(文/王珈琪,上海泰雷兹智能卡技术有限公司总经理)在全球制造业不断演变的背景下,数字化、智能化和绿色化已成为制造业转型升级的主流方向。智能工厂建设是推动制造业转型升级的关键一环,也是引领未来产业发展的重要引擎。这不仅是一场技术的革命,更是一次生产方式的颠覆和产业结构的重塑。
随着全球新一轮科技革命和产业变革深入发展,新一代信息技术、新材料技术、新能源技术等不断突破,并与先进制造技术加速融合,为制造业高端化、智能化、绿色化发展提供了历史机遇。本文将结合泰雷兹首个在华智能工厂的建设,探讨打造智能制造“样板工厂”的实践路径。
全球制造业振兴之道:以智能制造为主要抓手
基于新一代信息技术与先进制造技术深度融合,智能制造已成为推动全球制造业转型升级的关键力量。2021年,工信部等八部委联合印发《“十四五”智能制造发展规划》(以下简称《规划》),提出要“以智能制造为主攻方向”,推动产业技术变革和优化升级,推动制造业产业模式和企业形态根本性转变,提高质量、效率效益,减少资源能源消耗,助力碳达峰碳中和。
同年,欧盟委员会发布《工业5.0:迈向可持续、以人为本且富有韧性的欧洲工业》,提出欧洲工业发展的未来愿景及战略。在工业4.0的基础上,工业5.0围绕“以人为本”“可持续性”和“弹性应变”三大支柱重新定义了智能制造的目标,明确其未来制造业的发展方向。
此外,美国“先进制造业领导力战略”、日本“社会 5.0”等也均以智能制造为主要抓手,强调在人机协同的新时代,通过生产模式转型、生产流程加速和工人角色转变,增强制造业面对挑战的应变能力和持续发展能力。这些以重振制造业为核心的发展战略,驱动全球制造业向着高端化、智能化、绿色化发展。
智能制造的关键载体:智能工厂探索之路
作为智能制造理念和技术的具体应用场景,智能工厂是实现智能制造目标的重要载体。在上述《规划》中,“建设智能制造示范工厂”被列为一项重点任务,明确要推进制造技术突破和工艺创新,推行精益管理和业务流程再造,实现泛在感知、数据贯通、集成互联、人机协作和分析优化,建设智能场景、智能车间和智能工厂。所谓智能工厂,指的是采用先进技术和创新方法,将传统工厂转化为高度自动化、数字化和智能化的生产中心。这种转变不仅仅是技术应用的演进,更是对生产、运营和服务的重大变革。
首先,从技术层面来看,人工智能、工业机器人、大数据、云计算、物联网等关键技术在智能工厂中发挥着重要作用。比如,作为一种新型的工业机器人,协作型机器人可以通过与人的协作实现优势互补,不仅可提高生产效率还能减少人为失误的发生。而自动引导车(AGV)作为智能工厂中必备的物流自动化设备,被用于物料运输、仓储管理和生产线物资配送等多个场景,可以显著提高物流效率和降低人工成本。再比如,将传感器和设备连接到物联网,可以实现设备之间的实时通信和数据共享,有助于提高生产线的监控和管理效率。这些新技术在未来制造业多场景落地,也对相关智能设备的研发提出更高的要求,两者相辅相成,缺一不可。
其次,从运营层面来看,智能工厂能够优化资源利用和能源消耗,提升生产管理效率,实现精益生产、柔性生产、个性化生产。比如,智能工厂通过集成生产、质量、物流等各个环节的信息,实现全流程的透明化和可视化管理,管理者可以及时发现和解决生产过程中出现的问题,优化资源配置,提升生产效率和灵活性。再比如,智能工厂通过搭建能源管理系统驱动节能技改,如更换高效节能设备、优化工艺流程、合理调度生产等,能够降低能源消耗,提高能源利用效率。
加快建设智能工厂,是引领生产制造方式变革、推进制造业数智化转型升级的重要途径,在提升要素生产率、发展新质生产力方面作用明显。
但不可否认的是,智能工厂在发展过程中也面临着一些挑战。比如,最常见的就是数据安全与隐私挑战。随着智能制造系统的互联性增加,数据安全变得至关重要。保护敏感信息免受网络威胁是重中之重。
此外,由于各国对数据安全和隐私保护有不同的法律法规,智能工厂还需要遵守相关规定,确保数据处理的合规性。
再比如,人力资源的挑战升级。智能工厂往往需要具备操作自动化设备、数据分析等技能的员工,但现有劳动力可能缺乏这些新技能。技术人才缺口还有可能导致产品质量不稳定或生产延误,增加返工成本,影响客户满意度。目前,一些行业正面临高技能人才的短缺,导致工厂难以找到合适的生产员工,不仅会影响日常生产,还可能对企业的创新和发展产生长期的不利影响。
总而言之,尽管加快建设智能工厂是引领制造业迈向智能、高效和可持续发展的必由之路,但在转型过程中,企业还面临多种挑战,需要借助技术手段加以应对才能充分释放智能制造的全部潜力。
案例分析:打造数智引领、逐绿而行、值得信赖的“样板工厂”
作为外资先进制造的代表性企业,成立于1998年的上海泰雷兹智能卡技术有限公司,目前拥有电信类和银行卡类一站式卡片生产基地,为金融、电信运营商、物联网企业、手机制造商等客户提供从卡片设计到包装、交付的全流程服务,并通过移动互联、物联网技术以及机器对机器(M2M)模块支持客户的数字化转型。
近年来,泰雷兹顺应智能制造的政策导向,结合全球生产管理经验和先进的技术手段,全力在华打造数智引领、逐绿而行、安全可信的“样板工厂”。
关键词一:数智引领
首先是生产线上的全面智能化、机械化。为减少人工操作的误差,提升生产效率,上海泰雷兹智能卡工厂对生产车间进行了全面的自动化升级。比如,穿梭于仓库和各个工序之间的AGV取代了人工搬运,能够高效执行跨楼层的物料传输和配送任务。
此外,基于RFID射频识别技术,工厂还建立起生产线可视化管理,实现生产任务的自动化分配和生产进度的实时监控,进而确保了生产线的顺畅运行和高效管理。
在卡片生产的铳卡、检验、烫印和植入等工序中,工厂还引进了辅助机器人和机械臂来完成取卡、放卡等工序。这种人机协同的新型生产方式使得生产效率提升了30%,同时还将一线工人从重复繁琐的劳作中解放出来,助其释放更多价值。
其次是数据驱动科学决策。上海泰雷兹智能卡工厂建立了以数据为核心资产的管理理念,围绕数据的抓取、治理、整合、使用、可视化、建模等过程进行一系列优化。
比如,2023年成功上线的订单全生命周期管理系统(Shanghai Universal Navigator),涵盖订单、物料、样卡和发运等管理,通过从产品数据管理系统(Production Data Management)和ERP主系统(Oracle)获取相关数据,结合卡片生产业务特点,根据任务流程即可推动订单处理和执行,确保订单按时完成并顺利发运,使得综合效率提升了20%。
借助大数据技术,我们还能对生产数据进行深入分析,优化生产参数,增强市场竞争力。同时,通过对市场需求数据的分析,我们能够快速调整生产计划,满足客户的个性化需求。
关键词二:逐绿而行
如今,越来越多的工厂开始重视能源管理和碳排放控制。泰雷兹致力于在全球推广和实施“低碳未来战略”,早在2018年,工厂就已获得工贸行业安全生产标准化三级达标证书。
为加快构建绿色制造体系,工厂于2021年开始搭建能源管理系统,通过对能源消耗的实时监控,并对各工序和机台的能源使用情况进行精细化管理,我们更加清晰地了解到工厂能源的消耗情况。然后,凭借对数据的分析和研究,我们又进一步推动了节能技改,从而提高能源利用效率,降低能源消耗成本,加速工厂绿色转型,三年内工厂总体碳排放量降低了24%。
此外,为了更全面地控制碳排放,我们对原材料供应链、生产过程等环节进行了全链条的碳足迹和碳排放的管理。比如,2019年,泰雷兹与海洋公益组织Parley for the Oceans合作,推出了首款采用回收海洋塑料(Ocean Plastic®)制作的银行卡,每张卡片大约相当于一只废弃瓶子的塑料含量。
再比如,2020年,泰雷兹与威立雅合作开发的ecoSIM卡片,由废弃冰箱回收的聚苯乙烯制成。虽然一张SIM卡体积很小,但泰雷兹ecoSIM卡制造计划每年能够节省近5000吨的原生塑料。这些创新的制卡方法不仅有效减少了我们的环境碳足迹,同时也为全球范围内的环保意识和行动注入新的动力。
关键词三:安全可信
在智能工厂建设中,除了物理空间的安全,网络空间的安全也是不可或缺的重要环节。
为此,工厂建立了严格的访问控制机制,只有经过授权的人员才能访问敏感数据和关键设备,降低了未经授权访问的风险,在实现工厂数字化转型的同时确保数据资产的安全。
目前,工厂已获得国际ISO 27000信息安全管理体系认证和中国国家信息安全等级保护三级认证,通过了全球移动通信系统协会GSMA、多个全球银行卡组织(如万事达、Visa、中国银联等)的信息安全评估。
(本文刊发于2024年第6期《数字经济》杂志)
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