德國旭格公司是全球領先的鋁合金製品生產商,擁有5400名員工,生產,銷售和服務網點遍布80多個國家,年銷售額近17億歐元。如此優秀的公司在1951年創立之初只有6名員工,生產櫥窗、遮篷和捲簾格柵。1966年率先開發出全鋁家用門系統,被歐福集團收購之後對技術平臺進行了全面梳理,使其產品更加體系化,並開發了幾款成功的產品。例如早在西方能源危機之前就預見性地開發出節能型門窗,能源危機爆發之後便迅速佔領市場。90年柏林圍牆倒塌後,東德迎來了基建狂潮,旭格的業務也乘風起飛。到目前為止旭格一直是當之無愧的行業翹楚。
應該說旭格的成功極具研究價值:它的產品並不複雜,行業競爭也十分激烈。旭格卻可以有效地將其技術,產品,生產資源和商業策略有機地融合起來。本文僅從技術戰略的運用舉幾個例子:
早在1970年代初,公司就已經開始通過軟體為其鋁合金加工合作夥伴提供計算支持,1981年,旭格開始使用CAD軟體進行產品設計,可以說是產品數位化的先行者。工業4.0時代旭格當然是不會缺席的,早在這個概念提出之前,旭格就已經推出門窗智能製造系統,配合其母公司鋁型材和配件的設計和生產能力,旭格可以為其生產加盟商提供包括設計,配件,設備,軟體,服務,培訓在內的一體化服務。
視頻一:鋁型材結構件加工
整個加工過程不需要人員參與,生產商可根據投資規劃選擇合理的自動化程度。由於使用了自動夾具,型材的定位,固定,進料,避讓都可以由夾具完成。因此只要型材毛坯不變,加工環節的柔性是極大的,即可以滿足任何尺寸的型材件(門窗框架)的生產。只需要自動調用PLM/MES系統的程序即可實現柔性全自動生產。
如果產品差異較大需要更換型材毛坯,那麼只需要手動更換或者添加輔助固定模塊即可。所以在排產時,應儘量減少更換毛坯的頻率,相應的排產軟體(APS)同樣比較成熟。
設備集成了自動定位,刀具監測,自動避讓等功能。並配套了生產輔助軟體,包括生產監控,設備動態仿真,遠程診斷,預見性維護等等。在國內工業網際網路語境下絕對可以說是智能製造設備了。
由於採用開放式的移動龍門結構和自動定位夾具,自動化上下料變得非常容易:既可以採用工業機器人,也可以用龍門吊裝機構。
這套設備最初是用於工業鋁型材加工的,最典型的應用是高鐵車體鋁型材,所以價格不菲。旭格將其用於標準相對較低的民用產品也是由於它有足夠的產能,使設備價格大幅降低。即便設備不賺錢甚至賠錢,也可以通過原材料和五金配件的銷售彌補,相當於變相為設備做融資租賃。
視頻二:產品裝配
由於設計巧妙,整個裝配就變得十分簡單,並不需要操作者有多高的技巧和特殊的工具,就可以高效率地裝配出高品質產品。這就是DFA(Design for Assembly)理念,在產品設計時就考慮裝配的便捷性和容錯性。類似的設計理念還有DFM,Design for Manufacturing,DFR,Design for Recycling等等,統稱DFX。雖然不是什麼新東西,但在設計生產系統時是要首先考慮的。
智能製造絕對不是設備和軟體就能實現的,產品本身的設計思路和技術路線才是最根本的。如果這塊稀裡糊塗那麼智能製造是不可能成功的。
視頻三:智能裝配站
整個窗框機構的裝配是由人和機器共同完成的:系統掃碼後得知產品裝配流程,並通過HMI(人機互動界面)指導操作員的裝配流程,並自動送出正確的裝配部件。這樣人便成為智能裝配系統的一部分,也可以理解為機器幫助人避免犯錯誤。工業4.0時代,人和機器已經不再那麼涇渭分明。
五金件的預裝配由人在系統的指導下完成,而裝配緊固過程則由旋緊設備完成。而自動化系統的可靠性相當程度上由標準件的一致性決定,也就是說,如果五金件的尺寸規格差距較大,那麼自動化動作在進行時就會被幹擾,或者出現質量缺陷。儘管很多國內專家宣稱智能設備必須有在線監測裝置,例如通過機器視覺確定螺紋孔位置。但實際上如果零部件的一致性非常好,那麼開環控制也是沒有問題的,並不應該作為評判設備智能與否的依據。
旭格案例應該可以給正在轉型升級中的中國製造企業不少有益的啟示。我個人體會比較深的一點是它的體系化思維。
旭格本身已經很少生產門窗,它通過吸收生產加盟商的方式在全球實現生產基地的擴張。生產投資商只需購買旭格的智能化生產系統並接受並不複雜的技術培訓,就可以生產出優質的產品。而旭格也並不必須通過銷售它的智能生產系統獲利,相反,它可以向生產加盟商源源不斷地提供原材,附件,耗材,備件,以及銷售產品獲得穩定的回報。此外,旭格還針對不同的合作夥伴推出了相應的智能化服務,例如為建築師提供了設計軟體,而項目施工方和銷售渠道也可以通過app找到合適的參考案例。這就構建了一個以旭格為中心的分布式智能生產網絡或行業生態系統,基本上沒有哪個競爭對手可以取而代之。
客觀理性地說,在這種基於智能生產技術平臺的產業生態裡中國的競爭者並沒有什麼趕超的優勢,哪怕是門窗幕牆這種低技術含量的產品。因為行業領袖所設置的壁壘並不僅是技術層面的,它可以以技術平臺為基礎,全方位地調動世界各地的製造資源。而這種由技術壁壘而產生的產業優勢是壓倒性的,這種戰略思維也是中國製造業真正欠缺的。
作者及機構簡介
吳昊陽 德國賴興巴赫-哈繆公司(Reichenbacher Hamuel GmbH)亞太區商務總監,技術諮詢顧問
-負責專用自動化製造系統的方案設計與項目實施;
-針對工業4.0/中國製造2025/中國製造轉型升級等概念和課題開展理論研究,並針對實際項目提供諮詢服務和技術解決方案;
Reichenbacher Hamuel GmbH(www.reichenbacher.de, www.hamuel.de)成立於1957年,從事精密工具機,專用柔性製造設備和智能生產系統的研發和生產,同時提供全自動無人車間和智慧工廠的解決方案以及生產工藝改進,輔助工具設計,技術平臺規劃,升級策略制定等專業諮詢服務。其超高精度工具機被廣泛應用於航空發動機零件加工,為葉片和整體葉盤精密加工領域翹楚。