智慧工厂与柔性制造

智慧工厂注重大批量生产的全自动化和效率，而柔性制造则注重适应性和快速更换。混合两者的解决方案往往能带来最大的效益。

现代工业面临着以更快的速度、更高的效率，同时以客户为导向的方式进行生产的挑战。工业4.0的两个核心概念是：智慧工厂和柔性制造。两者都依赖于自动化和数字化，但追求的战略不同。在本文中，我们将对这两种方法进行比较，指出它们的优缺点，并提供实用的决策辅助实例。

智慧工厂：通过全自动化实现最高效率

智慧工厂是一种全自动化生产环境，在其中，机器、机器人、物联网系统和人工智能无缝协作。其特点是全天候运行，无需人工值守。

智慧工厂的典型特征

智慧工厂具有以下典型特征

• 所有生产步骤完全自动化
• 无间断连续运行
• 高精度和低错误率
• 使用数字孪生和人工智能支持的流程优化
• 针对大批量和标准化产品进行优化

智慧工厂实例

• 发那科（日本）：在日本忍野（Oshino），有一个产业机器人生产工厂，全天候制造其他机器人，几乎没有人工干预。在维护团队介入之前，生产可持续数周。
• 飞利浦（荷兰德拉赫滕）：电动剃须刀是在一个基本上没有人的工厂里生产的，由少数专家监控。人工智能还负责质量控制。
• 特斯拉超级工厂：在电池生产，全自动生产线负责处理和组装。

柔性制造：适应性是竞争优势

柔性制造系统（FMS）将自动化与模块化、可快速转换的生产系统相结合。这里的重点不仅是效率，更重要的是对不断变化的产品的适应性。

柔性制造系统的典型特征

• 自动化但可变配置的机器
• 产品变化时的快速转换时间
• 人工控制与自动化相结合
• 适合小批量生产和多品种生产
• 市场反应速度快

柔性制造实例

• 通快智能工厂（美国芝加哥）：采用模块化激光切割和折弯机进行金属板材加工，可在极短的时间内根据客户的新订单进行配置。
• 博世力士乐（德国美因河畔洛尔）：小批量生产定制液压元件，灵活的数控加工中心可在几小时内完成更换。
• 宜家（IKEA用于生产季节性产品系列的模块化生产线，可在数天内完成新设计的转换。

技术差异

经济考虑

• 智慧工厂：初始投资高，但持续人员成本低，产能利用率最高。如果需求量持续较高，且产品标准化，则在经济上尤其具有吸引力。
• 柔性制造：投资要求适中或较高，持续人员成本较高，但在市场波动时风险较低，能更快地适应客户要求。

实践中的混合解决方案

许多公司也成功地将这两种理念结合起来。

• 宝马丁格芬工厂：高度自动化的车身生产与灵活的装配区域相结合，可生产不同车型。
• 位于安贝格的西门子电子工厂：自动化程度约为75%，但生产控制灵活，可生产多种不同数量的产品。

智慧工厂还是柔性制造？

在选择智慧工厂还是柔性制造时，企业应明确以下问题：

• 生产量：我们公司是大批量生产多，还是小批量、可变批量生产多？
• 市场动态：我们公司的产品组合是否经常变化？关键词转换时间。
• 预算：是否有资金实现全自动化？
• 战略：我们的生产设计应该追求最高效率还是最大适应性？

智慧工厂还是柔性制造，甚至两者兼而有之？

智慧工厂在大规模生产和效率最大化方面得分较高，而柔性制造则在产品多样性和快速市场响应方面发挥其优势。在许多情况下，混合解决方案可以带来更大的效益。要想取得长期成功，不仅要关注技术和行业快速发展趋势，还要对市场趋势进行正确分类，并始终关注客户需求和自身战略。