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深度探究:智能制造前沿趋势与实施策略!(1)
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wayaj 个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于:2017-10-12 07:56:18 楼主

 纵观整个制造业,制造模式正在发生变革,如图1,横坐标代表产品种类,下面的箭头代表客户的需求,沿箭头方向表示客户需求越来越分化,纵坐标代表每一种产品的产量,左边箭头代表需求,越往上需求越稳定。可以看出,制造业经历了从手工制造到大批量制造到大批量定制,再到今天的个性化制造,此图是很值得我们思考的,代表着制造模式的变化。

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wayaj 个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于:2017-10-12 08:01:04 1楼
 

图2 制造模式的

    

图3 制造业的数字化转型

    

    

德国工业4.0涵盖了很多技术,如自动化、机器人、系统集成、工业物联网、边缘计算、雾计算、云计算以及工业安全,还包括大数据分析、增材制造、仿真技术、增强现实技术等等。图5来自美国密西根大学金炯华教授的分享,可以看出美国人理解的智能制造也包括了智能的产品、智能的装备、智能的生产、智能的管理和智能的服务。智能制造是工业4.0的一个核心,企业应具有极具竞争力的产品,高度柔性化的工厂和运营,同时应带给社会可持续化的影响。

 

图5 德国工业4.0的核心要素(左)    智能制造是工业4.0的核心(右)

    美国人总结的实现智能制造的三个阶段:连接,柔性、自主,未来的企业将是一个自主化的企业。在推进智能制造过程中,我们认为工业软件站在了一个核心的位置。图6是处理订单的Y型结构,我们需要供应链管理系统、ERP系统(根据销售计划来制定采购和生产计划);右边代表产品,任何一个产品都要建立一个产品创新平台,从而建立准确的产品数据。这两者的交互则通过制造执行系统,所以制造执行系统是一个重要的枢纽。CPS(cyber physical systems),通过3C(Computing、Communication、Control)技术的有机融合与深度协作,打通自动化数据与IT数据,实现工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。最底层即是实时的智能工厂。

 

图6 工业软件是智能工厂的枢纽

    图7是智能电子工厂的实例。企业面临质量成本压力、产量不可预见性、生产设备管理与维护、流程与设备自动化的挑战。这里应用了很多新兴技术,如下:

  • 解析现有历史信息,变更记录,排程,维护事件等;

  •     基于云平台的制造执行、机器控制与数据分析:提供工厂片区级的可视度,分析可行的工具任务分配以及开始时间。基于来自传感器的实时数据,创造智慧调度;

  •     复杂生产系统的人机交互:在高科技的生产设施中,人机互动的直观操作与复杂的生产系统/工具的协调运行;

  •     保障互联生产设备的安全:保障生产设施与操作的安全可控,同时保障工人的安全。

图7 智能电子工厂

我们可以看到,各行各业都在思考如何实现工厂的智能化。最近去日本考察参观了三菱电机名古屋制作所,图8所示第一张图是二十年前的一条电磁阀全自动生产线,当时设计的生产节拍是5s一个电磁阀,三个工人,正常运转率是60%。这个生产线长35m,宽8m,设备占地面积太大,面积生产效率低(部分供给装置占大部分),由于部件切换等转化工艺流程时间过长,无法提高运转率。国内好多生产线都是这样的。之后,他们将其改造成了长9m,宽4.9m的回字形生产线,通过人与设备的融合,形成了高运转率、省空间、高品质的生产系统。

图8 三菱电机名古屋制作所:从自动化到智能化产线

    图9是对新旧两条生产线的对比。由此看出,日本企业在对自动化生产线改造时还是很精打细算的,节拍并不是越快越好,而是要保证生产线的高运转率和高可靠性。

图9 新老两条生产线的对比

 

  

 

图10 增强现实技术的应用



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