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本文将深入探讨流程制造业中智能制造的特点和应用分析其与离散制造业的差异并阐述智能制造如何为流程制造业带来革命性的变革。通过对流程制造业的深入剖析我们将揭示智能制造在这一领域中的潜力以及如何通过精益生产、数据分析、工艺优化等手段实现生产效率的提升、成本的降低和产品质量的提高。 更多详细内容推荐下载《制造数字化解决方案》 https://s.fanruan.com/l7s1m 分享行业真实的数字化转型案例提供完整数字化解决方案 一、 什么是离散行业什么是流程行业
1、离散制造业
离散制造业是制造企业中的一大类别其核心特征在于生产过程中物料的物质属性不发生根本变化仅在形状和组合上进行改变。在这类行业中最终产品是通过各种物料的装配组合而成的产品与其组件之间存在固定的数量关系。例如一个复杂的设备可能由多个部件组成而这些部件又由若干零件构成这些组件的数量既不能过多也不能过少。典型的离散行业包括机械制造、汽车制造和家电制造等。
2、流程制造业
与离散行业相对的是流程行业其生产过程的特点是原材料在生产设备中连续不断地通过经过混合、分离、加热、粉碎等物理或化学变化实现原材料的转化和增值。这类生产通常是24小时不间断的因此也被称作过程型或连续型生产。流程行业的代表包括医药、化工、石油化工、电力、钢铁制造、能源和水泥生产等。
3、混合制造业
然而流程行业中的产品在最终产出后如果需要通过包装等环节才能成为最终产品这类企业则被称为混合行业。混合行业特指那些在生产过程中包装成本占比较大的企业。
这些企业的前期生产类似于流程行业而后期的包装过程则更接近离散行业。如果企业的生产原料是通过购买而非自行生产那么它们则完全属于离散行业。混合行业的典型例子包括制药、化妆品、食品和酒类生产等行业。这些企业的前期生产过程与流程行业相似而后期的生产则与离散行业有共通之处。
二、 离散行业与流程行业的差异
1、 产品种类和生产批量上存在差异
1离散行业产品种类多样化、生产批量较小
离散行业的生产特点体现在其多样化的产品种类和较小的生产批量上。这种多样性要求生产设备的布局遵循工艺而非产品特定性。例如在离散制造业中机床的排列通常是根据车削、磨削、刨削、铣削等工艺流程来决定的因为不同产品可能需要不同的工艺流程而相同工艺的机床可能有多台可供使用。
2流程行业产品种类固定、生产批量规模大
相比之下流程行业的生产则以固定品种和大规模批量为特点。这些企业在生产设备上的投资往往较高并且设备布局是专为特定产品而设计的这使得设备很难转换用于其他用途。流程行业的生产设备通常是专用的对工艺流程的参数控制有着严格的要求。
由于离散行业的生产方式是按工艺布局生产过程中需要对物料进行调度同时半成品的搬运和中间库存成为不可避免的环节。而在流程行业中由于大规模的连续生产中间库存和换产的问题较少出现但对生产过程中的工艺参数控制则更为严格和精确
2、 产品结构不同
1离散行业产品结构层级关系呈”树状“
离散制造业的产品结构可以通过“树”状的层级关系来形象地描述通常以产品BOM物料清单来表现。在这个结构中最终产品由一定数量的零件或部件组成这些组件之间的关系是明确和固定的。
2流程行业产品结构动态变化
而流程制造业的产品结构则更为动态通常用“配方”的概念来描述。在流程制造的每个工艺阶段产出的不仅仅是主要产品或中间产品还可能包括副产品、协产品、回流物和废物等这些都需要进行细分和管理。
流程制造业的产品结构与离散制造业相比具有更大的变化性。物料之间的数量关系可能会因多种因素而有所不同如温度、压力、湿度、季节变化、操作人员的技术水平、工艺条件等。因此在流程制造业中对工艺条件的精确监控和控制尤为关键以确保产品质量的稳定性和生产过程的连续性。
3、 自动化水平存在差异
1离散行业自动化水平较低
在离散制造业中产品的质量与生产效率很大程度上依赖于工人的专业技能和操作水平。该行业的自动化往往集中在单元级别如数控机床和柔性制造系统的应用。因此离散制造企业往往属于劳动力密集型整体的自动化水平相对较低员工在日常生产中扮演着至关重要的角色。
2流程行业自动化水平较高
相对于离散行业流程制造业则倾向于采用大规模生产模式其生产工艺技术较为成熟并广泛应用PCS过程控制系统来实现生产过程的自动化控制。在流程制造企业中生产过程大多实现了自动化生产车间的工作人员主要负责管理和监控生产流程以及设备的维护和检修工作。
流程制造业的高自动化程度意味着其生产效率和稳定性得到了显著提升。然而这也反映出早期流程制造业在信息化建设方面可能存在一定的滞后需要随着技术的发展不断加强信息化水平以实现生产管理的现代化和智能化。
4、 数据采集方式不同
1离散行业依赖手工上报
离散制造企业目前主要依赖于手工上报的方式进行数据收集并辅以条形码扫描等半自动化技术作为补充这反映了中国许多制造企业当前的实际情况。
2流程行业通过自动化设备接口采集
与此相对流程制造业由于其较高的自动化水平在信息采集上更侧重于自动化设备的接口能力。在流程制造业中数据采集通常较为直接主要取决于自动化设备是否具备相应的数据输出接口。
因此流程制造业在数据采集上需要更多地依赖技术解决方案来适应其特殊的生产环境。
5、生产计划管理方式不同
在生产计划管理方面离散制造业与流程制造业存在显著差异。
离散制造企业面对产品工艺的频繁变化需要具备出色的计划能力。特别是那些依赖订单生产的企业由于订单的不确定性他们必须依赖高效的生产计划系统计算机在其中扮演着不可或缺的角色。相比之下流程制造业通常进行大规模生产只有保持满负荷运转企业才能降低成本增强市场竞争力。
因此年度生产计划对于流程制造业来说至关重要它直接关系到物料需求的预测。
6、 设备管理方式不同
1离散行业设备维修灵活
在设备管理上离散制造企业可以灵活地对单台设备进行检修而不会对整个生产系统造成影响。
2流程行业设备维护至关重要
而流程制造业的产品相对固定一旦投入生产可能持续多年不变。流程制造企业的设备投资巨大工艺流程固定因此设备的维护至关重要任何故障都可能导致严重后果。在设备的选择上流程制造业更注重设备的可靠性和耐用性而对价格的敏感度相对较低。
7、生产批号管理和质量测试方式不同
生产批号管理和质量测试也是两个行业的重要区别。
离散制造企业可以对每个产品进行单独测试即使在物料追踪方面存在不足也能在最终的质量检验环节确保产品质量。而流程制造企业在生产过程中可能会产生多种副产品和废料因此需要严格的批号记录和物资管理。特别是在制药行业从原材料到最终产品每一个环节都需要严格的批号记录和跟踪以便在出现问题时能够迅速定位问题源头。
8、作业指令下达方式不同
在作业指令的下达方式上离散制造企业通常使用派工单、施工单或电子看板等书面或电子方式。而流程制造企业则需要将作业指令转化为具体的操作指令和控制参数以适应高度自动化的生产需求这也是流程制造业广泛使用PCS、DCS和PLC控制器的原因。
综上所述流程制造业与离散制造业在生产管理、设备维护、质量控制和作业指令下达等方面各有特点。离散制造业面临的挑战更为复杂涉及物料搬运、库存管理、多品种小批量生产、生产切换和生产灵活性等问题这些问题正是精益生产和智能制造所要解决的核心问题。这也是“工业4.0”概念最初以离散制造业为背景提出的原因。
三、 流程行业中的智能制造
智能制造的概念虽然最初以离散制造业为背景提出但这并不意味着它不适用于流程制造业。实际上智能制造作为一种顶层设计理念其普适性意味着它能够跨越行业界限为不同领域的生产活动提供解决方案。
尽管离散制造业面临的问题可能更为复杂但这并不意味着智能制造在流程制造业中就没有用武之地。相反如果智能制造能够应对离散行业的挑战那么它同样能够处理流程行业中的相对简单问题。这里的关键是不同行业需要根据自身特点选择合适的技术方案。
在流程制造业中由于后期改动成本高昂对前期规划的要求更为严格。老旧设备难以轻易更换或改造这就需要对数据采集、工艺监控、自动控制等方面提出更高的要求。同时生产安全性对网络和设备的要求也更为严格。这些因素促使流程制造业在智能制造领域更加关注以下几个方面
仿真优化在流程行业前期投产建模和规划中的关键作用大数据分析和人工智能算法在挖掘设备报警状态、生产调度、能源管理等方面数据以及为决策提供指导的重要性工业信息安全在保障网络安全和生产过程免受攻击方面的重要性实时高集成自动化系统在全面管理生产过程和运营系统中的作用可靠的Add-on方案如结合工业视觉和传感技术的复杂算法应用对工艺参数进行全流程监控并实现生产过程的可视化。
通过这些智能制造话题和赋能工具的应用流程制造业能够提升其生产效率和安全性同时降低成本和风险。智能制造的普适性和灵活性使其成为流程制造业转型升级的重要推动力。
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随着智能制造技术的不断进步和深入应用流程制造业正迎来前所未有的发展机遇。通过本文的探讨我们可以看到无论是在生产管理、设备维护、质量控制还是作业指令下达等方面流程制造业都有其独特的需求和挑战。智能制造不仅能够为流程制造业提供定制化的解决方案还能够通过仿真优化、大数据分析、人工智能算法等手段进一步提升生产效率和产品质量降低运营成本和风险。
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