未来工厂
使用自主技术,实现生产力翻倍
机器人手臂为制造工厂的数控机床挑选零件

京瓷公司已经超越其继承的精细陶瓷业务,进军通信、汽车、环境能源和医疗保健等新领域。

随着 5G 和自动驾驶等新技术的传播与扩展,市场环境发生巨大变化,京瓷计划在不久的将来将销售额从 1.6 万亿日元扩大到 2 万亿日元。“生产效率翻倍项目”被定位为支持该计划的关键措施。

京瓷企业数字业务推广群组 DX 推广中心总经理 Takeshi Maeda 解释了公司的目标:“我们将提高制造生产力,降低成本,并通过成本领先建立竞争优势,从而增加现有业务的销售额。”

为此,京瓷启动了一系列生产线,包括 2018 年 5 月的鹿儿岛国分工厂、2018 年 10 月的滋贺县蒲生工厂以及 2019 年 3 月的鹿儿岛仙台工厂,以展示使用人工智能和机器人的无人生产线。自 2019 年 4 月以来,京瓷一直在所有工厂推广部署无人生产线。

关键词是“自主”,超越了自动化。

“自动化也即简单地用机器人取代人类工作,可能会导致生产线继续自行生产有缺陷的产品。”Maeda 先生解释道。

“相反,人工智能会分析实时收集的各种数据,当确定可能生产出缺陷产品时,机器人会自动改变加工条件并进行处理。人工智能确定可能停线时,会在机器故障之前向操作员或负责人发出警报。这就是我们追求的自主生产形式。”

当然,这并非易事。

提高产量

 

通过降低缺陷率,京瓷精细陶瓷产量提高 6%

提高生产力

 

京瓷计划通过自动化,将生产效率提高 2 倍

IBM 说:“我们将与贵公司密切合作,创建最合适的系统,实现生产效率翻倍项目的目标。”所以我们选择 IBM 不仅是为了引入解决方案,更是作为合作伙伴来推广这个项目。 Takeshi Maeda 企业数字业务推广群组 DX 推广中心总经理 京瓷株式会社

京瓷产品基本是按照“一品一规格”的政策设计的,所以自动化生产线使生产率翻倍时,回复客户报价等相关工作也会增加。例如,在生产精细陶瓷组件时,公司还必须预测烧结收缩率,并设计成品图纸以反映该收缩率。

“即使相关工作量翻倍,我们也无法将负责运营的工程师和设计师数量翻倍。”Maeda 先生说。“必须由之前数量的人员来处理所有工作。

“这就是生产效率翻倍的本质。”他强调。

京瓷认为使用 IT,特别是实时分析工厂数据的数字平台,是解决这一问题的必要前提。

打造智慧工厂

为实现不间断的自主生产线,必须建立一个生产管理系统,全面监控和管理生产设施以及在过程和操作员之间运输材料和半成品的自动导引车 (AGV)。

理想情况下,防止缺陷的控制功能以及自动化相关活动(例如报价、收缩率计算和预测以及绘图)的系统将在与生产管理系统相同的框架上实现。于是,京瓷着手打造数字化平台。

“我们并没有一开始就完整地构想整个画面。随着不断整合和考虑必要的功能,我们最终走到数字平台。”Maeda 先生解释道。

京瓷将 IBM® Global Integrated View (GIView) Planner 解决方案与生产计划流程集成,确定最合适的月度型号和采购数量,并结合排程器制定最合适的每日资源计划。京瓷还将 IBM MES Express + GIView PS 与制定生产计划、检查生产过程状态、向操作员发送指令并控制设施的系统集成。

公司还使用 CFC 分析平台作为边缘计算机制的基础,从生产现场收集物联网 (IoT) 数据并实时分析。此外,IBM 还推出 IBM® Cloud Pak for Data 数据平台,收集、存储、处理和分析数据,并管理整个公司办公室和工厂的数据模型。

要建立一条自主生产线,数据与产品流程和状态的相关性极为重要,包括生产前后流程在内的所有信息也必须与数据利用结合。

“只有这样,我们才能超越人类智慧进行预测,并控制生产过程,防止出现缺陷产品。” Maeda 先生在解释引入一系列 IBM 解决方案的目的时说道。

这些用于构建智慧工厂和利用数据的 IBM 解决方案是京瓷选择 IBM 来推动生产效率翻倍项目的主要原因。

“根据各个技术配置(例如生产计划、排程器或生产系统)选择功能强大的解决方案,并将这些解决方案‘相加’并非总能提供最大的效果。”Maeda 先生解释道。“我们也有时间限制。我们必须尽早推出并投入数字平台,以便在截止 2021 年 3 月财年之前取得成果。”

“因此,我们从整体优化的角度评估这些解决方案。同时,IBM 说:“我们将与贵公司密切合作,创建最合适的系统,实现生产效率翻倍项目的目标。”所以我们选择 IBM 不仅是为了引入解决方案,更是作为合作伙伴来推广这个项目。

数字平台的真正目的是从系统中获得的洞察改变操作员的工作流程,使他们专注于更高价值的工作。 Takeshi Maeda 企业数字业务推广群组 DX 推广中心总经理 京瓷株式会社
降低工作强度,提升工作智能水平

该数字平台于 2018 年 5 月随试点生产线启动而开始运行,已改进了京瓷许多工厂生产线的质量。例如,对于精细陶瓷生产,缺陷改善带动产量提高了近 6%。

“近 40 年的精细陶瓷生产历史让京瓷积累了高水平的技术知识,但即便如此,次品仍不可避免。借助 CFC 分析平台中 IBM SPSS Modeler 开发的 AI 模型,我们找到了即使是经验丰富的工人也遗漏的缺陷原因。产量提高 6% 实在令人惊讶。在短短几个月内,我们就成功降低了几十年来一直无法降低了缺陷率。”Maeda 先生说道。

效果:

  • 通过降低成本,提高价格竞争力并扩大市场份额
  • 实现不间断、无缺陷的生产线
  • 借助使用机器人和人工智能的自主生产线,提高产能利用率
  • 构建集生产计划、排程器和生产操作系统于一体的数字化平台
  • 将精细陶瓷组件生产工艺的成品率提高约 6%
  • 深入洞察操作员的工作流程,使他们专注于更高价值的工作
  • 通过将生产率翻倍来降低成本,从而增加现有业务的销售额

基于这些稳步的成就,京瓷正在进一步推进生产效率翻倍项目。

公司计划将 2020 年至 2023 年定位为增长期,之后为渗透期,以提高业绩水平;同时也在探索数字平台的发展。

“整合生产过程中各种数据的数字化平台已初具规模,但还不足以实现自主生产目标。数字平台的真正目的是从系统中获得的洞察改变操作员的工作流程,使他们专注于更高价值的工作。”Maeda 先生说。

京瓷公司徽标
关于京瓷公司解决方案组件

京瓷外部链接成立于 1959 年,是一家专业的精细陶瓷制造商。公司业务多元,涵盖工业和汽车零部件、半导体封装、电子器件、智慧能源系统、打印机和电信设备,并在全球发展从材料和组件到器件和设备以及系统服务的业务。

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2021 年 5 月在美国制作。

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