日本制造常常給人以質(zhì)量可靠、做工精細(xì)、經(jīng)久耐用的印象。自19世紀(jì)以來，日本工業(yè)經(jīng)過200多年的發(fā)展，不斷融入創(chuàng)新的管理理念、先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，奮力追趕并居于世界制造舞臺(tái)的前列。

相比于美國、德國等工業(yè)強(qiáng)國，日本工業(yè)制造偏重于高端制造業(yè)和精密制造領(lǐng)域，汽車及零配件、機(jī)床、機(jī)器人和電子電器已成為日本工業(yè)制造四大支柱產(chǎn)業(yè)，尤其在數(shù)控精密機(jī)床和機(jī)器人制造上獨(dú)樹一幟。日本機(jī)床品牌眾多、技術(shù)最高，利潤也是最高，其中大部分機(jī)床巨頭有近百年甚至超過百年的歷史。

當(dāng)前，智能制造熱潮席卷全球，日本企業(yè)已在其智能工廠的實(shí)踐中邁出了一大步。為了探索日本制造基業(yè)常青的奧秘，讓更多的國內(nèi)企業(yè)深入感受和領(lǐng)略日本工業(yè)制造的真諦，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(nèi)企業(yè)家一同深度探訪了川崎重工明石工廠和神戶機(jī)器人展廳、三菱電機(jī)可兒工廠和名古屋制作所、山崎馬扎克大口工廠、豐田汽車總裝車間、牧野機(jī)床勝山工廠、FANUC總部和機(jī)器人工廠，感受這些裝備制造巨頭在新時(shí)代下的工業(yè)變革、制造創(chuàng)新。本文結(jié)合考察中的所見所聞以及考察團(tuán)成員的感言，對(duì)此次考察的收獲與感悟進(jìn)行總結(jié)。

01、行業(yè)專注、扎根制造

這次考察的日本企業(yè)，無一不是經(jīng)過了數(shù)十年的發(fā)展，甚至走過數(shù)百年的風(fēng)雨，然而，經(jīng)過漫長的歲月，仍然堅(jiān)守在自身的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域，發(fā)展壯大成為行業(yè)佼佼者。這些企業(yè)在發(fā)展中，不斷吸納最新的技術(shù)服務(wù)于自己的產(chǎn)品，并不斷擴(kuò)展產(chǎn)品的外延為客戶提供新的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)基業(yè)常青。現(xiàn)在，他們又利用新興的物聯(lián)網(wǎng)、傳感器、機(jī)器視覺、人工智能技術(shù)，使產(chǎn)品越來越智能化，并圍繞產(chǎn)品提供延伸的解決方案，繼續(xù)走在行業(yè)的前列。

川崎重工開發(fā)的協(xié)作機(jī)器人可在一人的空間里與人協(xié)作，非常靈活；牧野機(jī)床利用IoT技術(shù)自主研發(fā)ProNETConneX系統(tǒng)，幫助客戶最小化停機(jī)時(shí)間，延長設(shè)備壽命；

牧野機(jī)床ProNETConneX系統(tǒng)

FANUC基于IoT技術(shù)的零宕機(jī)（ZDT）功能，在服務(wù)器上集中管理機(jī)器人的作業(yè)信息，通過移動(dòng)終端對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障預(yù)警等，實(shí)現(xiàn)零停機(jī)，提高機(jī)器人的運(yùn)作率；

FANUC基于物聯(lián)網(wǎng)的零宕機(jī)（ZDT）服務(wù)

Mazak iSMART Factory解決方案，實(shí)現(xiàn)設(shè)備互聯(lián)，通過IoT技術(shù)采集設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的大數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程可視化，提高設(shè)備的OEE。

Mazak iSMART Factory解決方案

02、柔性化制造單元

源于扎實(shí)的數(shù)字化基礎(chǔ)

柔性化制造單元在日本企業(yè)得到廣泛應(yīng)用，以適應(yīng)多品種不同批量的制造需求。

在MAZAK，我們看到由加工中心、物流導(dǎo)軌、上下料機(jī)器人、自動(dòng)化工裝輸送線組成的柔性自動(dòng)化產(chǎn)線，自動(dòng)完成零件的機(jī)加工過程，實(shí)現(xiàn)了720小時(shí)無人值守，諾大的車間里，只看到機(jī)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(yè)；

牧野機(jī)床通過由兩臺(tái)大型臥式加工中心、自動(dòng)化去毛刺、清洗設(shè)備以及物流導(dǎo)軌組成的柔性制造系統(tǒng)（FMS），高效完成大型鑄件的精密加工；FANUC的機(jī)加工工廠里由一組機(jī)器人、加工中心、在線檢測(cè)裝備、物流裝備組成的獨(dú)立單元完成部分工序的制造或裝配，機(jī)器人負(fù)責(zé)上下料、物料定位、物料轉(zhuǎn)運(yùn)，并且實(shí)現(xiàn)了機(jī)器間的對(duì)話以完成單元內(nèi)各工序。

馬扎克大口工廠的FMS產(chǎn)線

而上述柔性自動(dòng)化單元的背后實(shí)際上是扎實(shí)的數(shù)字化基礎(chǔ)。首先是三維模型貫穿于設(shè)計(jì)、制造環(huán)節(jié)。在牧野機(jī)床，鑄件毛坯在加工前通過三維掃描儀拍照識(shí)別、與設(shè)計(jì)模型比對(duì)，自動(dòng)生成加工參數(shù)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的加工過程；

在FANUC，通過機(jī)器視覺識(shí)別毛坯，加工中心自動(dòng)調(diào)用加工程序完成作業(yè)；在MAZAK，柔性制造單元可以根據(jù)加工要求從刀具庫中自動(dòng)調(diào)出刀具。其次是二維碼的大量應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了以二維碼為載體的制造過程和物流的自動(dòng)化，MAZAK鈑金件上的二維碼承載加工參數(shù)、圖紙信息，工人可根據(jù)二維碼調(diào)出工藝。再一點(diǎn)就是模塊化基礎(chǔ)，F(xiàn)ANUC的數(shù)控系統(tǒng)、機(jī)器人本體和智能裝備都強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，形成了完整的產(chǎn)品譜系，正是由于有了這樣的基礎(chǔ)，才有適合于不同譜系的制具，才有可能實(shí)現(xiàn)加工過程100%的自動(dòng)化。

牧野機(jī)床的大型鑄件精加工FMS

03、注重前沿技術(shù)的研究

應(yīng)用取得實(shí)效

一周多日本工廠的走訪發(fā)現(xiàn)，傳感器、機(jī)器視覺、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)已作為成熟技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。

三菱電機(jī)制造過程中機(jī)器視覺的應(yīng)用

MAZAK iSMART Factory解決方案里充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全球工廠設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控；FANUC推出的零宕機(jī)服務(wù)以及牧野機(jī)床的ProNETConneX系統(tǒng)，都是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)所有的機(jī)器人或機(jī)床設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，通過收集和分析運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性的維修維護(hù)，減少非計(jì)劃性停機(jī)時(shí)間，從過去的事后維修轉(zhuǎn)變?yōu)槭虑邦A(yù)防。

三菱電機(jī)的工具防錯(cuò)

三菱電機(jī)的智能工廠“e-F@ctory解決方案實(shí)現(xiàn)了利用IoT技術(shù)采集生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)，利用邊緣計(jì)算技術(shù)加快數(shù)據(jù)處理與反饋，提高設(shè)備保養(yǎng)等業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)性能力。此外，對(duì)于新技術(shù)的研究也非常重要，三菱電機(jī)專門設(shè)置了前沿技術(shù)的研究部門，參與到新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，推動(dòng)產(chǎn)品與工藝創(chuàng)新。

04、不一味追求無人工廠

強(qiáng)調(diào)人機(jī)協(xié)作、人機(jī)共融

這次考察還發(fā)現(xiàn)，日本企業(yè)在產(chǎn)線設(shè)計(jì)與改造方面，注重成本與效率的平衡，對(duì)于新產(chǎn)品，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的同時(shí)就著手產(chǎn)線的改造規(guī)劃，一次建成，減少重復(fù)投資，對(duì)于老產(chǎn)品的產(chǎn)線則是結(jié)合精益思想，從細(xì)節(jié)上一點(diǎn)一點(diǎn)優(yōu)化。在新產(chǎn)品研發(fā)階段，充分考慮自動(dòng)化需求，三菱電機(jī)的伺服電機(jī)工廠利用定子結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)計(jì)專利，實(shí)現(xiàn)了定子自動(dòng)繞線，既提高繞線的效率又保持質(zhì)量的穩(wěn)定性。

此外，有選擇地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化也是成本與效率平衡的體現(xiàn)。雖然機(jī)加工工藝的自動(dòng)化率可以高達(dá)100%，但在裝配環(huán)節(jié)，由于多品種小批量、可能涉及到線纜等柔性配件的安裝等因素，無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，需要在自動(dòng)化裝配與手工裝配中取得平衡。三菱電機(jī)的經(jīng)驗(yàn)是結(jié)合產(chǎn)品產(chǎn)量、技術(shù)可行性以及投入產(chǎn)出比等因素有選擇的使用自動(dòng)化。

可兒工廠將生產(chǎn)線單元化，生產(chǎn)單元?jiǎng)澐譃槿悾喝詣?dòng)、半自動(dòng)、純手工組裝多種模式的產(chǎn)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(chǎn)品，不同生產(chǎn)單元的組合可以最優(yōu)化的生產(chǎn)方案滿足不同批量、不同產(chǎn)品的生產(chǎn)需求，還能達(dá)到均衡生產(chǎn)的作用。

川崎重工明石工廠采用一個(gè)流+單元生產(chǎn)+混流生產(chǎn)的模式，采用分段式的裝配單元也有異曲同工之妙，通過自動(dòng)物流裝備搬運(yùn)物料，人工裝配，一天可完成40多臺(tái)機(jī)器人，一條產(chǎn)線可生產(chǎn)上千種型號(hào)的機(jī)器人。

05、質(zhì)量至高無上

日本產(chǎn)品，不管是工業(yè)產(chǎn)品還是日用消費(fèi)品向來廣受青睞。而產(chǎn)品高質(zhì)量的背后，是質(zhì)量管理的理念和質(zhì)量保證的手段，新興技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)一步幫助企業(yè)提升質(zhì)量管理效率。牧野機(jī)床基于質(zhì)量第一的理念，在產(chǎn)品開發(fā)上工程師專注于產(chǎn)品質(zhì)量不妥協(xié)，在制造過程上合理利用自動(dòng)化技術(shù)保證質(zhì)量穩(wěn)定性。

FANUC強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品可靠性，專門建成了產(chǎn)品可靠性實(shí)驗(yàn)室，采用專業(yè)的手段進(jìn)行各種復(fù)雜、惡劣條件下的對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行極限測(cè)試，保障產(chǎn)品的高可靠性。MAZAK實(shí)現(xiàn)了制造精度的自動(dòng)化檢測(cè)，并將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。

FANUC的電波暗室，用于產(chǎn)品在電磁環(huán)境中正常運(yùn)行且不對(duì)周圍其他設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾的試驗(yàn)

三菱電機(jī)的“e-F@ctory解決方案”的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量信息和錯(cuò)誤信息的可視化，利用標(biāo)準(zhǔn)上下限對(duì)比方式迅速發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，通過計(jì)算加快問題的分析與處理，防止質(zhì)量問題進(jìn)一步擴(kuò)散。

06、綠色制造，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(huì)放上一兩盆植物裝點(diǎn)。日本的制造業(yè)企業(yè)同樣也注重對(duì)周圍環(huán)境的保護(hù)與保持和諧，F(xiàn)ANUC和牧野機(jī)床勝山工廠坐落在富士山腳下，自然地融入到森林中；

FANUC明黃色的廠房在樹林中格外顯眼

MAZAK大口工廠隱身于鄉(xiāng)村，脫去裝備制造業(yè)沉重的外在形象，與周圍的稻田和諧共處。杜絕空間浪費(fèi)，車間里的空間盡量利用，MAZAK在產(chǎn)線上方架設(shè)刀具運(yùn)輸?shù)能壍?，川崎重工的裝配工位四周布滿整潔有序的工具“收納”架，既節(jié)約空間，又方便取放。機(jī)床制造企業(yè)存在大量的機(jī)械加工，會(huì)大量使用切削液和產(chǎn)生廢液，為了不增加自然環(huán)境的負(fù)擔(dān)，牧野機(jī)床、MAZAK都采用了切削廢液回收、處理、循環(huán)利用的系統(tǒng)。

當(dāng)前，國家正在大力推進(jìn)智能制造，推出不少政策促進(jìn)國內(nèi)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、提質(zhì)增效，然而，智能制造的推進(jìn)不能盲目，需要開放視野，走出去，多學(xué)習(xí)與借鑒國外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，冷靜、理性地推進(jìn)建設(shè)，避免盲目投資，達(dá)到預(yù)期效果。