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什么是离散制造?

时间:2019-09-23来源: 麥總mcrazy 智造商

导语:在工业制造领域,我们经常会使用“离散”和“过程”这样的词来描述各类行业应用,比如:食品饮料的加工、石油天然气...等行业常被称为是过程行业,而像汽车、家用电器、消费电子...等产品的制造,则一般被称为是离散的。那么,“离散”和“过程”之间的差别在哪里呢?我们应该如何区分它们呢?

在工业制造领域,我们经常会使用“离散”和“过程”这样的词来描述各类行业应用,比如:食品饮料的加工、石油天然气...等行业常被称为是过程行业,而像汽车、家用电器、消费电子...等产品的制造,则一般被称为是离散的。

那么,“离散”和“过程”之间的差别在哪里呢?我们应该如何区分它们呢?

离散制造.png 

PicSource:techtarget.com

本期,咱们就先来聊聊“离散制造”。

首先,我们知道,离散其实是一个数学概念,是相对连续而言的,指的是分散开来、不存在中间值的变量,比如:Bool型或某些事件状态的变量..等。而如果拿这个数学名词用来形容某类行业或应用,那么通常表示其产品制造或加工的流程是非连续、间断性的。同时,离散制造其实还有一个十分有趣的特征,就是它的产品往往都是可以用数量(件数)来统计的。

比如,我们可以先来看一下手机的制造过程。

手机的制造过程.png 

PicSource:ifixit

一般来说,手机的制成会需要这样一些部件,包括:塑料或金属外壳,LCD屏幕(触摸屏或仅仅是一台显示器),主板,电池,按键和键盘...等等。这些部件往往是由不同的生产线、不同的设备、不同的工厂制造出来的。当这些零件经过不同的流程制造完成后,它们会被运送到一条整机组装生产线,从手机外壳开始,经过屏幕、主板、电池、存储卡...等部件的安装,最终完成手机产品的制造。

不难看出,手机组装的过程是非连续、间断性的,并且经过上述工序步骤后最终制成的产品,也就是手机,是可以用件数(台或支)去量化的。所以,从这个意义上说,手机的制造过程就是离散的。

 汽车制造.png

PicSource:PorscheLeipzigGmbH

再比如,汽车制造,尤其是乘用车的制造,是需要经过冲压、焊接、涂装和总装这四大工艺环节才能完成的,并且每一个环节也都是由很多个相互之间非连续的工序步骤所组成的,例如:总装就包含了车门、车灯、内饰、仪表盘、座椅...等部件的安装;而从产线上生产出来的产品,也就是汽车,也是可以用件数(辆)去统计并量化的。因此,汽车制造也是一个很典型的离散制造领域。

 产线.png

PicSource:MatrixTechnologies

离散制造有一个很明显的特点,就是其过程基本上是可以随时启动和停止的。这一方面是指,过程停止时对于产线的影响比较有限且可控;另一方面是说,其停止以后过程的再恢复也相对比较容易些。

外壳加工.png 

PicSource:Apple

拿上面手机行业中外壳加工的例子来说,假设某工厂目前的工艺可以每小时生产1千件纯色或5百件彩色的手机外壳,每次产品规格的调整需要1个小时,现在它需要完成5万件不同颜色手机外壳的生产,订单包括不锈钢、黑、白、金和彩色各1万件,那么其完成此批订单所需的时长则为64个小时。若不考虑产线意外停机,在每天只有一班、每班工作8小时、且没有周末的情况下,需要8天时间完成该订单;若是每天3班连续生产,则只需要不到3个工作日的时间就可以完成这批订单了。而如果在生产过程中遇有意外停产的情况,那么一般对于企业来说,其损失基本上就是延误的工时和期间消耗的人工和物料,通常不会有很多过程行业出现的那些高危、高风险的状况。

而除了上述这些组装类的产品制造流程,很多物料加工类的应用,比如:金属成型、木工家具、玻璃制品、以及上述汽车和手机行业的零配件制造...等等,其实也都属于是离散的。

工业制造体系.png 

PicSource:GerhardSchubert

值得注意的是,在当今的工业制造体系中,很多行业的离散和过程应用其实是混合存在的。

比如:在食品饮料行业只有在后续产品充填和包装的环节才属于是离散应用,玻璃加工也只有到了材料切割、成型、码垛...的阶段才算是离散的,而它们前道的物料制成过程其实都是过程应用;

离散应用.png 

PicSource:RockwellAutomation

另外,即使制造过程总体上也是离散的,并且最终制成的产品是可以按件计数的,但具体到某些工艺环节,却也有可能是过程应用,例如:轮胎制造过程中的压延、裁断、成型...主要是离散和传动应用,但之后的硫化则主要是过程应用。


离散和过程之间的区别,看上去是个老生常谈的话题,但个人觉得,从制造业当前的发展趋势看,它仍然是非常值得我们重点关注的,因为在IT/OT融合的大背景下,它的影响其实已经不仅限于是自动化架构与控制策略的层面了,还将涉及到流程体系和信息模型...等方面的差异,这会在很大程度上决定各行业在信息化、智能化过程中将会以什么样的方式和方法去运用各类新出现的技术手段,比如:物联网、数字孪生、虚拟现实、人工智能...等等。



标签: 运动控制

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