如何迎接不断变化的风向

动荡时代呼唤具有适应性的组织和富有远见的领导者。在董事会中有助于驾驭变革的品质是否同样能够帮助我们在生产车间内掌控变化呢?

过去几年可以用一个四个字母的词来概括。没错,这个词就是VUCA——一个用于描述易变性、不确定性、复杂性、模糊性环境的首字母缩略词。一场全球危机的风暴以不可预知的方式席卷市场,使企业以前所未有的方式应对不断变化的力量。随着世界联系越来越紧密,这些力量及其对业务产生的影响可能会加剧。

由颠覆主导的未来可能是一个问题,也可能是一个机会;这取决于您如何看待。管理和组织文化领域的思想领袖,通过调整我们的团队和我们的思维方式,为我们在VUCA时代蓬勃发展提出了一些方法。然而,我们想要掌控当今商业环境中的巨大变化,不仅要适应董事会,还要适应生产车间。为了应对VUCA时代的挑战,我们需要与我们最好的领导者一样具有适应性和韧性的机器和产线。

变化的潮流

工业制造在其大部分历史中都是关于生产力和规模经济。您只需要扩大产能和提高效率,就可以通过少数产品享受多年成功的喜悦。然而最近,电商开始使消费者逐步习惯于期望越来越快地交付越来越个性化的商品。由于社交媒体潮流更迭很快,因此需求突然变化将变得越来越普遍。

随之而来的是新冠肺炎全球大流行。居家令几乎在一夜之间推动电商向前发展了数年。线上和直面消费者(D2C)模式的销售额翻了两三倍,企业纷纷转变商业模式以求生存。现在,即使商店重新开业,网购大部分或全部商品的消费者比例仍然很高。消费者行为已经发生了变化,无法再回到从前。

但消费者行为并非近期危机催化现有趋势的唯一方面。局部封控和港口关闭对全球经济产生的重大影响凸显了供应链中断的风险。随着地缘政治冲突影响到燃料和货运成本,以及气候变化推动可持续发展的努力,这些都为趋势形成增加了更多动力。

VUCA

易变性、不确定性、复杂性和模糊性 
首字母缩略词VUCA描述了塑造当今商业环境的力量。过去是渐进式和可预测的市场变化现在变得突然而出乎意料。曾经在一代人中只会发生一次的技术范式转变,现在每隔几年就会发生一次。所涉及的系统越来越相互交织,破解因果关系变得越来越困难。

远见性、理解性、明晰性和适应性
处理困境的最佳方法是将它转危为机。VUCA自身包含了应对挑战的解决方案:在动荡时代,成功的领导者以远见性、理解性、明晰性和适应性做出回应。制造系统和创建它们的团队也需要相同的品质。生产厂商和机器制造商为了保持生产效率和盈利能力,需要一个能够分享其愿景、理解其面临的挑战并提供清晰推进计划的合作伙伴。

从货船到赛艇

打个比方,大规模生产就像一艘货船——擅长直线运输大量货物,但不适合在形势需要时快速改变航向。而快速变化正是今天的制造系统必须能够应对的。消费者需求变化带来了产品变化和定制化的爆炸式增长。D2C营销策略和可持续发展要求经常改变包装形式和材料。

批次正在缩小,换型时间越来越短。不同产品有不同需求,而传统产线设计却旨在严格按工序流程执行。伺服技术可以提供一定程度的柔性,但随着换型变得更频繁,清洗和重新装配的停机时间会侵蚀设备综合效率(OEE),降低利润率。

  • 今天的生产厂商为了在市场上保持竞争力,需要采用更好的方法:
  • 在流行趋势大热时将新品推向市场
  • 在生产车间内实现定制化和个性化,无需重新外包装
  • 在同一产线上同时运行混合批次

做这些事情需要能够快速适应各类变化——批次大小、产品形式、包装材料、成组生产等——尽可能减少停机时间和人工干预。今天的VUCA制造环境需要的不是大型货船,而是充满活力的高科技赛艇,能够驾驭任何不可预见的挑战。换言之,我们需要的是自适应制造。

什么是自适应制造?

为应对当今市场所需的快速变化,制造系统需要一套新的能力。随着对当今最先进的自动化技术进行正确组合,产生了一种协同效应,赋予了它们前所未有的力量——适应力。

自适应解决方案以尽可能最少的停机时间实现即时换型,帮助生产者在生产种类越来越多的产品时仍能保持盈利。它们凭借模块化布局和即插即用连接,确保新产品快速上市。它们使扩产变得容易,而不会相应增加占地面积,并能轻松适应未来产品,无需机器制造商每次都从头开始设计机器。

使能技术

对当今最先进的自动化技术进行正确组合,赋予了制造系统前所未有的适应力。

机电一体化产品输送——自适应主干 
基于轨道和平面的产品输送系统能够连续控制动态制造过程中每个产品的运动。多个滑块可变间距同步,以输送任何形状的产品。电磁换向器全速实现产品分流与合流。模块化轨段有利于实现布局自由、轻松扩展和重新配置。

机器人和机器视觉——手眼协调 
通过光源和图像捕捉的完美同步,机器视觉可以检测产品通过时的形状和方向。机器人可以调整它们的运动,而滑块可以调整它们的间距,以便在高速运动过程中执行高精度加工和搬运操作。

仿真和数字孪生——一切从这里开始 
自适应制造始于基于仿真的设计。查看系统的运行情况、测试可行性并显示其潜力,所有这些都无需对硬件进行任何投资。后面相同的仿真可用作性能基准测试的概念性验证。在机器的整个生命周期中,数字孪生可以用来在车间实施之前对其工艺流程进行离线改进和验证。

具有重大影响的差异

传统产线通常是由一系列不同机器组成——例如,灌装机、封盖机和贴标机。进料和出料使这些机器分开,产品在沿途的各种机械输送系统之间转移。自适应解决方案用机电一体化产品输送替代了这些机械输送机构——要么是像贝加莱SuperTrak和ACOPOStrak这样的轨道系统,要么是像ACOPOS 6D这样的平面磁悬浮系统。

每个产品无需在系统间进行接力,也无需在缓冲区排队等待,而是在整条产线中进行独立无缝地控制。这一差异对产线能力具有重大影响。与其使产品严格按工序流程进行生产,不如让工序流程符合每个产品的生产需求。每个新批次的要求都可以在运行中得到满足,无需付出代价高昂的停机时间进行产品换型。

这使小批次生产的单价可媲美大规模生产,即使批次为1亦如此。每个产品都可以拥有不同的形状和尺寸,每个产品都可以沿着独特的路线到达所需的加工工位。加工围绕该机电一体化主干紧密同步,完美协调,为OEE的所有三个要素都带来了显著改进:可用率、表现性和质量指数。

自适应制造:OEE的倍增器

    可用率
  • 换型几乎无需停机时间
  • 单独控制实现容错
  • 自动跳过故障工位
    表现性
  • 不间断生产:在轨道上和在运动中
  • 加工密度:没有浪费的输送或搬运
  • 并行加工:使性能倍增,不占用空间
    质量指数
  • 同步更紧密,容差更严格
  • 在线质量控制,早期缺陷消除
  • 容错能力强,废料产生少

领先的生产厂商已经在考虑适应性

在不再仅靠生产力来保证成功的市场中,生产厂商正在对适应性进行投资。为了最大限度地提高投资回报,使定制化和个性化可盈利,他们必须在不影响OEE的情况下实现适应性。为了评估其制造资产的总体拥有成本,而非简单的资本支出,今天领先的生产厂商会考虑一系列复杂的因素。

  • 他们的决定将由类似以下问题所驱动:
  • 小批次生产与大批量生产的单位成本有多接近?
  • 我们可实现盈利的最小订单量是多少?
  • 我能否及时将新品推向市场以赶上第一波需求?
  • 我能否在我目前拥有的占地面积上增加性能以满足新需求?

在快速增长的行业内,情况就是如此。引领潮流的是消费性包装品行业,许多公司正在增加专门针对电商订单的自适应产线。制药业和医疗器械装配行业发现自适应制造解决方案使他们能够提高生产密度,从有限的占地面积中收获更多产出(ppm/sqm)。不仅如此,它们还能以独特的方式减少浪费,实现产品可追溯性。

其它类型的组装,如电动车电池,即使没有频繁的批次更换,也能从生产率和产能提升中受益。这里,自适应解决方案正在帮助生产厂商快速响应市场需求,并迅速提高生产力,而对占地面积的影响有限或没有影响。

可持续发展

自适应制造支持可持续发展。公司可以拥有能够生产多种产品的高柔性区域性工厂,而不是专门针对一条产品线的大型集中化工厂。这降低了运输和仓储成本,尤其是能源消耗。具有自适应性的生产厂商可以在一夜之间完成定制化订单,而不用依靠离岸生产和长途、昂贵的集装箱运输。

自动换型消除了许多脏乱、枯燥和危险的手动任务。这还有一个好处,正如新冠大流行时所突显的那样:即使限制措施使工人离开工厂车间,或由于其它原因出现劳动力短缺,自适应制造系统仍然能够继续运行。

具有远见的OEM厂商已经在构建自适应

随着生产厂商逐渐适应新的消费者需求,他们自己也对OEM供应商提出了新的要求。由于产品生命周期加快,短暂的趋势变来变去,因此他们需要及时将新产品推向市场以赶上需求浪潮。机器制造商一次又一次地发现自己不得不从头开始设计机器。

当然,那些发现自适应机器能够从容应对频繁变化的需求的机器制造商是例外。而这些公司已经了解到,构建自适应解决方案不仅仅是采用最新的IIoT标准。只要机器被设计成严格按工序流程进行生产,那么频繁换型将继续变得困难。自适应制造需要对产品的制造、组装和包装方式进行更为根本的转变。

那些在这方面取得成功的生产厂商能够放开不必要的限制,以新的眼光看待他们的工艺流程——并看到新的巨大潜力。正确的自动化合作伙伴通过触发这种思想转变,提供指导和支持,跨不同工程学科共同开发,将成为您的宝贵资源。

三步实施自适应解决方案

第一步:面对现实 
您的生产线是否存在一系列被进料、出料和输送系统之间耗时的传递中断的孤岛?您的加工步骤是否被最慢的工位限制为严格按工序流程执行?贝加莱可以帮助您从每个单独产品的角度重新构想您的工艺流程——作为一个加工工位网络,它们可以按照它们需要的任何顺序访问。

或是您的客户仍然主要受产量驱动?贝加莱可以用轨道技术替换特定机械系统来解决换型问题。您并非总是需要重新改造整条生产线,有了贝加莱,如果没有真正的商业案例作为支撑,您就没有必要进行投资。

第二步:共创时间 
自适应制造解决方案汇集了当今最先进的自动化技术。贝加莱可以提供工具来设计布局、查看实际效果并测试解决方案的潜力,从而使这种复杂性变得可控。确定您将从投资中获得的回报。在大多数情况下,这不是增加点滴收益的问题,而是在可用性、产能和占地面积方面的全面改进。

第三步:收获回报
仿真可以在投资硬件之前测试可行性和可视化潜力。但这还不是全部:机器制造商可以使用他们与贝加莱共同开发的仿真进行性能基准测试,并为客户提供概念验证。

您的自适应制造合作伙伴

在充满易变性、不确定性、复杂性、模糊性的环境中,今天的制造系统必须以前所未有的方式应对变化。世界各地的生产厂商和机器制造商正在探索自适应制造的潜力,将VUCA从威胁转变为竞争优势。他们将贝加莱作为自动化合作伙伴,将拥有技术、专业知识和支持服务来迎接不断变化的风向,顺利驶入高适应性的未来。

Lazaros Patsakas

全球行业经理——医疗器械装配


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