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开阔视野,感受日本智能制造魅力

2023-09-18韩吉畅

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经历了一天的漫长奔波,日本访学之旅终于正式启程。但随着抵达本次旅程的第一站,兴奋感与惊喜感瞬间将此前的疲惫冲刷得烟消云散。
大福的六大核心业务

       踏入大福日新馆的第一印象就同我来到日本的第一印象一般,干净整洁。作为一家物流公司,保持物流设施的整齐规整的重要程度不亚于任何物流功能的实现。倘若我是顾客,在这样的环境下为自己的企业寻求物流方案想必是一种沁人心脾的体验。

       正式踏入大福体验馆馆内之前,我们在会议室中观看了五分钟的企业介绍视频,初步了解了大福的六大核心业务:物流仓储、半导体仓储、汽车产线、机场业务、洗车机、电商业务。六大业务是一种层层递进,不断细化的过程,这也是大企业的优势所在——运用自己已有的优势,发展新的业务。像是大福的物流仓储业务已经做到行业顶尖,那么将原本的技术继续细化,搭配无尘轻振新技术就发展成了半导体仓储技术。

       进到工厂内部映入眼帘的是紧密排列的巨大储物架和在货架上来回穿梭的物流机器人。看到这番光景,第一个想法就是与学校工训基地的智能物流产线有何不同,虽然粗看并无太大区别,但仔细观察就会发现大福工厂中的货物排列之紧密,机器人效率之高是工训基地没法比的。想来也合理,这毕竟是世界级的物流公司,来到这里的目的不就是学习新思想新技术吗,带着这样的想法,我跟随讲解员进行了细致入微的观察。经介绍,仓库中会动的不只是机器人,还有货架,货架间能相对运动能大幅节省多个货架间两两之间都有用来取物的间隙造成的空间浪费,同时,大福运用地下埋入感应元件,货架间加装激光发射器和反射板等细节设计实现了货架运动的精准定位和防止机器伤人的目的。

       在大福还见到了许多平常没法细致观察的机械结构,诸如四个短丝杆带动的货物抬升机构;四组平行四边形连杆构成的方形夹取机构;两个转盘实现的货物分拣机构上的货箱翻转机构等,不得不令人感叹创意与机械控制结合后的精妙效果。
    
三菱电机,日本PLC市场份额第一

       下午我们来到三菱电机名古屋制造所,早有耳闻三菱电机之强,但并不了解除了电机之外三菱还有很强的电路设计功底,并且在日本的PLC市场份额高居第一。除此之外,三菱还赞助了球队,提供对外培训等,尽显大企业业务的多元化。从进入园区开始,工作人员就开始强调三菱电机的机电一体化、边缘计算、AI结合仿真等硬件外的软件业务,能够初步感受到三菱想要紧跟时代的想法,这也为最后的演讲做了铺垫。

       初步介绍过后,我们来到了三菱其中一个电路设计制作工厂,其中的6楼大批量生产产线的自动化程度和制造速度都令人瞠目结舌,从右至左依次进行电路雕刻,电路贴片焊接,焊接后处理,板材切割等一系列工序,每道工序之间都设有检测装置。全程人工都只需根据系统指示,对即将用完的材料进行及早替换即可。大屏幕上会实时显示今日的计划生产量和实际生产量,在数据显示屏上,我发现,在三菱电机极强的硬件基础加持下,他们的贴片机能够做到一秒完成7个贴片的焊接,在如此恐怖的速度下,废品率竟然只有千分之几,这足以令人认识到中国的电机研究任重而道远。

       来到5楼的小批量加工产线,整体架构同上一层发生了巨大变化,不再有机器连接机器的“一条龙加工”,而是一个个工作人员站在一圈机器中间的单元化工作。操作员们有条不紊的操作着一个个加工工具,各个都信手拈来。经工作人员介绍,这得益于他们的e-F@ctory解决方案提供给了每个操作员细致到用什么螺钉,用什么工具,螺钉拧多紧的工作指示。在这个系统的辅助下,就算是新入职的员工也能将废品率降到最低。

       回到会议室,三菱电机智能制造部长就我们刚刚见识到的e-F@ctory解决方案与我们进行了一次思想与理念的大碰撞。在他的讲解中,我逐渐意识到三菱电机的宏伟目标。他们想要通过一系列边缘计算结合硬件将工厂与上层IT结合起来,运用已有数据进行针对性企业方案产出,并丰富深化一系列相关子业务的发展,像是仿真软件,CAD/CAE软件以及MaiLab计算软件等一系列工业软件的开发都是三菱电机未来想要做好的东西。这绝对是一个宏大的目标,一次走出舒适圈的尝试。对于这种硬件发家的企业,能够跨出这样的一大步着实不容易,但这一切还是以设想居多,真正实践起来还会有信息安全问题,企业交流问题等一系列问题等着三菱去解决,但没有创新的企业终将被时代淘汰,三菱电机已经做出了这个量级的企业该有的表率,这更加激励了我们的创新精神,但于此同时,不要失去辩证看待问题的能力,盲目的创新放弃自己本身的优势也是不可取的行为,这便是我此行的收获。

松下环保回收工厂,与环保理念紧密相依

       旅程第二天,渐渐熟悉了日本,满街的汉字让身处异国他乡之感并不明显,不过一栋栋紧凑精致的房屋,一张张来自不同国家的面孔时刻提醒着我这并不是我所熟悉的地方。在日本这个国家,路上几乎见不到垃圾桶,但却很少能看到街道上有垃圾,这与日本人的观念有极大关系。人人参与垃圾分类,人人助力垃圾回收早已立法并融入每个日本人的生活习惯之中。与中国“卖破烂”的思维相反,日本人的废旧电器不能卖,反而需要居民自己出钱请专业的厂家来回收,而上午去的便是这样一家经营家电回收业务的公司——松下环保技术中心株式会社。

       相较其他日本工厂带给我的先进感,这家工厂更多可以“朴素”来形容。工厂中的一切都是符合传统工厂给我留下的印象,人力为主机器为辅的产线让人不得不怀疑工作效率是否能够满足自动化、智能化日益发展的当今社会。但随着讲解员带我们深入了解,我逐渐意识到想在一家家电回收企业中实现机器人为主导的自动化流水线确实不是一件易事,就拿简单的冰箱举例,就分为含氟冰箱和不含氟冰箱,其处理方式相差甚远,更何况是每台冰箱都来自不同厂商,拥有不同种类的螺丝和零件这些问题了。

       虽然家电回收机器化难,但这家企业也积累了不少能节省人力的技术,像是风动分类轻重零件、液体浮力分类不同塑料、智能识别搭配喷气口区分ABS等三种塑料、视觉相机识别搭配机械臂完成多种废旧电路板的分类这些技术。但看这些技术都并不是走在时代前沿的技术,但也是确实朴实好用。

       提问环节谈到对未来智能化的展望,公司员工也确实提出逐步引入包括人工智能等新技术丰富产线,提高效率的想法。这些固然是未来发展的大趋势,但其实在这个行业中技术并不是第一推动力,真正决定家电回收这一行业存亡的是国民观念的先进与否,这也是中国应当向日本学习的一个重点。因为提高国民整体素质与技术发展并驾齐驱是一个先进现代化国家该走的发展路线。

京瓷陶瓷,一家拒绝温情主义治理理念的企业

       下午来到京瓷总部,一部关于公司创始人稻盛和夫的纪录片和整整两层楼的有关稻盛先生的管理哲学的介绍让我一度怀疑是不是来错了地方,可以说前半程的参观与技术并没有一点关系,不过越是深入了解稻盛先生,越是觉得他的为人之高尚和治理理念之先进。无论是“敬天爱人“理念的贯彻还是阿米巴经营模式的成功,都说明他的哲学造诣深厚,所以一家公司成功与否,技术壁垒是一部分,领导公司的方略也占有同样重要的地位。

       进入技术展厅,各式各样的精密仪器映入眼帘,大到汽车发动机,小到车刀都可以使用京瓷的陶瓷,其具有导热快、通电震动、耐腐蚀、硬度高、比重低、刚度高等特点及优势。但究竟如何做到性能如此优异的,也只能在心中打一个问号。

       虽然在京瓷没有学到很多技术方面的知识,但是稻盛先生开创的实力主力经营模式,拒绝温情主义的企业治理理念也同样给了我很多启发。

牧野富士胜山工厂,500多项检测工序铸就高精度机床

       结束了上午富士山的旅程,我们回到了踏上访学的旅程,这次前往的是牧野富士胜山工厂,坐落在富士山脚下并非偶然,而是为了利用富士山下由火山岩构成的又厚又硬的岩石层来打地基。有了坚固的地基才能在搬动机器时将影响降到最低获得那几微米的精度提升,为了几微米乃至几纳米的精度提升牧野机床做的远不止此,诸如在装配车间布置无尘环境、控制工厂环境恒温恒湿、空调采用螺旋式柔风、仓库两道门不同时开启以控制环境温度等细节措施共同铸就了他们的高精度机床。这也是为什么他们的工程师向我们传递了提高机床精度的三大要点:好的环境、好的设备、好的技术及人员中好环境排在第一位的原因。

       牧野为了高质量机床,在加工工艺上也采用了很多措施,像是能够模拟实际使用的配重、先预变形再进行淬火刮研等工序,在加工过程中使用的机器大多也是专门应对对应工序的市面上见不到的机器,可以根据经验丰富的老师傅的要求进行对应预处理,达到节省人力提高效率的目的。

       谈到提高效率、节省人力,牧野公司同样做了很多工作,有可以实现白天只需5-6人值班,晚间只需1人值班的智能化产线;有机器人辅助ATOS扫描建模,配合大切削量大刚度机床导轨和主轴减少零切削时间;还有自动断切屑的GI Break,用以减少人工编程断屑的麻烦等等。一系列的技术、措施给了牧野公司造出兼具精度、质量和效率的好机床的底气。

       最后,当谈到牧野主轴为何能有如此高的刚度,为何散热能做的这么好的时候,工程师不加避讳的给出了回答,因为他们有500多项检测工序和与NSK等公司共同研发的技术,种种技术实力、细节把控给了牧野在只有几千人员工的情况下做到世界前十机床的底气,让我为之震撼。

横滨资源循环局鹤间工厂:学习日本的常规垃圾如何处理
    
       在参观过松下环保技术中心(PETEC)的现代化家电回收流程后,我们今天来到了横滨资源循环局鹤间工厂参观学习日本的常规垃圾如何处理。参观之前,接待人员为我们简单介绍了日本的垃圾回收历史,原来日本早在1918年就开始有了集中的垃圾收集措施,当时普遍采用的是填海、填埋、制作肥料等措施。到了1940年后已经有了十几家专门的垃圾回收厂,虽然处理方式依旧以填埋为主,但是此时人们已经有了从垃圾中挑出金属回收的意识。到了1960年后已经有了简单的垃圾分类意识,又十年后垃圾处理方式因填埋场地的容量紧缺而向焚烧转变。到了90年代,日本正式开始实施垃圾分类,此后逐渐细分垃圾种类,并在实际中分开回收、处理,到了2004年已经形成接近今天的十多种垃圾种类的垃圾分类。

       日本垃圾分类处理能做到世界领先不止因为他们垃圾回收起步早,也与政府的大力推广有关。在刚刚开始实行垃圾分类的时候,人民群众大多并没有配合的意识,还是将所有垃圾打成一包扔掉,于是政府派人深入每个社区定期进行说明会,并进行现场手把手指导,在商场和各种活动中也都能见到垃圾分类的宣传点,与此同时还有工作人员走进学校带领孩子们做垃圾分类小游戏,进行垃圾分类教育。在宣传之外,未进行分类的家庭的垃圾上还会被贴上警示,并被拒收。有了这些举措,几年时间里日本的垃圾总量降低了40%,垃圾焚烧厂也因为需要的处理量下降关闭了几家,由以前的横向增加数量变为了纵向增强每家工厂的处理水平,垃圾填埋厂的使用寿命也都有了大福提升。

       百闻不如一见,了解了日本垃圾回收的历史后,我们终于走进了工厂进行参观。在工厂中,我并没有找到多么先进的垃圾处理设备,像是垃圾车、大型垃圾夹爪、焚烧炉等在中国也都大差不差,但日本企业总是能在细节方面做到极致,几家企业每周中在特定时间分别用不同垃圾车从各处收集不同种类的垃圾,垃圾车刚将垃圾拉入工厂,就通过垃圾接收车将垃圾卸下投入不同处理处。垃圾在被处理前先行被干燥,减少处理时的资源耗损,垃圾还会被进行脱硝处理,焚烧后还要再经过多重过滤和无害化处理。这些处理后,3座400吨容量的焚烧炉能够产生最大22000kW的发电功率,同时能够保证对环境的几乎零污染。    

三菱电机FA展示中心:工业化综合解决方案提供者

       下午的时间,我们来到了三菱电机的FA展示中心。与上次参观三菱电机的工厂不同,这个展示中心不再有下游的单独品类的产品展示,而是展示了行业各种工业化的综合解决方案。首先看到的就是一条用于生产智能手表的智能机器人自动化产线,可以看出来,三菱电机在规划产线中的各个工序时进行了细致的分析,其中每台机器人都几乎没有空闲时间,做到了时间和资源的充分利用,这条产线所使用的机器人和PLC也都是三菱电机自家产品,硬件上的绝对领先和软件上的丰富经验让三菱电机能够做出行业领先的产线规划和生产效率。

       三菱电机不止在机器人方向颇有建树,还在电气方面做出许多成就,其开发的电路检测系统通过每个支路的电流检测器汇总数据到电脑,电脑做出分析,用可视化的数据告知用户哪里还可以节电,同时还兼具风险监测,故障原因排查等功能,真正做到了为用户省钱省心还能为环境减负。

日本第一学府东京大学:学习柔性电子储能方式和AI前景前瞻性知识

       今天我们终于来到了期待已久的日本第一学府东京大学,早有耳闻东大建筑土木专业十分顶尖,见到东大的建筑便能体会。东大中的建筑有非常强的西式风格,其中以安田讲堂最为突出,以中间钟楼为对称轴,左右对称的红砖建筑和讲堂门前的圆形小广场都展现出极为精致优雅的建筑风格。而围绕两个历史悠久的赤门,又有一圈传统日式建筑的围墙,一众木制结构也让人不得不想起中国故宫,这两种建筑风格和谐统一,各具特色,给人丰富的视觉冲击。

       在学长的带领下,我们来先来参观了东大的博物馆,在这里可以充分感受到东大各学科均衡发展的学术氛围,在这里能看到解剖出的动物大脑、皮毛、标本,也能看到各式古代瓷器、陶器、青铜器,还可以看到各种各样的矿石标本和陨石标本,这其中很多东西都很难想象会是大学博物馆中的藏品。拿这里展示的动物标本举例,他们都是直接从完整的动物身上取下的毛皮,然后1:1在里边进行填充。每一处肌肉轮廓都能看出来,从外观看来,已经与真正的动物没有什么区别,并且还有很多箱标本没有展出在柜中,而是堆在旁边,能有这样的标本制作技术,东大的生物学实力尽显无疑。

       此后,我们来到了隐藏于许多道小路之后的一栋研究楼,两位大学教授分别给我们讲解了柔性电子储能方式和AI的前景,都是与当今华科机械的发展方向紧密相关的。华科黄永安教授带领的团队就在做柔性穿戴设备的研究,而储能装置必然是其中必不可少的环节,而这位教授研究的正是其中的一个分支——柔性储能材料,这与延展性储能材料相互配合,乃至在可以预见的未来进行融合,也许穿着一件衣服就能替代所有电子产品的时代真的不远了;而谈到AI,更是有不少华科的教授正在从事相关的机器人、机电一体化产品的研究,放眼世界,AI也是无处不在,在Chat-gpt又带动了新的AI潮流之后,AI技术逐渐为人类分担了许多枯燥重复的工作,与我们的日常生活交织在一起,成为不可忽视的重要组成部分。

横河电机:测控仪器领导者

       下午我们来到日本横河电机总部,横河的电机是指一系列测控仪器,就像是我们熟悉的示波器就有很多是横河产的。横河电机能够成为像今天一样的国际大企业也归功于他与时俱进的发展理念,从最开始的电机起家到后来紧跟自动化潮流,再到现在结合智能化的产品,都没有与时代脱轨,甚至走在了时代前沿。

       横河电机在业务开拓方面也做的很好,利用自己的优势产业进军数字化方案产出(也就是DX)、制药、生物、智能制造、航空等领域,现在NASA的航天器上就有搭载横河的测量仪器。

       一个大企业想要积攒好的口碑,也需要好的创新和服务,横河针对特殊领域推出了很多针对性的产品,但也针对泛用性产出了类似他们称为“寿司”的振动、压力、温度传感器。这个传感器可以靠吸铁石或螺钉固定在需要检测的地方,且体积很小,方便易拆,给了市场一种新型的通用型便捷检测方案。横河为了解决客户的问题,开设了全球应答小组,由联络员和专业技术人员组成,每个月可以处理一千多个客户的问题。

东芝未来科学馆:领略机械之美

       东芝未来科学馆位于一个商区之间的高楼里,并不是一个单独的建筑,与我对科技馆都比较大的印象有出入。虽然这个地方不大,但是里边展示的东西可谓是老少皆宜。有针对小朋友设置的科学问答、绘画涂鸦,也有为青少年准备的各种实验,让我回想起小时候去科技馆的时候每个实验台都要上手操作一番,虽然看不出其中的原理,但也玩得不亦乐乎。现在,已经是大学生的我在这里依旧能找到令我兴奋的地方,之前在地铁用的检票机,我以为里边只是一组或多组摩擦带、摩擦轮,可以实现车票的快速通过。但在体验馆我看到了检票机内部结构,着实惊艳到了我,整个检票机内堆满了机械结构,可以用弹簧加滚轮实现车票的摆正;用告诉相机快速识别票的正反;用一临时储票仓实现票的正反换面;摆正后用打孔机打孔;最后又有一临时储票仓,可以实现前一个乘客的票未取走前暂存下一个乘客的票和一个乘客的大小两张票的叠好推出。这么多的结构在一个检票机中,没有浪费一点空间,让人不禁感叹机械之美。

       谈到机械之美,就不得不提之后参观的东芝历史展厅了,在这里我们看到了东芝创始人年轻时制作的机械木偶,他利用发条、齿轮和凸轮实现了木偶向前走时转一次弯,在十九世纪初年纪轻轻就能熟练运用这些机械结构有多不容易不言而喻。我想,正是这种学习和创造能力让他的企业能够造出经久耐用的产品,以至于有很多数十年前的东芝洗衣机、电冰箱放到今天依然能用。

朝日啤酒厂:一天高效生产590万罐啤酒

       下午,我们参观了朝日啤酒厂,观看了他们的4D宣传片,也由讲解员的话语了解到了朝日产能之高,能一天生产590万罐啤酒,这要归功于他们培育使用的新型酵母还有搭建的大型产线,能够使生产线所用时间大幅缩短。

       最后,我们每人在碰杯声中结束了日本访学的所有行程,在这趟旅程中或辛苦或兴奋,不论如何,我在这个队伍中都结识了许多新朋友,加深了对日本文化的了解,也学到了许多专业内外的知识,这就足够了。
责任编辑:程玥
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