免會出現(xiàn)各類問題，而這些問題卻能由這個目標有效避免。不過，完成這個目標的第一要素就是實現(xiàn)智能制造。為了滿足客戶的多樣性需求，以及跟隨信息時代的前進步伐，很多制造型企業(yè)開始逐漸引進高科技的數(shù)控技術、柔性技術，為實現(xiàn)全自動化夯實基礎。如北京航星機器制造有限公司已引進兩臺放于生產(chǎn)線上作業(yè)的機器人;菲尼克斯亞太電氣(南京)有限公司在組建電子產(chǎn)品生產(chǎn)線時，將柔性和自動化作為取得綜合成本優(yōu)勢和小批量生產(chǎn)和快速交付的重要手段。

　　隨著科技的不斷發(fā)展進步，以德國工業(yè)4.0為代表的新一代制造體系，對數(shù)控技術、柔性制造提出了新的挑戰(zhàn)，尤其在航天、電子等領域中，提升技術的需求更加迫切。

　　進階數(shù)控技術應用

　　隨著現(xiàn)代航天制造業(yè)的高速發(fā)展，數(shù)控加工技術已經(jīng)成為航天產(chǎn)品制造的關鍵技術之一。

　　在北京航星機器制造有限公司總經(jīng)理助理兼技術創(chuàng)新中心主任姚為看來，數(shù)控技術突飛猛進的最根本原因在于客戶需求的不斷變化，從加工對象的單一品種大批量變?yōu)槎嗥贩N變批量，從生產(chǎn)交付的長周期充分準備變成短周期快速響應，為了滿足客戶的需求、適應市場的發(fā)展，很多制造型企業(yè)開始大量引進或研發(fā)新的數(shù)控技術。

　　德國工業(yè)4.0吹響了向智能制造前進的號角，作為基礎支撐的數(shù)控技術更需要不斷創(chuàng)新，跨越發(fā)展。姚為認為，德國工業(yè)4.0并不是完全陌生的東西，從十七大正式提出兩化融合到十八大提到的兩化深度融合，其實就是工業(yè)3.0向工業(yè)4.0轉(zhuǎn)變的國家政策層面的要求。在這個轉(zhuǎn)變過程中，制造企業(yè)針對自身特點，逐步在用不同的融合方法把數(shù)字化技術、柔性化技術植入到每個制造環(huán)節(jié)，讓它實現(xiàn)快速響應和及時生產(chǎn)。

　　不同專業(yè)數(shù)控化程度不一

　　在德國“工業(yè)4.0” 的實施方案里，所涉及的兩個領域是：智能工廠與智能制造。姚為認為，搭建智能工廠的核心是硬件需實現(xiàn)智能化，智能化的前提是數(shù)控化，而目前不同專業(yè)數(shù)控化程度差別較大。

　　北京航星機器制造有限公司一直在推進數(shù)字化制造工作。據(jù)記者了解，該公司早在10年前就開始用數(shù)控機床逐步替代傳統(tǒng)機械式機床，目前在機械加工環(huán)節(jié)已全部實現(xiàn)數(shù)控化，各式車床、銑床、刨床、磨床等設備都能實現(xiàn)離線編程以及分布式數(shù)字化控制，技術人員可在辦公室用產(chǎn)品3D模型直接生成加工程序，經(jīng)過軟件后處理變成機器代碼，再通過車間數(shù)據(jù)網(wǎng)絡把加工程序與機器代碼一起傳送到加工設備上。這樣一來，技術人員不用去現(xiàn)場就能指導操作者把產(chǎn)品加工到位。姚為告訴記者，數(shù)控機床在所有數(shù)控設備中是發(fā)展最迅速的，也是應用效果最顯著的。

　　不過，產(chǎn)品在制造環(huán)節(jié)里，不止機械加工這一道工序，以航天產(chǎn)品為例，需要經(jīng)過鑄造、鍛造、熱處理、熱成形、焊接、機械加工、表面處理、裝配調(diào)試等一系列復雜工藝流程，才能產(chǎn)出最終交付用戶的實物產(chǎn)品，如果只在機械加工一個專業(yè)點上實現(xiàn)數(shù)控化，即便做得再好，也只是提高了整個生產(chǎn)鏈的一塊長板，并沒有解決短板問題。

　　除了機械加工，在其他專業(yè)制造領域里，數(shù)控化程度相當不均衡，尤其是在熱加工領域。姚為向記者介紹，大部分產(chǎn)品的鑄造專業(yè)仍然完全依靠人工去做造型、制砂、澆鑄等工作，勞動強度大，質(zhì)量一致性差。在國外，先進的鑄造企業(yè)也在進行數(shù)控化改造，但數(shù)控化程度相對機械加工專業(yè)仍然很低，且多數(shù)只能在局部工序?qū)崿F(xiàn)，替代簡單規(guī)范的人工操作，對于復雜環(huán)節(jié)，因為需要知識經(jīng)驗與判斷，所以目前的數(shù)控技術尚未發(fā)展到如此智能的程度。另外，在焊接、熱處理、熱成形、裝配調(diào)試等專業(yè)中，也需要進一步提升數(shù)控化程度，才能滿足柔性化生產(chǎn)的需求。

　　數(shù)字化制造才起步

　　在“工業(yè)4.0”升級過程中，需要大量的數(shù)字化制造技術作支撐。機械加工領域中的數(shù)字化制造，后續(xù)將集中在提升數(shù)控設備自適應能力、完善車間制造執(zhí)行系統(tǒng)、加強物流與信息流的及時準確配套等環(huán)節(jié)，最終體現(xiàn)為提高產(chǎn)品交付速度、降低產(chǎn)品制造成本、保障產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、提升企業(yè)盈利能力等方面。在這方面，國內(nèi)企業(yè)仍處在起步階段，正在經(jīng)歷從量變到質(zhì)變的積累期。

　　在鑄造、熱處理等專業(yè)領域中，因為工藝過程涉及到產(chǎn)品本體性能的變化，影響因素很多，數(shù)字化控制過程更加復雜。比如，在鑄造過程，天氣因素就是一個重要影響，晴天、陰天和雨天、環(huán)境溫度與濕度的差異等都會顯著影響鑄件本體性能。這些環(huán)境因素還無法用一個標準化的數(shù)學模型進行定義與描述，現(xiàn)有的鑄造模擬仿真軟件，也僅能將其簡化為一個環(huán)境變量進行處理，由此得到的優(yōu)化結(jié)果給出的只是定性描述的趨勢化建議，無法精確指導鑄造過程以達到穩(wěn)定一致的鑄件質(zhì)量。除了天氣因素外，原材料的純度、砂型的緊實程度、合金元素的分散度等，需要考慮的影響因素紛繁復雜，所以想通過數(shù)字化控制達到十全十美非常不易。據(jù)姚為介紹，目前對涉及到產(chǎn)品本體性能的各專業(yè)，其工藝過程的仿真模型還無法定量描述全部內(nèi)外在影響因素，它只會說大概有影響，影響到大約什么程度，但這種影響是以何種函數(shù)關系作用到產(chǎn)品性能中去，這個規(guī)律尚未掌握，沒有這個規(guī)律就無法用數(shù)字化控制的方法進行精確控制，就不能像機械加工那樣精確控制到毫米、微米，甚至納米級，它只能作宏觀評判。因此這些專業(yè)領域的數(shù)字化控制更是處于一種起步階段。

　　最后， 姚為建議， 在鑄造、熱處理、焊接等專業(yè)領域中，企業(yè)需要聯(lián)合高校和科研院所，共同建立冶金標準化模型，這樣才能加快搭建數(shù)字工廠的步伐。不管是數(shù)字化制造也好、智能制造也罷，與國外一樣，整體行業(yè)都處在起步階段。隨著專業(yè)認識逐漸的深入，數(shù)字化水平逐漸提升，企業(yè)才能針對自身特點與需求，制訂出自己的數(shù)字化工廠乃至智能工廠解決方案，這也是未來制造企業(yè)追求效益的必經(jīng)之路。

　　柔性制造流于生產(chǎn)線

　　從電子制造領域來談，隨著科技的進步和生活水平的提高，客戶對產(chǎn)品需求日趨多樣化與個性化、低制造成本及短制造周期等，傳統(tǒng)的制造技術已不能滿足市場對小批量多品種要求，也不符合顧客要求的樣式和產(chǎn)品功能的需求。據(jù)記者了解，上世紀90年代后，由于微電子技術、計算機技術、通信技術、機械與控制設備的發(fā)展，制造業(yè)自動化進入一個嶄新的時代，技術日臻成熟。

　　進入21世紀之后，信息技術正在加速向電子制造領域滲透，制造系統(tǒng)也開始大規(guī)模地向大批量低成本向小批量多品種與快速換型方式轉(zhuǎn)變，并重點強調(diào)交付速度和生產(chǎn)系統(tǒng)的柔性，實現(xiàn)以客戶為導向和總成本最低化。

　　目前，柔性制造技術已成為各工業(yè)化國家機械制造自動化的研制發(fā)展重點。據(jù)菲尼克斯亞太電氣(南京)有限公司工業(yè)電子生產(chǎn)部經(jīng)理葉慶介紹，在小批量、多品種的生產(chǎn)模式中，柔性制造生產(chǎn)系統(tǒng)基本占據(jù)了整條電子制造生產(chǎn)鏈。

　　在菲尼克斯整個電子制造生產(chǎn)線上一眼望去，看到更多的是設備，而不是人。在這些先進設備里，都有柔性技術的因素。

　　柔性技術之所以能在電子制造領域大顯身手，是因為電子制造引進信息化技術最具優(yōu)勢。

　　從微笑曲線分析，研發(fā)和營銷的利潤率較大，而制造業(yè)恰巧處在中間，是微笑曲線最低的一段，其利潤往往很低，如果不控制原材料和生產(chǎn)制造成本的話，就意味著制造企業(yè)的總成本將變得更高，利潤就更小，長期下去，成本代價更加無法計較。同時，隨著中國人口紅利的消失，人力成本在中國每年都呈現(xiàn)出上漲的趨勢，這就意味著制造企業(yè)用的工人越多，成本就越高，如若持續(xù)下去，這個成本將無法進行估算。而電子制造領域涉及的大部分都是簡單重復性的工作，因此引進信息化技術能直接降低成本、提高質(zhì)量、加快交付速度。

　　柔性“價值”

　　葉慶向記者介紹，柔性制造系統(tǒng)最大的優(yōu)勢體現(xiàn)在：有適應外部環(huán)境變化的能力、能衡量滿足新產(chǎn)品要求的程度;有適應內(nèi)部變化的能力，可用在有干擾(如機器出現(xiàn)故障)情況下，且系統(tǒng)的生產(chǎn)率與無干擾情況下的生產(chǎn)率期望值均衡。同時他告訴記者，柔性是相對于剛性而言的，傳統(tǒng)的剛性自動化生產(chǎn)線主要實現(xiàn)單一品種的大批量生產(chǎn)。其優(yōu)點是生產(chǎn)率很高，由于設備是固定的，所以設備利用率也很高，單件產(chǎn)品的成本低。但價格相當昂貴，且只能加工一個或幾個相類似的零件，難以應付多品種中小批量的生產(chǎn)。隨著批量生產(chǎn)時代逐漸被動態(tài)的市場變化所替換，剛性自動化生產(chǎn)漸漸被柔性自動化生產(chǎn)所取代。在葉慶看來，一個制造自動化系統(tǒng)的生存能力和競爭能力在很大程度上取決于它是否能在很短的開發(fā)周期內(nèi)，生產(chǎn)出較低成本、較高質(zhì)量的不同品種的產(chǎn)品。

　　隨著柔性技術的不斷深入，傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式正逐漸被精益生產(chǎn)的模式代替。葉慶告訴記者，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式是按工藝流程布局，比如工人把產(chǎn)品放在車床上做，做完后再全拿到銑床上銑，銑完后再拿到鉆床上鉆，當有了加工中心后，車鉗洗刨均可在一臺機器里做出來。同一臺設備，可替代此前多種加工設備，只需調(diào)用不同的程序就可以生產(chǎn)出各種產(chǎn)品。這雖是柔性生產(chǎn)的理想狀態(tài)，但不意味著企業(yè)為了使生產(chǎn)線達到柔性化而不計成本地投入巨資。這需要企業(yè)以成本核算為基礎，結(jié)合自身的生產(chǎn)制造基礎和產(chǎn)品特點來規(guī)劃和逐步向柔性生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變。若制造系統(tǒng)與產(chǎn)品、客戶需求相匹配，使柔性的投入能被其產(chǎn)生的優(yōu)勢所消化，這就是成本最優(yōu)化的方案。

　　弱基礎的轉(zhuǎn)變

　　制造企業(yè)使用柔性技術來提高自動化水平，最終的目的就是實現(xiàn)中國版的工業(yè)4.0。在葉慶看來，自動化只是工業(yè)4.0的基礎，就如人的四肢，它以硬件和技術為基礎;信息化就如神經(jīng)，使各單元協(xié)同合作。在&工業(yè)4.0的模式中，自動化只是系統(tǒng)的基礎零件，配合信息化軟件系統(tǒng)才可構建工業(yè)4.0的生態(tài)環(huán)境。企業(yè)發(fā)展自動化的推進將為提高生產(chǎn)質(zhì)量、縮短交付速度、便捷管理管理，以及優(yōu)化工作效率提供重要的手段，并打下堅實的基礎。

　　不過，我國制造行業(yè)目前自動化的基礎還不夠強大，與工業(yè)4.0的高度自動化還有很大差距，特別是在生產(chǎn)制造的各環(huán)節(jié)還不能有效連接起來、信息交換依舊不夠靈活和高效。但實現(xiàn)全自動化、構建數(shù)字工廠是中國制造企業(yè)未來的方向。如今，中國制造正在這條道路上行走著。它的未來發(fā)展，我們充滿信心!