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未来工业的“智商”!

未来10年,第四次工业革命将步入“分散化”生产的新时代。“工业4.0”通过决定生产制造过程等的网络技术,实现智能制造,进行实时管理。
发布时间:2016-08-08 09:57        来源:        作者:

未来10年,第四次工业革命将步入“分散化”生产的新时代。“工业4.0”通过决定生产制造过程等的网络技术,实现智能制造,进行实时管理。智能制造中的生产设备具有感知、分析、决策、控制等功能,是先进制造技术、信息技术的集成和深度融合。智能生产过程中,传感器、智能诊断和管理系统通过网络互联,使得由程序控制上升到智能控制,从而制造工艺能够根据制造环境和制造过程的变化,进行实时优化,提升产品的质量和生产效率。

一、生产智能化

全球化分工使得各项生产要素加速流动,市场趋势变化和产品个性化需求对工厂的生产响应时间和柔性化生产能力提出了更高的要求。“工业4.0”时代,生产智能化通过基于信息化的机械、知识、管理和技能等多种要素的有机结合,从着手生产制造之前,就按照交货期、生产数量、优先级、工厂现有资源(人员、设备、物料)的有限生产能力,自动制订出科学的生产计划。从而,提高生产效率,实现生产成本的大幅下降,同时实现产品多样性、缩短新产品开发周期,从而最终实现工厂运营的全面优化变革。

传统制造业时代,材料、能源和信息是工厂生产的三个要素。传统制造业发展的历史,就是工厂利用材料、能源和信息进行物质生产的历史。材料、能源和信息领域的任何技术革命,必然导致生产方式的革命和生产力的飞跃发展。但是,随着移动互联网和云计算、大数据技术的发展,计算机到智能手机等移动终端的演进,越来越多功能强大的智能设备以无线方式实现了与互联网或设备之间的互联。由此衍生出物联网、服务互联网和数据网,推动着物理世界和信息世界以信息物理系统(CPS)的方式相融合。也可以说,是这种技术进步使得制造业领域实现了资源、信息、物品、设备和人的互通互联。

通过互通互联,云计算、大数据这些新的互联网技术,和以前的自动化的技术结合在一起,生产工序实现纵向系统上的融合,生产设备和设备之间,工人与设备之间的合作,把整个工厂内部的联结起来,形成信息物理系统,互相之间可以合作、可以响应,能够开展个性化的生产制造,可以调整产品的生产率,还可以调整利用资源的多少、大小,采用最节约资源的方式。

“工业4.0”时代,在智能工厂中,CRM(CustomerRelationshipManagement,客户关系管理)、PDM(ProductDataManagement,产品数据管理)、SCM(Supplychainmanagement,供应链管理)等软件管理系统可能都将互联。届时,接到顾客订单后的一瞬间,工厂就会立即自动地向原材料供应商采购原材料。原材料到货后,将被赋予数据,“这是给某某客户生产的某某产品的某某工艺中的原材料”,使“原材料”带有信息。带有信息的原材料也就意味着拥有自己的用途或目的地。如果,在生产过程中,当原材料一旦被错误配送到其他生产线,它就会通过与生产设备开展“对话”,返回属于自己的正确的生产线;如果,生产机器之间的原材料不够用,同样,生产机器也可以向订单系统进行“交涉”,来增加原材料数量;最终,即便是原材料嵌入到产品内之后,由于它还保存着路径流程信息,将会很容易实现追踪溯源。

二、设备智能化

在未来的智能工厂,每个生产环节清晰可见、高度透明,整个车间有序且高效地运转。“工业4.0”中,自动化设备在原有的控制功能基础上,附加一定新功能,就可以实现产品生命周期管理、安全性、可追踪性与节能性等智能化要求。这些为生产设备添加的新功能是指通过为生产线配置众多传感器,让设备具有感知能力,将所感知的信息通过无线网络传送到云计算数据中心,通过大数据分析决策进一步使得自动化设备具有自律管理的智能功能,从而实现设备智能化。

“工业4.0”中,在生产线、生产设备中配备的传感器,能够实时抓取数据,然后经过无线通信连接互联网,传输数据,对生产本身进行实时的监控。设备传感和控制层的数据与企业信息系统融合形成了信息物理系统(CPS),使得生产大数据传到云计算数据中心进行存储、分析,形成决策并反过来指导设备运转。设备的智能化直接决定了“工业4.0”所要求的智能生产水平。

三、能源管理智能化

近年来,环境和节能减排已成为制造业最重视的课题之一。许多制造业都已经开始应用信息技术,对生产能耗进行管理,以最具经济效益的方式,部署工业节能减排与综合利用的智能化系统架构,从资源、原材料、研发设计、生产制造到废弃物回收再利用处理,形成绿色产品生命周期管理的循环。

 四、供应链管理智能化

在传统的制造业生产模式中,无论是工厂还是供应商,都需要为制造业的零部件或原材料的库存付出一定的成本支出,由于供应商和工厂之间的信息不对称和非自动的信息交换,生产的模式只能采用按计划或按库存生产的模式,灵活性和效率受到了约束。

供应链管理(SCM)系统应运而生。它是随着20世纪90年代信息技术,特别是互联网的发展,在全球制造业出现企业经营集团化和国际化的形势下提出的新型管理模式。供应链管理是对由供应商、制造商、分销商直至最终顾客构成的供应链系统中的物流、信息流、资金流进行计划协调,控制和优化,旨在降低总成本的同时,提高服务水平的一种先进的管理模式。

“工业4.0”时代,复杂的制造系统在一定程度上也加速了产业组织结构的转型。传统的大型企业集团掌控的供应链主导型将向产业生态型演变,平台技术以及平台型企业将在产业生态中的展现出更多的作用。因此,企业竞争战略的重点将不再是做大规模,而将是智能化的供应链管理,在不断变化的动态环境中获得和保持动态的供需协调能力。

供应链管理智能化将统一工厂的零部件库存和供应商的生产流程,从而保证工厂的零部件库存的最小化,降低库存带来的风险,降低生产成本。供应链管理智能化要求企业间的信息采用基于事件驱动的方式交换信息,信息的交换是实时地,并且对方同样可以做出实时地反应,供应链上不同的企业的运作效率与在同一个企业中的运作一样敏捷,满足不断变化的需求的适应性。供应链管理智能化将为供应链上的企业带来更大的利益,供应链上各个企业的协同制造将为降低制造成本,物流成本,缩短制造周期,提供更好的服务提供有力的保障。

实现上述四个智能化体现了“工业4.0”的宏大愿景。“工业4.0”认为实现上述四个智能化其实是一个简单的概念:将大量的有关人、信息管理系统、自动化生产设备等物体融入到信息物理系统(CPS)中,在制造系统中,利用产生的数据为企业服务,协同企业的生产和运营。

此外,“工业4.0”时代可能还会实现更多高级功能。例如:设备智能化使得设备可以自律性地察觉维护时期,生产智能化使得管理人员对生产状况的远程监管、操作以及管理,供应链管理智能化使得资源分配的最优化…

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