22.11.2018   |   Pfalzgrafenweiler   |   德国

家具行业中工业4.0 – 摘要

未来的生产是什么样的,为了工业4.0我需要准备什么?

越来越多的企业已经开始正视这个问题,并大范围投资使用了市场上所能找到的,可用的IT解决方案。大多数情况下,协议达成以后,这些解决方案在集成到现有IT构架的过程中的表现往往达不到预期效果。通常,宣传为最优系统的独立系统只能部分地集成到现有的系统环境中。由于预算有限,因此通常将建立持续的信息流以及一体化生产作为长期的理想目标。

只有通过全面系统地分析现有的IT环境,考量行业所面临的挑战,才能实现符合工业4.0愿景的持续生产及其所有相关收益。与此同时,并非所有已在使用的系统都必须立即更换,也不是所有被认可的系统都能满足未来的相关需求。

2013年4月,德国木业专家针对工业4.0发布了“未来工业4.0项目的实施建议”, 从那时起,不少人在问家具行业取得了那些相关成就。为了能够作出评估,我们需要了解目前最前沿的软件技术如何在应用于家具行业。

从销售端创建客户订单到最终的生产制造工序,信息流会在三到四个不同的软件产品中传递。每一种软件产品的应用都是特殊定制并有着独立的数据模型。在每个软件层级中相关流程,都对订单数据进行了扩展,例如生产制造环节。

由于客户对定制化产品需求的增长,迫使工厂可以生产出更具多样性的产品,例如,批量为一。通常在店面就完成了家具的图形设计,具备明确的特征描述。一些特殊的特征只能在交易软件中以文本的方式描述,而且在订单处理环节需要人工修正。

工业4.0的愿景

当前的软件格局仍然需要在不同的主系统中搭建各自的数据库和数据模型,理想的情况下,可以通过标准的接口向下游系统中传递。然而,旧的PPS解决方案产生了许多冗余和重复的数据,存储以及维护。工业4.0的愿景是为CAX,ERP和MES之间的所有功能提供一套跨系统的独立数据库。

这种软件架构可以最大程度的避免或者减少冗余。数据库可以利用云端技术,由企业自有的服务器或者XaaS供应商运行。可是从系统的角度出发,当前的现实状况仍然离愿景相差甚远。例如,即便是主流的供应商如SAP或者Oracle,他们更关注的是其核心流程和相关数据模型而不是开发具备发布功能的系统架构。

现今领域的发展潜力

即便暂时没有多系统之间通过单一独立的数据连接的解决方案,也可以实现不间断且易于维护的信息流。通过在日常工作中有针对性的修改系统,创建新的接口以及优化已有的接口,也可以实现显著的改善。这些包括:

  • 提高生产流程的效率
  • 改善生产中的物料流
  • 增加设备的有效利用时间
  • 减少IT的管理费用
  • 避免冗余且容易出错的数据维护

这些影响越来越明显,更好的数据只能集成到少数数据库中。

由于生产越来越多的定制产品,除了行业协会以外,销售模式持续由B2B向B2C转型。即使如此,传统的B2B业务也对产品的多样性和相关系统的合理性检查提出了更高的要求。相关的投入除了进行POS解决方案的功能性设计,相同的数据模型也可以用在交易和CAM系统中。这会让客户自己参与订单导入过程。

由于大部分厂商在交易过程中使用独立的软件产品而导致一般数据录入也变得问题不断。

因此大量的企业完全放弃了数据导入,甚至一些大型企业最多也只录入其50%的交易订单数据。零售商和制造商之间仍然存在巨大的合作潜力。因此,自动化在流程链一开始就显现了相当大的差距。

核心系统连接

在使用交易软件的时候,标准产品可以直接导入到CAD/CAM中,当出现特殊产品时,可以在CAD/CAM中计算和进行相关的生产准备工作。

CAD/CAM

特别是对于特殊产品的生产,CAD/CAM系统的使用则体现了巨大的优势:

  • 部件所有相关特征的系统描述
  • 自动生产加工图纸,CNC程序,部件清单以及装配使用的分解图纸
  • 通过后处理器控制来自不同厂商的CNC设备

因此,CAM系统的使用实现了独立于设备的设计,并在设计和制造部门中节省了大量的时间。

ERP

接下来,在CAD/CAM系统中创建的订单可以通过接口传输到ERP系统中。部件或者全部的部件清单可以传输到ERP系统中。财务以及物料管理等数据可以完整的传输到指定的系统中并集中管理。除了常用的生产管理工具,假如ERP系统可以提供变量配置的附加选项,那么可以进一步进行合理性检查以避免出错,例如,物料采购环节。

如果制造商不使用CAD/CAM系统,则订单通常直接来自于交易软件或者需要在ERP系统中手动录入。在这种情况下,可以通过ERP表创建CNC程序,但是特殊部件仍然需要手工录入。然后在工作准备过程中使用适当的CNC编程软件来创建这些特殊部件的加工程序-这需要花费大量的时间。

大多数ERP系统无法处理图形,在这种情况下通常需要搭建额外的接口连接到图形系统。在家具行业,仍然大量使用PPS系统,由于该系统的刚性结构仅允许少量的数据发布,因此在功能,数据集成和灵活性方面受到了严重限制。

MES

家具行业中的中小型企业并没有大面积地普及MES(生产制造执行系统)。通常,必要的生产文件仍然在ERP或者PPS系统中生成。大部分的制造商对于这些由前端系统创建的生产订单和粗排计划比较满意。为了更好的利用生产能力,最好将这些订单从ERP系统传输到MES系统解决。MES可以确保在部分自动化或者全部自动化的生产中将信息系统直接对接到设备层级。这意味着可以实时指导,控制和监管生产。或者,生产订单可以从所使用的CAD/CAM系统中直接生成。MES同时会记录设备和操作数据并将其传输回信息系统。MES解决方案的使用可以实现的自动化如下:

  • 将信息反馈给物料管理和销售订单处理
  • 记录操作,生产和产品数据并进行相关反馈
  • 对生产控制中心及相关资源利用情况的管控
  • 在生产过程中,根据当前的优先级别创建生产计划周期
  • 生产流程和生产资源计划
  • 维护工作的计划和执行
  • 生产方式的管理

在选择MES解决方案时,重点是灵活适用于家具行业的技术要求,例如锯切,大板套裁或者柔性生产。理想情况下,数据通过标准化接口传递到现有或者规划的系统中。

还应通过MES记录库存变化,以便将此信息返回到ERP系统。那么采购建议流程也可实现自动化。为了实现无纸化生产,生产现场应配备终端来显示生产订单,包括必要的图纸以及相应的CNC程序。

如今大多数企业距离实现这一目标还有很长的路要走。然而,由于应变时间越来越短,这一步骤变得越来越有价值。这意味着在某些情况下仍可以更改已在生产中的订单。重要的是,可以实施常用的制造原则(按库存生产,按订单生产,按订单组装)

结论

即使在工业4.0工作团队的实施建议实施五年后,家具行业的大部分领域仍然远远落后于网络化,自动化生产的已知可能性。多年来发展起来的IT架构源于单一或者独立解决方案,因此仍然需要创建大量的数据库和数据模型,其中有一部分必须手动完成。

在很大程度上,系统通过不充分开发的接口进行连接,通常会导致数据的冗余和不必要的数据管理,而这些导致了较高的维护成本和较高的出错率。行业中有着最大潜力的是POS系统,成熟的ERP和MES 解决方案其实并不存在。许多人都忽略了这一点。

国际环境表明,自动化程度的技术先驱者是能够摆脱陈旧系统环境的家具制造商。如果他们持续追求工业4.0,那么未来的5年至关重要。无论如何,这些发展将从根本上改变国际家具行业的形象。

文字和图片:Klaus Fickler 和 Elias Wagner (舒乐咨询)

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