日本制造常常給人以質(zhì)量可靠、做工精細(xì)、經(jīng)久耐用的印象。自19世紀(jì)以來，日本工業(yè)經(jīng)過200多年的發(fā)展，不斷融入創(chuàng)新的管理理念、先進的科學(xué)技術(shù)，奮力追趕并居于世界制造舞臺的前列。

相比于美國、德國等工業(yè)強國，日本工業(yè)制造偏重于高端制造業(yè)和精密制造領(lǐng)域，汽車及零配件、機床、機器人和電子電器已成為日本工業(yè)制造四大支柱產(chǎn)業(yè)，尤其在數(shù)控精密機床和機器人制造上獨樹一幟。日本機床品牌眾多、技術(shù)最高，利潤也是最高，其中大部分機床巨頭有近百年甚至超過百年的歷史。

當(dāng)前，智能制造熱潮席卷全球，日本企業(yè)已在其智能工廠的實踐中邁出了一大步。為了探索日本制造基業(yè)常青的奧秘，讓更多的國內(nèi)企業(yè)深入感受和領(lǐng)略日本工業(yè)制造的真諦，2018年6月17日-6月23日，e-works特組織了第三屆日本智能工廠考察，與十多位國內(nèi)企業(yè)家一同深度探訪了川崎重工明石工廠和神戶機器人展廳、三菱電機可兒工廠和名古屋制作所、山崎馬扎克大口工廠、豐田汽車總裝車間、牧野機床勝山工廠、FANUC總部和機器人工廠，感受這些裝備制造巨頭在新時代下的工業(yè)變革、制造創(chuàng)新。本文結(jié)合考察中的所見所聞以及考察團成員的感言，對此次考察的收獲與感悟進行總結(jié)。

01、行業(yè)專注、扎根制造

這次考察的日本企業(yè)，無一不是經(jīng)過了數(shù)十年的發(fā)展，甚至走過數(shù)百年的風(fēng)雨，然而，經(jīng)過漫長的歲月，仍然堅守在自身的優(yōu)勢領(lǐng)域，發(fā)展壯大成為行業(yè)佼佼者。這些企業(yè)在發(fā)展中，不斷吸納最新的技術(shù)服務(wù)于自己的產(chǎn)品，并不斷擴展產(chǎn)品的外延為客戶提供新的服務(wù)，實現(xiàn)基業(yè)常青。現(xiàn)在，他們又利用新興的物聯(lián)網(wǎng)、傳感器、機器視覺、人工智能技術(shù)，使產(chǎn)品越來越智能化，并圍繞產(chǎn)品提供延伸的解決方案，繼續(xù)走在行業(yè)的前列。

川崎重工開發(fā)的協(xié)作機器人可在一人的空間里與人協(xié)作，非常靈活；牧野機床利用IoT技術(shù)自主研發(fā)ProNETConneX系統(tǒng)，幫助客戶最小化停機時間，延長設(shè)備壽命；

牧野機床ProNETConneX系統(tǒng)

FANUC基于IoT技術(shù)的零宕機（ZDT）功能，在服務(wù)器上集中管理機器人的作業(yè)信息，通過移動終端對產(chǎn)品進行遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障預(yù)警等，實現(xiàn)零停機，提高機器人的運作率；

FANUC基于物聯(lián)網(wǎng)的零宕機（ZDT）服務(wù)

Mazak iSMART Factory解決方案，實現(xiàn)設(shè)備互聯(lián)，通過IoT技術(shù)采集設(shè)備運轉(zhuǎn)的大數(shù)據(jù)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程可視化，提高設(shè)備的OEE。

Mazak iSMART Factory解決方案

02、柔性化制造單元

源于扎實的數(shù)字化基礎(chǔ)

柔性化制造單元在日本企業(yè)得到廣泛應(yīng)用，以適應(yīng)多品種不同批量的制造需求。

在MAZAK，我們看到由加工中心、物流導(dǎo)軌、上下料機器人、自動化工裝輸送線組成的柔性自動化產(chǎn)線，自動完成零件的機加工過程，實現(xiàn)了720小時無人值守，諾大的車間里，只看到機器人忙碌的身影和物流車在軌道上回來穿梭，卻很少看到工人的作業(yè)；

牧野機床通過由兩臺大型臥式加工中心、自動化去毛刺、清洗設(shè)備以及物流導(dǎo)軌組成的柔性制造系統(tǒng)（FMS），高效完成大型鑄件的精密加工；FANUC的機加工工廠里由一組機器人、加工中心、在線檢測裝備、物流裝備組成的獨立單元完成部分工序的制造或裝配，機器人負(fù)責(zé)上下料、物料定位、物料轉(zhuǎn)運，并且實現(xiàn)了機器間的對話以完成單元內(nèi)各工序。

馬扎克大口工廠的FMS產(chǎn)線

而上述柔性自動化單元的背后實際上是扎實的數(shù)字化基礎(chǔ)。首先是三維模型貫穿于設(shè)計、制造環(huán)節(jié)。在牧野機床，鑄件毛坯在加工前通過三維掃描儀拍照識別、與設(shè)計模型比對，自動生成加工參數(shù)，實現(xiàn)全自動的加工過程；

在FANUC，通過機器視覺識別毛坯，加工中心自動調(diào)用加工程序完成作業(yè)；在MAZAK，柔性制造單元可以根據(jù)加工要求從刀具庫中自動調(diào)出刀具。其次是二維碼的大量應(yīng)用，實現(xiàn)了以二維碼為載體的制造過程和物流的自動化，MAZAK鈑金件上的二維碼承載加工參數(shù)、圖紙信息，工人可根據(jù)二維碼調(diào)出工藝。再一點就是模塊化基礎(chǔ)，F(xiàn)ANUC的數(shù)控系統(tǒng)、機器人本體和智能裝備都強調(diào)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，形成了完整的產(chǎn)品譜系，正是由于有了這樣的基礎(chǔ)，才有適合于不同譜系的制具，才有可能實現(xiàn)加工過程100%的自動化。

牧野機床的大型鑄件精加工FMS

03、注重前沿技術(shù)的研究

應(yīng)用取得實效

一周多日本工廠的走訪發(fā)現(xiàn)，傳感器、機器視覺、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)已作為成熟技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。

三菱電機制造過程中機器視覺的應(yīng)用

MAZAK iSMART Factory解決方案里充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)，實現(xiàn)對全球工廠設(shè)備的實時監(jiān)控；FANUC推出的零宕機服務(wù)以及牧野機床的ProNETConneX系統(tǒng)，都是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對所有的機器人或機床設(shè)備進行遠(yuǎn)程監(jiān)控，通過收集和分析運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)預(yù)測性的維修維護，減少非計劃性停機時間，從過去的事后維修轉(zhuǎn)變?yōu)槭虑邦A(yù)防。

三菱電機的工具防錯

三菱電機的智能工廠“e-F@ctory解決方案實現(xiàn)了利用IoT技術(shù)采集生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，利用邊緣計算技術(shù)加快數(shù)據(jù)處理與反饋，提高設(shè)備保養(yǎng)等業(yè)務(wù)的實時性能力。此外，對于新技術(shù)的研究也非常重要，三菱電機專門設(shè)置了前沿技術(shù)的研究部門，參與到新產(chǎn)品的設(shè)計中，推動產(chǎn)品與工藝創(chuàng)新。

04、不一味追求無人工廠

強調(diào)人機協(xié)作、人機共融

這次考察還發(fā)現(xiàn)，日本企業(yè)在產(chǎn)線設(shè)計與改造方面，注重成本與效率的平衡，對于新產(chǎn)品，在產(chǎn)品設(shè)計的同時就著手產(chǎn)線的改造規(guī)劃，一次建成，減少重復(fù)投資，對于老產(chǎn)品的產(chǎn)線則是結(jié)合精益思想，從細(xì)節(jié)上一點一點優(yōu)化。在新產(chǎn)品研發(fā)階段，充分考慮自動化需求，三菱電機的伺服電機工廠利用定子結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)計專利，實現(xiàn)了定子自動繞線，既提高繞線的效率又保持質(zhì)量的穩(wěn)定性。

此外，有選擇地實現(xiàn)自動化也是成本與效率平衡的體現(xiàn)。雖然機加工工藝的自動化率可以高達100%，但在裝配環(huán)節(jié)，由于多品種小批量、可能涉及到線纜等柔性配件的安裝等因素，無法實現(xiàn)自動化，需要在自動化裝配與手工裝配中取得平衡。三菱電機的經(jīng)驗是結(jié)合產(chǎn)品產(chǎn)量、技術(shù)可行性以及投入產(chǎn)出比等因素有選擇的使用自動化。

可兒工廠將生產(chǎn)線單元化，生產(chǎn)單元劃分為三類：全自動、半自動、純手工組裝多種模式的產(chǎn)線，每一單元完成一部分組裝，每一單元可組裝20種以上的不同產(chǎn)品，不同生產(chǎn)單元的組合可以最優(yōu)化的生產(chǎn)方案滿足不同批量、不同產(chǎn)品的生產(chǎn)需求，還能達到均衡生產(chǎn)的作用。

川崎重工明石工廠采用一個流+單元生產(chǎn)+混流生產(chǎn)的模式，采用分段式的裝配單元也有異曲同工之妙，通過自動物流裝備搬運物料，人工裝配，一天可完成40多臺機器人，一條產(chǎn)線可生產(chǎn)上千種型號的機器人。

05、質(zhì)量至高無上

日本產(chǎn)品，不管是工業(yè)產(chǎn)品還是日用消費品向來廣受青睞。而產(chǎn)品高質(zhì)量的背后，是質(zhì)量管理的理念和質(zhì)量保證的手段，新興技術(shù)的應(yīng)用進一步幫助企業(yè)提升質(zhì)量管理效率。牧野機床基于質(zhì)量第一的理念，在產(chǎn)品開發(fā)上工程師專注于產(chǎn)品質(zhì)量不妥協(xié)，在制造過程上合理利用自動化技術(shù)保證質(zhì)量穩(wěn)定性。

FANUC強調(diào)產(chǎn)品可靠性，專門建成了產(chǎn)品可靠性實驗室，采用專業(yè)的手段進行各種復(fù)雜、惡劣條件下的對產(chǎn)品進行極限測試，保障產(chǎn)品的高可靠性。MAZAK實現(xiàn)了制造精度的自動化檢測，并將制造過程的工序與工人代碼綁定，如機床出現(xiàn)問題，可以追蹤到操作工人。

FANUC的電波暗室，用于產(chǎn)品在電磁環(huán)境中正常運行且不對周圍其他設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾的試驗

三菱電機的“e-F@ctory解決方案”的應(yīng)用，實現(xiàn)了質(zhì)量信息和錯誤信息的可視化，利用標(biāo)準(zhǔn)上下限對比方式迅速發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，通過計算加快問題的分析與處理，防止質(zhì)量問題進一步擴散。

06、綠色制造，與自然融合

也許是土地資源和自然資源匱乏的原因，日本人非常珍惜每一寸土地的利用，街道兩邊每家每戶，不管門前面積有多微小，都一定會放上一兩盆植物裝點。日本的制造業(yè)企業(yè)同樣也注重對周圍環(huán)境的保護與保持和諧，F(xiàn)ANUC和牧野機床勝山工廠坐落在富士山腳下，自然地融入到森林中；

FANUC明黃色的廠房在樹林中格外顯眼

MAZAK大口工廠隱身于鄉(xiāng)村，脫去裝備制造業(yè)沉重的外在形象，與周圍的稻田和諧共處。杜絕空間浪費，車間里的空間盡量利用，MAZAK在產(chǎn)線上方架設(shè)刀具運輸?shù)能壍?，川崎重工的裝配工位四周布滿整潔有序的工具“收納”架，既節(jié)約空間，又方便取放。機床制造企業(yè)存在大量的機械加工，會大量使用切削液和產(chǎn)生廢液，為了不增加自然環(huán)境的負(fù)擔(dān)，牧野機床、MAZAK都采用了切削廢液回收、處理、循環(huán)利用的系統(tǒng)。

當(dāng)前，國家正在大力推進智能制造，推出不少政策促進國內(nèi)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級、提質(zhì)增效，然而，智能制造的推進不能盲目，需要開放視野，走出去，多學(xué)習(xí)與借鑒國外的先進經(jīng)驗，冷靜、理性地推進建設(shè)，避免盲目投資，達到預(yù)期效果。