制造业自动化如何在行业的长期演进中闭合环路

2022年9月6日

在电脑上观察机械臂数据的人 — 自动化改善了整个制造过程，从工程到后期制作的连续循环中连接数据。

想象一下制造业的自动化是什么样子的。也许你会看到一个荒凉的灰色场景，活塞上下转动，传送带一遍又一遍地生产同样的产品。或者，它可能是威利·旺卡(Willy Wonka)五彩缤纷的巧克力工厂里鲁布·戈德伯格(Rube goldberg)式机器的想象，这些机器可以生产出无穷无尽的糖果。无论你想象出什么样的形象，自动化在制造业中的好处是普遍的:更高的效率，更高的生产率，人们执行增值任务以获得更好的业务结果。

什么是制造业自动化?

制造业自动化是指在生产操作中使用机器和软件使生产和业务流程自动化。自动化的目的是把肮脏、危险或枯燥的任务交给技术。自动化并不是要消灭人类;相反，它消除了重复性的任务，将人类的脑力转移到更有创造性、高附加值的任务上，从而实现业务增长。

正在看全息工厂数据的人 — 自动化处理重复性工作，将工人解放出来从事更具创造性、高价值的任务。

虽然自动化可能会分阶段进行，但最终的目标是自动化和改进整个操作，创建一个从工程到后期制作和维护，最终回到设计的连续信息之旅。这些连接的数据改进和优化了将虚拟设计转化为准备交付给客户的物理产品的整个过程。

制造业的自动化不仅仅是流水线上处理机械过程的机器人，尽管这是它的一部分。公司自动化生产和流程是为了:

消除竖井，增强信息流，连接每个人
提高吞吐量，同时提高已使用资本回报率(ROCE)
消除停机时间
减少错误和返工
解放人类从事增值和创造性的任务
创建一个封闭的数据循环，以获得充分的可见性和反馈
更加灵活
支持大规模定制
支持精益运营
节约资金，降低单位成本

制造业自动化简史“，

自从人类出现以来，他们就一直在发明各种方法，把体力劳动交给机器来更快、更有效地工作。一个恰当的例子:水车．制造业自动化时间表的一些亮点包括:

的工业革命在18世纪和19世纪引入了新的能源，如煤、石油、天然气和蒸汽。同时，新的高科技(在当时)设备出现了，如蒸汽机、珍妮纺纱机和缝纫机。

在1913年,亨利•福特介绍了组装线对汽车工业(这是他参观肉类加工厂高效工作流程时得到的想法)和移动传送带，它把汽车送到每个工位的工人那里，而不是反过来。突然，它只带走了90分钟制造一辆车而不是12小时。

制造商一开始不愿意这么做从蒸汽到电动机在20世纪初为他们的工厂提供动力，但一旦他们这样做了，他们的生产力就更高了。到20世纪20年代，制造商的产量增加了30%．

在20世纪50年代和60年代，自动化在美国取代了如此多的工人政府的口号“你不会用昨天的技能得到明天的工作。”机器人(PDF，第1页)进入工厂电子数据处理（电子数据处理)出现，并开始自动化业务流程和信息管理。

在过去，自动化是可以预测的。你建立了一个机械过程，遵循连续的步骤，最终得到了相同的结果。然后，一件疯狂的事情发生了:顾客开始有了发言权。他们想定制自己的车，选择自己的颜色。(福特有句名言，顾客可以订任何颜色的车，只要是黑色的。)

自动化已经取得了长足的进步，而人类是其中不可或缺的一部分，尽管长期以来人们一直担心他们会被完全取代。汽车是按订单定制的，由于灵活的制造和自动化，公司可以在同一条生产线上生产不同的车型。(甚至福特现在使用机器人和人工智能。)变化发生得很快，企业需要更加敏捷，以便能够快速反应，实现大规模定制，并适应不断变化的供应链。但仍有未解锁的潜力——向前发展，自动化将以数据为中心。

制造业自动化的好处

一个制造企业越是把控制权交给机器和软件，它就越能意识到自动化在制造中的好处。这些好处包括:

释放人们的能力。人是你们公司最大的资产。自动化普通的任务可以让员工转向更具创造性、高附加值的任务。释放这种能力意味着更多的创新力量，因为人类将转向新的角色，成为数据科学家、开发人员和工程师。

连接数据。当竖井被消除时，就会有一条连接数据的河流，简化整个制造流程和供应链。有了集中的信息，就有了知识的连续性。人们不再需要通过纸质记录和文件夹来获取他们需要的信息，浪费时间和金钱。

提供始终如一的产品质量。机器和技术被编程来执行可重复的任务，而且它们比人类同行做得更一致。机器不会感到无聊或疲劳。他们犯的错误更少，如果有的话。这种可靠性和可预测性支持遵从性，并向客户交付已知的产品。

支持精益生产。自动化简化了工作流程，减少了返工和浪费材料，创造了更精简的操作。

减少停机时间。机器可以24小时不停地工作，不像人类需要休息、食物，一天结束后还要回家。自动化还实现了预测性维护，从而降低了设备故障造成的中断风险。

增加安全。长期以来，制造业对生产工人来说一直是一项危险的工作。随着自动化的发展，机器人和机器可以处理更多的危险生产任务，从而降低事故率。

解决劳动力短缺问题。由于劳动力老龄化和退休以及缺乏新入职工人，制造业面临着持续的劳动力短缺，加快自动化来处理这些空缺的生产岗位可以缓解压力，同时企业可以为所需的高技能工作招聘人才。

持续优化运营。自动化产生了大量的见解，使人类能够做出数据驱动的决策来优化运营。技术还可以改进流程。百分之四十二世界各地的组织都在向人工智能和机器学习投入资金，这使得计算机能够利用自身的能力来识别模式，并不断提高自身的性能。

实现遵从性并降低风险。使用特定于行业的软件自动化业务流程可以确保符合制造监管机构的要求。

提高敏捷性。自动化生产流程的公司更能响应客户和市场需求，在面临颠覆时更灵活，也更有弹性。

所有这些好处的总和是多少?更高的生产力和效率，更有竞争力的市场地位，更好的底线。

创建从头到尾的闭环数据流

从历史上看，制造业一直是一个线性过程:构思、制造、销售。当产品交付时，信息是孤立的和不连接的，并且是死胡同。在此过程中，任何中断都会导致生产中断，需要人工干预，并经常导致浪费的返工。想想老式报纸印刷机的经典场景:如果一个组件表现不佳，整个运行就会被毁。

自动化的首要目标是将水平工作流程弯曲成一个闭环，在这个闭环中，数据被连接起来，并不断地从设计到工程到生产到客户，再回到设计。机器和软件生成的所有数据都是集中的，而不是孤立的，并且可以跨学科访问。但是真正的定义元素闭环制造是反馈:在生产结束时，信息可以逆流而上，以通知和改进下一个周期和成品的质量，从而实现自我优化的工作流程。

人们在办公室里看着电脑屏幕上的数据 — 闭环反馈将制造商与供应商和供应链中的其他利益相关者联系起来。

创建闭环数据流的好处包括:

更深入、可操作的见解
跨职能的合作
不断学习和提高
大规模定制
根据市场需求改变生产的能力
更好的竞争力、响应能力和敏捷性
更少的浪费
更好的产品beplay官网客服电话
更短的运行时间

闭环反馈从内部开始，但可以延伸到制造设施之外，在供应商中形成循环，以便工程师可以采购材料并检查定价，以做出最佳决策。这种连通性可以贯穿整个价值链，从设计到交付。闭环操作整合信息，这样每个人都有相同的视图，并在需要时访问不断更新的信息。

汇集多个数据源

自动化从多个来源生成大量数据，当数据连接并开放时，这些数据是最强大的。当企业连接、标准化和自动化他们的系统时，他们会聚合这些多个数据源。这将导致企业范围内的一致性并创建一致性。不同的人、不同的规程和不同的系统是同步的，从一个单一的信息源进行通信和协作，该信息源在整个操作过程中不断更新，以实现不间断的生命周期。

以下是受益于闭环系统的五个生命周期。他们都需要团结起来，利用自动化的力量，实现卓越的运营。

1.业务流程自动化

制造业的自动化不仅仅是给机器人编程来制造东西。它还包括简化运营公司的幕后工作流程。从采购订单到人力资源功能，业务流程自动化将手工功能转移到软件，从而释放容量，提高效率，并创建一致性。想想:人力资源自动化工资和调度，专注于招聘和保留。

业务流程自动化的好处包括:

连接不同的系统以提高特定进程的吞吐量
整合数据，以便多人可以使用相同的信息
自动提供可交付成果，以便下一个流程可以继续处理该任务。
识别重复工作以减少浪费和消除成本超支
更好的库存管理，支持准时生产

2.产品生命周期管理

设计、构建和分发产品曾经是一个封闭的、断断续续的过程，很难从设计到制作完成一个项目。但是有了自动化，产品生命周期管理是一个连续的旅程，数据无缝地从一个学科转移到下一个学科。集中式数据使参与产品生命周期(从设计和工程到制造和分发)不同阶段的每个人都能在企业范围内进行协作，并加快了产品上市的时间。

3.产品数据管理

产品数据管理(PDM)使设计和工程过程自动化，并使每个人都从一个集中的有组织的数据源工作。软件,比如Autodesk Vault，增加了工程、制造和扩展团队之间的协作。它跟踪设计和修订，并使内部和外部团队之间的协作更顺畅，更快的工作流程。

例如，如果一个工程师开发了一个产品的3D模型，那么这个数据集中就有大量的信息。这在从工程到制造再到生产和维护的过渡过程中通常会丢失。产品数据管理促进了信息的重用，而不是一遍又一遍地重新创建它，这是自动化的第一步。

人们看着电脑屏幕上的产品设计图像 — 集中式数据允许在产品生活方式的每个阶段进行协作，从设计到分销。

4.客户生命周期管理

就像数据具有优化内部运营的能力一样，它也可以为客户旅程做同样的事情。在客户生命周期的每个阶段(从接触到留存)利用数据，可以在每个接触点实现定制的、深思熟虑的交互。拥有一个收集数据的数字沟通渠道可以帮助你了解客户在购买过程中的位置，拥有客户界面，并创建客户亲密关系。

数字通信渠道(例如，聊天功能或自助门户)使您能够处理来自100个不同客户的100个不同的查询，并与每个客户建立亲密关系。这种自动化使您可以个性化客户生命周期，创建无摩擦的体验，建立忠诚度，并刺激增长。大流行之后，客户体验已成为制造业的重点。

5.技术生命周期管理

当您将生产设施和流程自动化时，为所投资的硬件和软件的生命周期创建路线图是至关重要的。换句话说:技术生命周期管理，这意味着从资产获取到资产处置。

对于资产收购，重要的是要看看你做什么，你为谁做，以及你使用的材料，以确定最适合你的运营的技术。例如，如果你正在制造跑车，你可能会使用碳纤维，因为它坚固而轻巧。但如果你生产的是消费级汽车，你很可能会使用钢铁和铝。不同的技术适用于不同的客户和不同的设计。为了做出明智的决定，可以问以下问题:

什么样的技术能让你在你的市场中处于最有利的位置，成为一个有竞争力的参与者?
你需要什么设备来处理这些材料?如果法规发生变化，出于可持续发展的原因，您需要更换材料，那么您的技术是否能够处理设计、生产方法或供应商的转换?
当新技术可用时，您有什么升级和处理旧技术的计划?

在自动化的闭环操作中，您可以更好地了解技术基础设施的功能，并了解如何最好地管理其生命周期。

3制造业自动化的挑战

虽然自动化在制造业中有很多好处，但企业应该预见到一些挑战和权衡。

1.经济可行性

制造业的自动化是一个具体问题具体分析的决定。公司需要权衡利弊，根据他们的具体需求来评估它在经济上是否可行，即使在技术上自动化是有意义的。例如，在劳动力成本较低的国家，制造商可能不会抓住在新技术和新机器上大举投资的机会。但如果劳动力成本增加，你被迫外包，在某种程度上，你需要自动化来保持工作在你的国家。

企业还需要考虑容易中断的供应链。如果你的船被困在世界另一个地方的港口，即使你有廉价的劳动力也无济于事。制造商需要考虑如何平衡在岸生产、近岸生产和劳动力成本，以确定是否需要以及何时需要自动化。

2.物流

自动化操作的螺母和螺栓可能会产生后勤挑战，需要适当的计划来避免。如果工作量太大，公司就会回避。首先，当你实现每个过程的自动化时，会有一个中断，因为你不能在飞行时更换轮子。你必须弄清楚一些事情，比如:

如何连接不同的数据流?
如何连接不同的项目和产品?beplay官网客服电话
我如何标准化不同系统和学科之间的数据交换?

自动化也会产生依赖性，这是它的美妙之处;连接的机器和程序之间开放的信息流创造了一个高功能的制造生态系统。但是当任务相互依赖时，流程中的一个小中断就可能导致系统范围的故障。

3.重组

虽然自动化会让你的生产线比以往任何时候都更快、更高效地运转，但这也意味着人类将被取代，你需要重组你的劳动力，让他们更有认知能力。你需要雇佣技术工人或投资upskilling你现在的员工。

自动化的一个好处是，工作场所技术对许多寻找在数字方面更先进的雇主的求职者具有吸引力。但在当今的劳动力市场上，找到顶尖人才可能很困难——事实上，可能有这么多210万年到2030年，制造业职位空缺。重组和提高现有员工的技能将是成功自动化的必要投资。

在电脑上查看设计和数据的人 — 在自动化设施和过程时，为新硬件和软件系统的生命周期构建路线图是很重要的。

自动化如何应用于制造业的例子

自动化的原则是坚定不移的，但这些原则的应用因行业和公司而异，这取决于具体的需求。这里有一些制造业自动化的例子。

GEA自动化自定义机器

成立于1881年，赫亚是世界领先的设备、系统和加工解决方案生产商之一，特别是在食品和饮料行业。虽然该公司提供一系列标准产品，但它也定制设计设备。beplay官网客服电话虽然每个订单对客户的需求可能是唯一的，但主要部件，如压缩机、泵和阀门，在每个机组上都是相同的。为了使用标准组件创建和定制配置，GEA使用Autodesk发明家自动化设计定制机器和库自动化工程任务和交付成果。该公司已经将工程时间缩短了80%，并且可以在几小时内完成新的设计，而不是几周。

ANDRITZ通过自动化数据管理减少错误

ANDRITZ是一家奥地利造纸厂设备制造商。但在将规划和设计流程数字化之前，该公司一直被堆积如山的文件所淹没。通过自动化的业务流程，ANDRITZ简化了工作流程，并通过使用Autodesk使信息、数据和设计在整个价值链上平等地可访问打造、Vault、和女子360．自动化数据管理减少了人工数据记录常见的错误，并将公司与供应商直接连接起来。

VisiConsult定制x射线

VisiConsult主要为航空工业制造工业x光机，但其客户群不断扩大，公司经常接到为各种行业定制x光设备的订单。为了创建无缝的设计-构建过程，VisiConsult利用自动化融合360管理和Fusion Lifecycle与客户互动，在使用任何原材料之前自动化产品生命周期管理、测试和模拟设计。

制造业自动化的未来是什么?

未来的现实是，全球人口正在稳步增长，预计到2050年将达到100亿，对商品的需求也随之增加。这意味着制造商必须通过更好更快地生产产品来满足这种需求。但与此同时，供应链薄弱，资源稀缺，劳动力储备正在萎缩。

虽然自动化不像现在一样是万能的，但是自动化的未来制造业将有助于纠正这些不平衡。但是，尽管技术将带来各种花哨的东西，自动化的核心目的将保持不变:处理重复的任务，利用数据的力量，释放人类的潜力，专注于产品创新等增值任务。

下面是自动化的未来。

智能自动化

随着系统之间的联系越来越紧密4.0行业成为常态，自动化将推动制造业进入高速运转。在当前的配置中，机器擅长处理重复和已知的任务。在未来，更强大的机器学习能力将使更加自主的操作能够预测不可预见的事件并预先纠正航向。

由此，汽车行业将走向智能自动化。这就会导致被称为hyperautomation在那里，每个业务流程都可以自动化是由于先进的软件和技术，自动化。这将带来一个更加自主的工厂，可以观察、分析并使用以下元素进行改进:

人工智能

人工智能将继续扩大其范围和把自动化提升到一个新的水平．通过实时数据监控，人工智能可以自动纠正和优化操作。在制造业，人工智能驱动的生成式设计将处理更多的产品开发。计算机将采用基本配置并探索不同的设计可能性，超出人类大脑的想象，以达到最佳解决方案。

机器学习

计算机被编程来执行动作。在未来，他们将能够分析自己的数据，并找出他们需要做什么来最大化性能。现在有一些迹象表明这一点，比如预测性维护。设备故障是制造过程中最大的干扰之一，可能会让制造商付出代价每小时53.2万美元．预测性维护试图遏制这些故障和停机时间，但它还没有自动设置，以发挥其全部潜力。随着工厂变得越来越智能，机器学习将变得更加强大，因为无处不在的传感器收集数据来优化工厂。

机器人过程自动化

机器人过程自动化(RPA)是一种能够监控和跟踪人类行为，并模拟和自动化这些相同任务的软件。

未来制造业中的人类

毫无疑问，随着自动化的加速，人类的角色正在发生变化。越来越多的工人正在从生产车间过渡到更多的认知领域。未来的工人将处理自动化设施的创造性编排，具有所有的复杂性和灵活性。但是，尽管离实际行动还有一段距离，人仍将是智能自动化的关键部分。

一些人认为，制造业自动化的未来是一个没有灯光的设施，机器和软件在没有人在场的情况下操作整个过程。确实有自动驾驶汽车和机器人似乎在负责的情况。但实际上，它将是高度智能自动化的结合cobots在美国，机器人可以在高度灵活的生产环境中与人类工人一起工作。这群人不是把任务交给别人，而是以新的方式与技术系统合作，这将把制造业的生产和效率提升到一个新的水平，并将改变世界，尽管这听起来可能有些夸张。