原標題:山崎馬扎克的智能工廠之道！ ◎文丨e-works胡中揚、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，成長為機床行業(yè)的全球領軍企業(yè)。

　　2018年6月19日，e-works第三屆日本智能工廠考察團參觀了位于全球機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建設的歷程，參觀了機加工、鈑金加工和總裝車間，以及航空航天數(shù)控加工技術中心。此次考察讓大家體驗了全球機床行業(yè)最先進的智能互聯(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，成長為機床行業(yè)的全球領軍企業(yè)。馬扎克的產(chǎn)品素以高速度、高精度在行業(yè)內著稱，主要有復合加工中心、五軸加工中心、臥式加工中心、立式加工中心、車削中心、激光加工機以及與機床配套的CNC系統(tǒng)、FMS系統(tǒng)，客戶主要分布于在汽車、機械、電子、能源、醫(yī)療等不同行業(yè)。隨著制造技術和自動化、數(shù)字化技術的不斷發(fā)展，馬扎克在其產(chǎn)品領域內不斷深耕，提出自己獨創(chuàng)的DONE IN ONE理念和SMOOTH技術，提高機床的加工精度和智能化程度，形成機床制造的智能工廠解決方案，實現(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和產(chǎn)品構建的Mazak iSMART Factory智能工廠解決方案，以及馬扎克自身跨國生產(chǎn)的應用實踐。接下來，考察團參觀了大口工廠的機加工車間、鈑金和裝配車間，詳細了解柔性制造系統(tǒng)（FMS）和Mazak iSMART Factory在大口工廠的應用。此外，考察團成員還參觀了馬扎克的老式機床展廳和航空航天行業(yè)技術中心，深感震撼。

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

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

　　1987年通過復合加工機、FMS系統(tǒng)、刀具自動供給裝備建立了CIM工廠，用計算機整合生產(chǎn)，進一步提升多品種小批量生產(chǎn)；

　　1998年開始建設智能化工廠，在機床上融合信息技術、互聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)機床的遠程監(jiān)控；

　　2003年之后開發(fā)了單元式生產(chǎn)設備，實現(xiàn)e-BOT 720小時無人值守；

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

　　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、上下料機器人、自動化立庫、自動化物流轉運等智能裝備基于MTConnect協(xié)議實現(xiàn)設備間的通信，通過IoT采集設備運轉的大數(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)絡實時反饋運行狀態(tài)、工藝數(shù)據(jù)、工作進度等信息，能夠獲取加工程序、生產(chǎn)指令、工藝數(shù)據(jù)、生產(chǎn)準備信息，能夠最大程度減少生產(chǎn)準備工作，具有一定的自適應功能和自我診斷能力；

　　馬扎克認為數(shù)據(jù)的傳輸和安全非常關鍵，因此，與思科聯(lián)合開發(fā)了保證機床安全性的Smart BOX。通過Smart BOX，不僅可以采集各種設備裝置的運轉數(shù)據(jù)，還能識別病毒，只傳輸符合MTConnect協(xié)議的數(shù)據(jù)，阻斷病毒對機床的攻擊，具有較高的安全性。MTConnect協(xié)議是機床專用的開放式通信協(xié)議，由美國機械制造協(xié)會（AMT）發(fā)布，保障了機床通信不受設備生產(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、機床監(jiān)控與統(tǒng)計，實現(xiàn)從工藝、計劃、生產(chǎn)準備、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)絡中，通過Smooth Monitor，將工廠的加工設備和辦公室的電腦連接起來，形成網(wǎng)絡化工廠，實現(xiàn)底層設備與上層運營管理系統(tǒng)的互聯(lián)，底層設備的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡傳輸，可以在辦公層看到每一臺設備的運行狀態(tài)，可實時統(tǒng)計分析每臺設備的開動率，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)控本地工廠的設備運轉情況，還可監(jiān)控到馬扎克全球工廠的設備實時運行狀況。

　　第四級，通過人工智能技術將資深技術工人的經(jīng)驗融合到制造系統(tǒng)。大口工廠處于第三與第四步間，其建設目標為在制時間縮短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，實現(xiàn)制造系統(tǒng)的自主和自適應控制，實現(xiàn)工程的持續(xù)進化。

　　在初步了解馬扎克iSMARTFactory方案后，接下來考察團參觀了大口工廠的機加工、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、內部的結構與布局卻現(xiàn)代感十足。由于生產(chǎn)精密加工機床，裝配精度要求極高，對溫度、濕度變化和振動都有嚴苛的要求，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)分析改進生產(chǎn)，最終目的是改善交期，提升生產(chǎn)效率。

　　首先走進的是機加工車間。機加工車間的生產(chǎn)布局非常合理，車間的一端是原材料立庫和轉運至下一車間的通道，車間的中部是由智能制造單元組成的柔性自動化機加產(chǎn)線，物料通過導軌運送到工位，產(chǎn)線的兩側都裝置有立庫，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、去毛刺設備和清洗設備、上下料機器人、物料轉運導軌與托盤、工具自動化輸送線組成。原材料從進入立庫的那一刻起，就開始了它的智能制造之旅。

　　原材料從立庫中出庫，首先由機器人通過機器視覺進行分揀，裝夾到托盤上之后，再由帶有導軌的輸送車運送到加工工位；加工過程則通過對工件的識別調用相應的加工程序、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)線旁的導軌送到下一個加工中心里，全部工序完成后，由機器人將零件放到托盤上，再由導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二維碼進行轉換對應，保障工件制造工藝和身份信息的傳承，實現(xiàn)全程追溯。

　　在裝配車間，馬扎克智能化的特點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，記錄每一臺設備的裝配進度、質量等數(shù)據(jù)，通過裝配生產(chǎn)看板，可以了解到裝配車間設備布局圖、裝配甘特圖和設備裝配狀態(tài)，實時反映每一臺機床狀態(tài)以及訂單生產(chǎn)進度與狀態(tài)；在質量管理方面，實現(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備、物流設備、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備的1230萬條數(shù)據(jù)，在車間設置了大量的機床監(jiān)控看板，可以看到機床的關鍵工藝參數(shù)，如進給率等，并用不同顏色表示不同的設備狀態(tài)，可以清晰地知道每一臺機床每天/每月的運行情況，實現(xiàn)對每一臺機床進行精細化管控；此外，在生產(chǎn)現(xiàn)場機床發(fā)生報警后，可以通過PDA、警報等形式進行通知。

　　機床發(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，通過及時更換達到減少停機時間的目的。通過對設備的實時監(jiān)控，大口工廠非計劃性停機時間逐年縮短，2016年6月-2017年5月，通過設備監(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用，實現(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、提高質量、強化追蹤管理、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用落地參觀，讓考察團成員領略到先進制造技術與自動化技術、IT技術、現(xiàn)場管理技術的完美融合，令考察團成員意猶未盡、收獲滿滿，也獲得了很多啟示：

　　推進柔性制造系統(tǒng)的應用，實現(xiàn)了720小時無人值守，源于加工中心、物流導軌、上下料機器人、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；

　　通過自身實踐和與思科等行業(yè)領先者的強強聯(lián)合，用自己的設備和工廠建立樣板，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，實現(xiàn)內部的縱向打通，銷售通過辦公層系統(tǒng)就可了解到訂單的執(zhí)行狀態(tài)；