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欧姆龙如何玩转4800+品类的柔性智造?

2025-04-03e-works 杨培

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欧姆龙草津工厂可实现约4800种FA的控制器类产品的柔性化生产,这背后靠的是其精益智造能力。欧姆龙通过深度融合精益生产理念与数字化技术、人机协作以及低成本自动化,不仅实现了自身生产制造体系的革新,也为行业提供了可复制的精益智造标杆经验。
       “精益生产”理念自诞生以来,时至今日,仍然是企业优化运营、提升竞争力的重要方法论。其核心在于通过消除浪费,实现企业效率的最大化。而且,在全球产业重构、数字化转型加速的今天,精益思想通过融合物联网(IoT)、大数据、人工智能(AI)等数智化技术,正迸发出更大的价值,助力企业进一步提升运营效率与市场竞争力。       
                                    
       在这一浪潮中,欧姆龙(OMRON)作为全球自动化控制与电子设备制造领域的领军企业,以“i-Automation!”制造革新理念为指引,通过深度融合精益生产理念与数字化技术、人机协作以及低成本自动化,不仅实现了自身生产制造体系的革新,也为行业提供了可复制的精益智造标杆经验。
 
”i-Automation!”理念指引下的精益智造     

       近年来,制造业环境正在发生着急剧变化。这包括,过度依赖人的经验的生产现场可能需要不断面对各种各样的风险。与此同时,满足客户高品质化、多样化的需求,充分发挥员工价值,提升员工工作成就感,以及响应绿色环保要求,推动实现碳中和目标等,都是制造现场不可忽视的关键要素。

       为此,欧姆龙提出了“i-Automation!”制造革新理念,并以此为核心不断融合进化,进一步衍生出“超越人的自动化”、“人机的高度协作”、“数字工程革新”3项新的制造理念,全力推动制造进化,以应对复杂多变的制造业环境。
“i-Automation!”制造革新理念(图源:欧姆龙)
 
       这其中,“超越人的自动化”不是取代人类,而是让机器继承工匠的技艺。也即让机器可以做的事情,就交给机器去做。通过推动兼顾效率与能耗的自动化,让员工告别繁重的体力劳动,把精力集中到更具创造性的工作上。简单来说,“机器干体力,人拼脑力,这才是最佳分工”。

       “人机的高度协作”不是主仆分工,而是让机械成为人类的“超能外骨骼”。它使得机器不再是冷冰冰的设备,能和人默契配合,主动预警风险,还能灵活适应各类工作场景,实现“1+1>2”的效果。

       “数字工程革新”不等于虚拟游戏,而是在数字世界重构物理现实。以往,管理工厂全靠经验,还需频繁跑现场;现在,借助数字技术构建逼真的虚拟工厂,即可随时随地精准把握生产状况,并能基于数据分析,提前预判问题,实现现场的持续改善与优化。

       目前,欧姆龙已在其日本草津工厂和绫部工厂等生产基地,战略性地将实现“i-Automation!”的应用和技术引入生产现场,不断推动实现制造体系的革新。

精益数字化:数据驱动的全流程优化

       精益数字化的核心思想是将精益思维与数字化技术深度融合,正逐渐成为企业实现降本增效、提升竞争力的关键路径。而欧姆龙的精益数字化实践以“消除信息孤岛”为核心目标,通过构建实时数据采集与分析的智能系统,实现生产全流程的可视化与动态优化。

       例如,草津工厂作为欧姆龙控制器业务的生产主力之一,生产约4800种FA的控制器类产品,是典型的超多品种少量生产,需要有效利用可灵活应对的人工作业。为此,草津工厂不断积累并分析从生产线上获得的数据,持续探究有 效融合先进生产技术和人类所拥有现场力的方案,以进一步提高生产效率和品质。

       1.“可视化”工匠技术,将模具加工时间削减40% 
        草津工厂的模具加工一方面要求提高多品种少量生产的效率,另一方面存在熟练工不足的课题,无法精准设置加工条件。因此,必须寻找新的方案,最大限度地追求最佳加工条件,并有效继承熟练技术人员的技能。

       为此,欧姆龙引入了自主研发的“i-BELT”现场数据活用服务,在加工中心的心脏(即执行切割加工的位置)旁边安装振动传感器,利用机械自动化控制器读取数据,将熟练技术人员的“工匠技术”数值化,活用数据以实现控制自动化。在现场反复试错,分析振动数据的特点,并将结果反馈到控制,从而构建出优化加工条件的方案。
 i-BELT”现场数据活用服务 (图源:欧姆龙工业自动化官网)

       最终通过现场数据活用,工件的进给速度提高到工具制造商建议值的3-5倍。由此加工时间缩短40%。此外,由于可以始终掌握工具状况以预知故障,磨损量削减20%,将工具寿命提高到约2倍。

       2.利用大数据分析实现产线可视化,缩短改善活动耗时

       为了有效提高超多品种少量生产的生产效率和品质,需要纵观整个生产现场的运行状况,找出瓶颈工序并切实加以改善。为此,草津工厂从印刷电路板封装生产线上的所有机械设备收集运行数据,并通过数据的汇集和大数据分析,将运行状况可视化。
图源:欧姆龙工业自动化官网
 
       这不仅极大地降低了改善点提取作业对经验的高度依赖,也大幅缩短改善活动耗时。以往,改善点提取高度依赖熟练工人,需要他们凭借对生产线和生产产品的深入理解以及长期积累的个人经验,开展此项作业;如今,即便非熟练工,也能有条不紊地推进改善举措。而且,借助可视化管理,改善活动耗时大幅缩短至原来的1/6,生产效率显著提升了30%,不良率更是降低至 PPB(十亿分之一)级,极大地提升了产品质量与产线运营效率。

人机协作:柔性生产与员工赋能的平衡

       欧姆龙在生产制造环节,并不盲目追求机器代人,而是主张通过“新型人机协作”,即基于机器人、机械自动化等技术来分担重复性劳动,释放人力用于创造性工作。

       例如,在草津工厂,欧姆龙通过贯彻基于工业工程(IE)的解题思路,对生产现场的工序和作业进行科学地分析、评价,甄别出生产线上应当自动化的工序,实现手工组装与机械自动化的优化协作,在确保经济性的基础上,持续地满足客户需求。

       在欧姆龙看来,对于人工操作简单,但机械不擅长的工序,不勉强进行自动化。这是因为,对需要窍门、感觉的作业进行自动化会导致设备投资高涨。而机械自动化目标目的在于为人的动作和作业提供支持,实现高品质,是使人的能力最大化的一种方式。例如,对于简单重复、姿势辛苦、容易发生遗漏的多点比对检查等作业任务,可以由机械来承担,从而使工人从事更高价值创造的任务。
 基于IE分析,欧姆龙草津工厂对10个工序中的6个工序进行自动化 (图源:欧姆龙工业自动化官网)
 
       这种基于IE分析实现人与机械最优协作的方式,让草津工厂仅以全部自动化1/10的成本,使得占到作业总工时50%的外壳组装、总线检查、外观确认、功能检查、部品供给、捆包确认共6个工序实现了自动化。组装工序中1台产品的组装时间从5分钟缩短到2.5分钟,减少了一半。而且,还借助机械自动化的效果,减少了制造不良,使生产效率提高到了采取措施之前的200%以上。

       此外,欧姆龙还采用移动机器人来完成粗重单调的厂内物流,实现自动化、省人化,有效助推了人力资源的合理配置。
 
低成本自动化:经济实用的精益智造推进路径

       值得一提的是,欧姆龙在自动化实施过程中,更注重成本与效益的平衡,并积极应用低成本自动化技术。

       低成本自动化强调在现有的生产设备和条件基础上,运用简单、经济的自动化技术和方法,对生产流程进行改进和优化。例如,在欧姆龙草津工厂,可以发现车间内有许多基于Karakuri(中文译为“低成本自动化”)原理的简易自动化装置,它们通常不需要使用传动装置、电力、传感器或气源。相反,只使用弹力、重力和杠杆原理,即能实现物料的自动传输、工位的精准切换,以及简单产品的组装、检测等操作。凭借这些巧妙设计,不仅大幅降低了设备的采购与维护成本,也显著提升了系统的稳定性和可靠性。
动图:欧姆龙草津工厂低成本自动化实践
 
       这种无需复杂技术与高昂成本的自动化装置,能快速部署于各类生产场景,有效提升生产效率,在降低劳动强度的同时,能够减少人为因素导致的产品质量偏差,为精益生产的持续推进,提供了一条经济实用的路径。

走进欧姆龙,领略精益智造之道

       当然,以上只是欧姆龙精益智造实践的部分成果。作为日本领先自动化控制与电子设备制造商,欧姆龙在数字化精益、人机协作及低成本自动化方面的实践和经验,非常值得制造企业深入研究、学习和借鉴。

       5月18日至25日,e-works将组织为期八天的日本精益制造考察。本次考察将走进欧姆龙,深入学习和领略其精益智造之道。

       同时,本次考察还将参观全球气动行业领军企业SMC、全球领先汽车空调供应商三电株式会社、日本精益咨询领域先驱JMAC(日本能率协会)、企业管理创新领先企业B-EN-G(毕恩吉)、全球注明EDA厂商Zuken(图研)、全球知名综合性企业集团三菱电机、TPS完美落地优秀企业AVEX株式会社、丰田精益生产落地代表企业KTC等,洞察日本精益制造推进策略,感悟“精益”背后的企业运作模式,学习日本企业的生产经营之道。

       欢迎报名加入e-works日本精益制造考察团
 
责任编辑:杨培
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