隨著工業4.0、工業互聯網、物聯網、雲計算、大數據、社交網路、智能化設備、機器社區等新一輪產業變革和技術革命的快速興起,現代工業信息化發展已邁入建設智能工廠的歷史新階段。

為了緊抓這一發展機遇,在國家部署實施製造強國戰略佈局的背景下,企業加快推進信息技術與工業技術不斷融合,一系列新模式、新業態、新特徵日益凸顯。我國在航空、航天、船舶、汽車、家電、軌道交通、食品飲料、製藥、裝備製造、家居等各行各業對生產和裝配線進行自動化、智能化改造,以及建立全新的智能工廠的需求十分旺盛,當前湧現出成都數字化工廠、海爾、美的等智能工廠建設的樣板。

究竟何謂智能工廠?智能工廠具有以下六個顯著特徵:

一、設備互聯

能夠實現設備與設備互聯(M2M),通過與設備控制系統集成,以及外接感測器等方式,由SCADA(數據採集與監控系統)實時採集設備的狀態,生產完工的信息、質量信息,並通過應用RFID(無線射頻技術)、條碼(一維和二維)等技術,實現生產過程的可追溯。

二、廣泛應用工業軟體

廣泛應用MES(製造執行系統)、APS(先進生產排程)、能源管理、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,進行設備和產線佈局、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。

三、充分結合精益生產理念

充分體現工業工程和精益生產的理念,能夠實現按訂單驅動,拉動式生產,盡量減少在製品庫存,消除浪費。推進智能工廠建設要充分結合企業產品和工藝特點。在研發階段也需要大力推進標準化、模塊化和系列化,奠定推進精益生產的基礎。

四、實現柔性自動化

結合企業的產品和生產特點,持續提升生產、檢測和工廠物流的自動化程度。產品品種少、生產批量大的企業可以實現高度自動化,乃至建立黑燈工廠;小批量、多品種的企業則應當注重少人化、人機結合,不要盲目推進自動化,應當特別注重建立智能製造單元。

工廠的自動化生產線和裝配線應當適當考慮冗餘,避免由於關鍵設備故障而停線;同時,應當充分考慮如何快速換模,能夠適應多品種的混線生產。物流自動化對於實現智能工廠至關重要,企業可以通過AGV、行架式機械手、懸掛式輸送鏈等物流設備實現工序之間的物料傳遞,並配置物料超市,盡量將物料配送到線邊。質量檢測的自動化也非常重要,機器視覺在智能工廠的應用將會越來越廣泛。此外,還需要仔細考慮如何使用助力設備,減輕工人勞動強度。

五、注重環境友好,實現綠色製造

能夠及時採集設備和產線的能源消耗,實現能源高效利用。在危險和存在污染的環節,優先用機器人替代人工,能夠實現廢料的回收和再利用。

六、可以實現實時洞察

從生產排產指令的下達到完工信息的反饋,實現閉環。通過建立生產指揮系統,實時洞察工廠的生產、質量、能耗和設備狀態信息,避免非計劃性停機。通過建立工廠的Digital Twin(數字映射),方便地洞察生產現場的狀態,輔助各級管理人員做出正確決策。

僅有自動化生產線和工業機器人的工廠,還不能稱為智能工廠。智能工廠不僅生產過程應實現自動化、透明化、可視化、精益化,而且,在產品檢測、質量檢驗和分析、生產物流等環節也應當與生產過程實現閉環集成。一個工廠的多個車間之間也要實現信息共享、準時配送和協同作業。

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