智能製造的主線——智能生產(工廠/車間數字化)
近年來,全球各主要經濟體都在大力推進位造業的復興。在工業4.0、工業互聯網、物聯網、雲計算等熱潮下,全球眾多優秀製造企業都開展了智能工廠建設實踐。
據中國工程院院長周濟介紹,智能生產是智能製造的主線,而智能工廠是智能生產的主要載體。隨著新一代人工智慧的應用,今後20年,中國企業將要向自學習、自適應、自控制的新一代智能工廠進軍。新一代人工智慧技術和先進位造技術的融合,將使得生產線、車間、工廠發生革命性大變革,提升到歷史性的新高度,將從根本上提高製造業質量、效率和企業競爭力。在今後相當一段時間裡面,生產線、車間,工廠的智能升級將成為推進智能製造的一個主要戰場。一、智能工廠的內涵及建設重點 智能工廠是實現智能製造的重要載體,主要通過構建智能化生產系統、網路化分布生產設施,實現生產過程的智能化。智能工廠已經具有了自主能力,可採集、分析、判斷、規劃;通過整體可視技術進行推理預測,利用模擬及多媒體技術,將實境擴增展示設計與製造過程。系統中各組成部分可自行組成最佳系統結構,具備協調、重組及擴充特性。已系統具備了自我學習、自行維護能力。因此,智能工廠實現了人與機器的相互協調合作,其本質是人機交互。智能生產的側重點在於將人機互動、3D列印等先進技術應用於整個工業生產過程,並對整個生產流程進行監控、數據採集,便於進行數據分析,從而形成高度靈活、個性化、網路化的產業鏈。
1、3D列印 3D列印是一項顛覆性的創新技術,被美國自然科學基金會稱為20世紀最重要的製造技術創新。製造業的全流程都可以引入3D列印,起到節約成本、加快進度、減少材料浪費等效果。在設計環節,藉助3D列印技術,設計師能夠獲得更大的自由度和創意空間,可以專註於產品形態創意和功能創新,而不必考慮形狀複雜度的影響,因為3D列印幾乎可以完成任何形狀的物品構建。在生產環節,3D列印可以直接從數字化模型生成零部件,不需要專門的模具製作等工序,既節約了成本,又能加快產品上市。此外,傳統製造工藝在鑄造、拋光和組裝部件的過程中通常會產生廢料,而相同部件使用3D列印則可以一次性成形,基本不會產生廢料。在分銷環節,3D列印可能會挑戰現有的物流分銷網路。未來,零部件不再需要從原廠家採購和運輸,而是從製造商的在線資料庫中下載3D列印模型文件,然後在本地快速列印出來,由此可能導致遍布全球的零部件倉儲與配送體系失去存在的意義。圖表:2008-2015年全球3D列印設備出貨量增長情況
3D 列印已經形成了一條完整的產業鏈。產業鏈的每個環節都聚集了一批領先企業。全球範圍來看,以Stratasys、3D Systems為代表的設備企業在產業鏈中佔據了主導作用,且這些設備企業通常能夠提供材料和列印服務業務,如具有較強的話語權。
圖表:2015年全球工業級/專業級3D列印設備出貨量TOP5企業人與機器的信息交換方式隨著技術融合步伐的加快向更高層次邁進,新型人機交互方式被逐漸應用於生產製造領域。具體表現在智能交互設備柔性化和智能交互設備工業領域應用這兩個方面。在生產過程中,智能製造系統可獨立承擔分析、判斷、決策等任務,突出人在製造系統中的核心地位,同時在工業機器人、無軌agv等智能設備配合下,更好發揮人的潛能。機器智能和人的智能真正地集成在一起,互相配合,相得益彰。本質是人機一體化。
4、工業軟體
智能工廠的建設離不開工業軟體的廣泛應用。工業軟體包括基礎和應用軟體兩大類,其中系統、中間件、嵌入式屬於基礎技術範圍,並不與特定工業管理流程和工藝流程緊密相關,以下提到的工業軟體主要指應用軟體,包括運營管理類、生產管理類和研發設計類軟體等。 在《中國製造2025》的大背景下,工業企業轉變發展模式、加快兩化融合成為大勢所趨,工業軟體以及信息化服務的需求仍將繼續增加,中國繼續保持著全球工業軟體市場增長生力軍的地位。 具體來看,2016年我國工業軟體行業中產品研發類如CAD、CAE、CAM、CAPP等佔比約為8.3%,信息管理類如ERP、CRM、HRM等,佔比約為15.5%;生產控制類如MES、PCS、PLC等佔比約為13.2%;其餘63%均為嵌入式軟體開發。 分區域來看,華北、華東是工業軟體應用最多的區域,合計佔到全國一半左右,具體到省市來看,北京、上海、廣東、江蘇是工業軟體實力雄厚的區域,約佔中國工業軟體市場規模的一半以上。廣泛應用MES(製造執行系統)、APS(先進生產排程)、PLM(產品生命周期管理) 、ERP(企業資源計劃)、質量管理等工業軟體,實現生產現場的可視化和透明化。在新建工廠時,可以通過數字化工廠模擬軟體,進行設備和產線布局、工廠物流、人機工程等模擬,確保工廠結構合理。在推進數字化轉型的過程中,必須確保工廠的數據安全和設備和自動化系統安全。在通過專業檢測設備檢出次品時,不僅要能夠自動與合格品分流,而且能夠通過SPC(統計過程式控制制)等軟體,分析出現質量問題的原因。
積夢智能自主研發的智能工廠平台(JIMP)致力於通過大數據解決工業製造中的設備監控、設備效率、質量管控、流程優化、人員效率等生產過程中的問題。通過自研的硬體系統解決人、設備和物料之間的關聯,通過數字工廠模型和大數據模型給客戶解決生產問題,讓管理者可以通過數據進行方向決策,讓技術人可以通過數據解決生產問題,讓工人可以通過數據提升工作效率,以數據驅動生產。5、雲製造雲製造即製造企業將先進的信息技術、製造技術以及新興物聯網技術等交叉融合,工廠產能、工藝等數據都集中於雲平台,製造商可在雲端進行大數據分析與客戶關係管理,發揮企業最佳效能。
註:文章數據來源於互聯網周刊、中投顧問、賽瑞研究等,轉載自先進位造業,積夢智能編輯整理報道。
文章轉載自公眾號:進位造業 作者:弓廠張
推薦閱讀: