探索日本工業製造的真諦！

探索日本工業製造的真諦：第三屆日本智能工廠

日本製造常常給人以質量可靠、做工精細、經久耐用的印象。自19世紀以來，日本工業經過200多年的發展，不斷融入創新的管理理念、先進的科學技術，奮力追趕並居於世界製造舞臺的前列。

相比於美國、德國等工業強國，日本工業製造偏重於高端製造業和精密製造領域，汽車及零配件、機床、機器人和電子電器已成為日本工業製造四大支柱產業，尤其在數控精密機床和機器人制造上獨樹一幟。日本機床品牌眾多、技術最高，利潤也是最高，其中大部分機床巨頭有近百年甚至超過百年的歷史。

當前，智能製造熱潮席捲全球，日本企業已在其智能工廠的實踐中邁出了一大步。為了探索日本製造基業常青的奧秘，讓更多的國內企業深入感受和領略日本工業製造的真諦，2018年6月17日-6月23日，e-works特組織了第三屆日本智能工廠考察，與十多位國內企業家一同深度探訪了川崎重工明石工廠和神戶機器人展廳、三菱電機可兒工廠和名古屋製作所、山崎馬紮克大口工廠、豐田汽車總裝車間、牧野機床勝山工廠、FANUC總部和機器人工廠，感受這些裝備製造巨頭在新時代下的工業變革、製造創新。本文結合考察中的所見所聞以及考察團成員的感言，對此次考察的收穫與感悟進行總結。

01

行業專注、紮根製造

這次考察的日本企業，無一不是經過了數十年的發展，甚至走過數百年的風雨，然而，經過漫長的歲月，仍然堅守在自身的優勢領域，發展壯大成為行業佼佼者。這些企業在發展中，不斷吸納最新的技術服務於自己的產品，並不斷擴展產品的外延為客戶提供新的服務，實現基業常青。現在，他們又利用新興的物聯網、傳感器、機器視覺、人工智能技術，使產品越來越智能化，並圍繞產品提供延伸的解決方案，繼續走在行業的前列。

川崎重工開發的協作機器人可在一人的空間裡與人協作，非常靈活；牧野機床利用IoT技術自主研發ProNETConneX系統，幫助客戶最小化停機時間，延長設備壽命；

牧野機床ProNETConneX系統

FANUC基於IoT技術的零宕機（ZDT）功能，在服務器上集中管理機器人的作業信息，通過移動終端對產品進行遠程監控和故障預警等，實現零停機，提高機器人的運作率；

FANUC基於物聯網的零宕機（ZDT）服務

Mazak iSMART Factory解決方案，實現設備互聯，通過IoT技術採集設備運轉的大數據，實現生產過程可視化，提高設備的OEE。

Mazak iSMART Factory解決方案

02、柔性化製造單元

源於紮實的數字化基礎

柔性化製造單元在日本企業得到廣泛應用，以適應多品種不同批量的製造需求。

在MAZAK，我們看到由加工中心、物流導軌、上下料機器人、自動化工裝輸送線組成的柔性自動化產線，自動完成零件的機加工過程，實現了720小時無人值守，諾大的車間裡，只看到機器人忙碌的身影和物流車在軌道上回來穿梭，卻很少看到工人的作業；

牧野機床通過由兩臺大型臥式加工中心、自動化去毛刺、清洗設備以及物流導軌組成的柔性製造系統（FMS），高效完成大型鑄件的精密加工；FANUC的機加工工廠裡由一組機器人、加工中心、在線檢測裝備、物流裝備組成的獨立單元完成部分工序的製造或裝配，機器人負責上下料、物料定位、物料轉運，並且實現了機器間的對話以完成單元內各工序。

馬紮克大口工廠的FMS產線

而上述柔性自動化單元的背後實際上是紮實的數字化基礎。首先是三維模型貫穿於設計、製造環節。在牧野機床，鑄件毛坯在加工前通過三維掃描儀拍照識別、與設計模型比對，自動生成加工參數，實現全自動的加工過程；

在FANUC，通過機器視覺識別毛坯，加工中心自動調用加工程序完成作業；在MAZAK，柔性製造單元可以根據加工要求從刀具庫中自動調出刀具。其次是二維碼的大量應用，實現了以二維碼為載體的製造過程和物流的自動化，MAZAK鈑金件上的二維碼承載加工參數、圖紙信息，工人可根據二維碼調出工藝。再一點就是模塊化基礎，FANUC的數控系統、機器人本體和智能裝備都強調標準化、系列化、模塊化，形成了完整的產品譜系，正是由於有了這樣的基礎，才有適合於不同譜系的制具，才有可能實現加工過程100%的自動化。

牧野機床的大型鑄件精加工FMS

03、注重前沿技術的研究

應用取得實效

一週多日本工廠的走訪發現，傳感器、機器視覺、物聯網、數據採集技術已作為成熟技術得到廣泛應用。

三菱電機制造過程中機器視覺的應用

MAZAK iSMART Factory解決方案裡充分利用物聯網技術、數據採集技術，實現對全球工廠設備的實時監控；FANUC推出的零宕機服務以及牧野機床的ProNETConneX系統，都是利用物聯網技術對所有的機器人或機床設備進行遠程監控，通過收集和分析運轉數據，實現預測性的維修維護，減少非計劃性停機時間，從過去的事後維修轉變為事前預防。

三菱電機的工具防錯

三菱電機的智能工廠“e-F@ctory解決方案實現了利用IoT技術採集生產現場的數據，利用邊緣計算技術加快數據處理與反饋，提高設備保養等業務的實時性能力。

04、不一味追求無人工廠

強調人機協作、人機共融

這次考察還發現，日本企業在產線設計與改造方面，注重成本與效率的平衡，對於新產品，在產品設計的同時就著手產線的改造規劃，一次建成，減少重複投資，對於老產品的產線則是結合精益思想，從細節上一點一點優化。在新產品研發階段，充分考慮自動化需求，三菱電機的伺服電機工廠利用定子結構優化的設計專利，實現了定子自動繞線，既提高繞線的效率又保持質量的穩定性。

此外，有選擇地實現自動化也是成本與效率平衡的體現。雖然機加工工藝的自動化率可以高達100%，但在裝配環節，由於多品種小批量、可能涉及到線纜等柔性配件的安裝等因素，無法實現自動化，需要在自動化裝配與手工裝配中取得平衡。三菱電機的經驗是結合產品產量、技術可行性以及投入產出比等因素有選擇的使用自動化。

可兒工廠將生產線單元化，生產單元劃分為三類：全自動、半自動、純手工組裝多種模式的產線，每一單元完成一部分組裝，每一單元可組裝20種以上的不同產品，不同生產單元的組合可以最優化的生產方案滿足不同批量、不同產品的生產需求，還能達到均衡生產的作用。

川崎重工明石工廠採用一個流+單元生產+混流生產的模式，採用分段式的裝配單元也有異曲同工之妙，通過自動物流裝備搬運物料，人工裝配，一天可完成40多臺機器人，一條產線可生產上千種型號的機器人。

05、質量至高無上

日本產品，不管是工業產品還是日用消費品向來廣受青睞。而產品高質量的背後，是質量管理的理念和質量保證的手段，新興技術的應用進一步幫助企業提升質量管理效率。牧野機床基於質量第一的理念，在產品開發上工程師專注於產品質量不妥協，在製造過程上合理利用自動化技術保證質量穩定性。

FANUC強調產品可靠性，專門建成了產品可靠性實驗室，採用專業的手段進行各種複雜、惡劣條件下的對產品進行極限測試，保障產品的高可靠性。MAZAK實現了製造精度的自動化檢測，並將製造過程的工序與工人代碼綁定，如機床出現問題，可以追蹤到操作工人。

FANUC的電波暗室，用於產品在電磁環境中正常運行且不對周圍其他設備產生電磁干擾的試驗

三菱電機的“e-F@ctory解決方案”的應用，實現了質量信息和錯誤信息的可視化，利用標準上下限對比方式迅速發現質量問題，通過計算加快問題的分析與處理，防止質量問題進一步擴散。

06、綠色製造，與自然融合

也許是土地資源和自然資源匱乏的原因，日本人非常珍惜每一寸土地的利用，街道兩邊每家每戶，不管門前面積有多微小，都一定會放上一兩盆植物裝點。

FANUC明黃色的廠房在樹林中格外顯眼

MAZAK大口工廠隱身於鄉村，脫去裝備製造業沉重的外在形象，與周圍的稻田和諧共處。杜絕空間浪費，車間裡的空間儘量利用，MAZAK在產線上方架設刀具運輸的軌道，川崎重工的裝配工位四周佈滿整潔有序的工具“收納”架，既節約空間，又方便取放。

當前，國家正在大力推進智能製造，推出不少政策促進國內企業轉型升級、提質增效，然而，智能製造的推進不能盲目，需要開放視野，走出去，多學習與借鑑國外的先進經驗，冷靜、理性地推進建設，避免盲目投資，達到預期效果。（本文完）

閱讀更多 數字化企業網 的文章

關鍵字: 機器人 物聯網 川崎重工業