原標(biāo)題:山崎馬扎克的智能工廠之道！ ◎文丨e-works胡中揚(yáng)、許之穎 山崎馬扎克公司成立于1919

　　山崎馬扎克公司成立于1919年，秉承積極穩(wěn)健的企業(yè)經(jīng)營理念，成長為機(jī)床行業(yè)的全球領(lǐng)軍企業(yè)。

　　2018年6月19日，e-works第三屆日本智能工廠考察團(tuán)參觀了位于全球機(jī)床巨頭山崎馬扎克公司（MAZAK）位于愛知縣的大口工廠，了解了Mazak iSMART FactoryTM建設(shè)的歷程，參觀了機(jī)加工、鈑金加工和總裝車間，以及航空航天數(shù)控加工技術(shù)中心。此次考察讓大家體驗了全球機(jī)床行業(yè)最先進(jìn)的智能互聯(lián)工廠，收獲巨大。

　　山崎馬扎克公司成立于1919年，秉承積極穩(wěn)健的企業(yè)經(jīng)營理念，成長為機(jī)床行業(yè)的全球領(lǐng)軍企業(yè)。馬扎克的產(chǎn)品素以高速度、高精度在行業(yè)內(nèi)著稱，主要有復(fù)合加工中心、五軸加工中心、臥式加工中心、立式加工中心、車削中心、激光加工機(jī)以及與機(jī)床配套的CNC系統(tǒng)、FMS系統(tǒng)，客戶主要分布于在汽車、機(jī)械、電子、能源、醫(yī)療等不同行業(yè)。隨著制造技術(shù)和自動化、數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展，馬扎克在其產(chǎn)品領(lǐng)域內(nèi)不斷深耕，提出自己獨(dú)創(chuàng)的DONE IN ONE理念和SMOOTH技術(shù)，提高機(jī)床的加工精度和智能化程度，形成機(jī)床制造的智能工廠解決方案，實(shí)現(xiàn)無人化生產(chǎn)，幫助客戶提高制造效率，縮短交貨期。

　　經(jīng)過近百年的發(fā)展，馬扎克已成為全球化企業(yè)，在全球超過26個國家設(shè)有81個支持基地，11個智能化生產(chǎn)工廠。大口工廠建于1961年，是山崎馬扎克的第一個工廠，也是公司總部的所在地。除日本本土建有6個工廠外，在美國、英國、新加坡和中國分別設(shè)有工廠，其中，位于中國寧夏的小巨人工廠主要生產(chǎn)立式加工中心和臥式加工中心，位于遼寧的大連工廠主要生產(chǎn)立臥式車削中心。

　　在馬扎克的參觀過程中，產(chǎn)品經(jīng)理竹本先生介紹了利用新技術(shù)和產(chǎn)品構(gòu)建的Mazak iSMART Factory智能工廠解決方案，以及馬扎克自身跨國生產(chǎn)的應(yīng)用實(shí)踐。接下來，考察團(tuán)參觀了大口工廠的機(jī)加工車間、鈑金和裝配車間，詳細(xì)了解柔性制造系統(tǒng)（FMS）和Mazak iSMART Factory在大口工廠的應(yīng)用。此外，考察團(tuán)成員還參觀了馬扎克的老式機(jī)床展廳和航空航天行業(yè)技術(shù)中心，深感震撼。

　　馬扎克在利用先進(jìn)制造技術(shù)、自動化技術(shù)和信息技術(shù)提升制造效率上一直沒有停止前進(jìn)的步伐：

　　1981年利用立/臥式加工中心、刀庫自動交換裝置以及運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)控計算機(jī)室建成FMF工廠，用于多品種小批量模式的生產(chǎn)；

　　1987年通過復(fù)合加工機(jī)、FMS系統(tǒng)、刀具自動供給裝備建立了CIM工廠，用計算機(jī)整合生產(chǎn)，進(jìn)一步提升多品種小批量生產(chǎn)；

　　1998年開始建設(shè)智能化工廠，在機(jī)床上融合信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的遠(yuǎn)程監(jiān)控；

　　2003年之后開發(fā)了單元式生產(chǎn)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)e-BOT 720小時無人值守；

　　2014年，啟動了Mazak iSMART Factory，旨在建設(shè)高度數(shù)字化、不斷進(jìn)化的工廠，以及創(chuàng)造新價值，為客戶提供產(chǎn)品及服務(wù)。

　　iSMART”中，字母“i”寓意革新化、智能化、集成管理，“SMART”則是自我管理、自我優(yōu)化、與所有經(jīng)營活動和業(yè)務(wù)環(huán)境同步的意思。

　　Mazak iSMART Factory解決方案中，智能化的加工中心、上下料機(jī)器人、自動化立庫、自動化物流轉(zhuǎn)運(yùn)等智能裝備基于MTConnect協(xié)議實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的通信，通過IoT采集設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的大數(shù)據(jù)，向上層的MES系統(tǒng)傳遞制造數(shù)據(jù)，從MES系統(tǒng)獲取制造指令。

　　智能加工中心——能夠通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時反饋運(yùn)行狀態(tài)、工藝數(shù)據(jù)、工作進(jìn)度等信息，能夠獲取加工程序、生產(chǎn)指令、工藝數(shù)據(jù)、生產(chǎn)準(zhǔn)備信息，能夠最大程度減少生產(chǎn)準(zhǔn)備工作，具有一定的自適應(yīng)功能和自我診斷能力；

　　馬扎克認(rèn)為數(shù)據(jù)的傳輸和安全非常關(guān)鍵，因此，與思科聯(lián)合開發(fā)了保證機(jī)床安全性的Smart BOX。通過Smart BOX，不僅可以采集各種設(shè)備裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，還能識別病毒，只傳輸符合MTConnect協(xié)議的數(shù)據(jù)，阻斷病毒對機(jī)床的攻擊，具有較高的安全性。MTConnect協(xié)議是機(jī)床專用的開放式通信協(xié)議，由美國機(jī)械制造協(xié)會（AMT）發(fā)布，保障了機(jī)床通信不受設(shè)備生產(chǎn)廠家或型號新舊的限制。

　　SMOOTH PROCESS SUPPORT(SPS)——智能制造生產(chǎn)系統(tǒng)，用于加工代碼的生產(chǎn)、加工計劃排程、刀具管理、機(jī)床監(jiān)控與統(tǒng)計，實(shí)現(xiàn)從工藝、計劃、生產(chǎn)準(zhǔn)備、制造過程監(jiān)控的管理支持。

　　此外，在Mazak iSMARTFactory方案中，還將公司的ERP、MES等系統(tǒng)并入此網(wǎng)絡(luò)中，通過Smooth Monitor，將工廠的加工設(shè)備和辦公室的電腦連接起來，形成網(wǎng)絡(luò)化工廠，實(shí)現(xiàn)底層設(shè)備與上層運(yùn)營管理系統(tǒng)的互聯(lián)，底層設(shè)備的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，可以在辦公層看到每一臺設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，可實(shí)時統(tǒng)計分析每臺設(shè)備的開動率，通過數(shù)據(jù)比較分析，為生產(chǎn)改善提供依據(jù)。Smooth Monitor不僅可以監(jiān)控本地工廠的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況，還可監(jiān)控到馬扎克全球工廠的設(shè)備實(shí)時運(yùn)行狀況。

　　第四級，通過人工智能技術(shù)將資深技術(shù)工人的經(jīng)驗融合到制造系統(tǒng)。大口工廠處于第三與第四步間，其建設(shè)目標(biāo)為在制時間縮短30%，半成品庫存減少30%，管理工時減少50%；

　　第五級，通過人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)制造系統(tǒng)的自主和自適應(yīng)控制，實(shí)現(xiàn)工程的持續(xù)進(jìn)化。

　　在初步了解馬扎克iSMARTFactory方案后，接下來考察團(tuán)參觀了大口工廠的機(jī)加工、鈑金、裝配車間。

　　大口工廠成立于1961年，是馬扎克公司第一家工廠，但是其外部裝飾、內(nèi)部的結(jié)構(gòu)與布局卻現(xiàn)代感十足。由于生產(chǎn)精密加工機(jī)床，裝配精度要求極高，對溫度、濕度變化和振動都有嚴(yán)苛的要求，工廠完全嵌入地下，為加工提供了相對恒定的環(huán)境，非常適合高精度加工裝配的要求。

　　基于iSMARTFactory方案，大口工廠提出努力的目標(biāo)是：所有生產(chǎn)活動數(shù)字化，通過可視化及數(shù)據(jù)分析改進(jìn)生產(chǎn)，最終目的是改善交期，提升生產(chǎn)效率。

　　首先走進(jìn)的是機(jī)加工車間。機(jī)加工車間的生產(chǎn)布局非常合理，車間的一端是原材料立庫和轉(zhuǎn)運(yùn)至下一車間的通道，車間的中部是由智能制造單元組成的柔性自動化機(jī)加產(chǎn)線，物料通過導(dǎo)軌運(yùn)送到工位，產(chǎn)線的兩側(cè)都裝置有立庫，用于存放原材料或半成品，此外，在每條產(chǎn)線上方，還布置了工具的自動化配送線，保證工具的自動化切換。

　　每條柔性產(chǎn)線由多臺加工中心、去毛刺設(shè)備和清洗設(shè)備、上下料機(jī)器人、物料轉(zhuǎn)運(yùn)導(dǎo)軌與托盤、工具自動化輸送線組成。原材料從進(jìn)入立庫的那一刻起，就開始了它的智能制造之旅。

　　原材料從立庫中出庫，首先由機(jī)器人通過機(jī)器視覺進(jìn)行分揀，裝夾到托盤上之后，再由帶有導(dǎo)軌的輸送車運(yùn)送到加工工位；加工過程則通過對工件的識別調(diào)用相應(yīng)的加工程序、根據(jù)加工工藝換刀、更換工裝夾具，上下料則由機(jī)器人完成；工件在一個加工中心上完成加工后，由產(chǎn)線旁的導(dǎo)軌送到下一個加工中心里，全部工序完成后，由機(jī)器人將零件放到托盤上，再由導(dǎo)軌送到線邊的立庫存放。整個加工過程完全自動化，已經(jīng)達(dá)到720小時無人值守的水平。

　　在鈑金件的制造過程中，馬扎克采用激光打印的QR碼對鈑金件進(jìn)行追溯管理。QR碼包含零件的加工工藝以及工件的身份識別，便于追溯。鈑金加工時通過QR碼識別加工信息，獲取每一道工序的加工參數(shù)、圖紙等數(shù)據(jù)，工人可以根據(jù)QR碼在平板電腦上調(diào)出工藝，了解加工方法，通過此手段，減少了查找圖紙和工件的時間，使生產(chǎn)效率提升了30%。

　　由于工件的表面噴涂會遮蓋QR碼，所以馬扎克采用紙質(zhì)二維碼進(jìn)行轉(zhuǎn)換對應(yīng)，保障工件制造工藝和身份信息的傳承，實(shí)現(xiàn)全程追溯。

　　在裝配車間，馬扎克智能化的特點(diǎn)在于裝配過程的透明化。裝配車間每一個工人手持平板電腦，記錄每一臺設(shè)備的裝配進(jìn)度、質(zhì)量等數(shù)據(jù)，通過裝配生產(chǎn)看板，可以了解到裝配車間設(shè)備布局圖、裝配甘特圖和設(shè)備裝配狀態(tài)，實(shí)時反映每一臺機(jī)床狀態(tài)以及訂單生產(chǎn)進(jìn)度與狀態(tài)；在質(zhì)量管理方面，實(shí)現(xiàn)了制造精度的自動化檢測，此外，制造過程的工序與工人代碼綁定，如機(jī)床出現(xiàn)問題，可以追蹤到操作工人。

　　大口工廠的每臺加工設(shè)備、物流設(shè)備、自動化立庫都已聯(lián)網(wǎng)，通過Smart BOX可以每天采集到各種設(shè)備的1230萬條數(shù)據(jù)，在車間設(shè)置了大量的機(jī)床監(jiān)控看板，可以看到機(jī)床的關(guān)鍵工藝參數(shù)，如進(jìn)給率等，并用不同顏色表示不同的設(shè)備狀態(tài)，可以清晰地知道每一臺機(jī)床每天/每月的運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)對每一臺機(jī)床進(jìn)行精細(xì)化管控；此外，在生產(chǎn)現(xiàn)場機(jī)床發(fā)生報警后，可以通過PDA、警報等形式進(jìn)行通知。

　　機(jī)床發(fā)生報警后可以對其深度分析，找出報警發(fā)生原因，如刀具壽命過期，通過及時更換達(dá)到減少停機(jī)時間的目的。通過對設(shè)備的實(shí)時監(jiān)控，大口工廠非計劃性停機(jī)時間逐年縮短，2016年6月-2017年5月，通過設(shè)備監(jiān)控與及時處理，相比2015年減少了55%。Mazak iSMART Factory解決方案在大口工廠的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了所有生產(chǎn)活動數(shù)字化，通過可視化和數(shù)據(jù)分析利用，縮短生產(chǎn)周期、提高質(zhì)量、強(qiáng)化追蹤管理、減少管理工作量。

　　大口工廠的考察從Mazak iSMART Factory解決方案的了解到該方案的應(yīng)用落地參觀，讓考察團(tuán)成員領(lǐng)略到先進(jìn)制造技術(shù)與自動化技術(shù)、IT技術(shù)、現(xiàn)場管理技術(shù)的完美融合，令考察團(tuán)成員意猶未盡、收獲滿滿，也獲得了很多啟示：

　　推進(jìn)柔性制造系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了720小時無人值守，源于加工中心、物流導(dǎo)軌、上下料機(jī)器人、自動化工裝輸送組成的柔性自動化產(chǎn)線，源于對工件形狀識別的自動加工；

　　通過自身實(shí)踐和與思科等行業(yè)領(lǐng)先者的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，用自己的設(shè)備和工廠建立樣板，形成完善的智能工廠解決方案；

　　基于制造過程全面數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部的縱向打通，銷售通過辦公層系統(tǒng)就可了解到訂單的執(zhí)行狀態(tài)；