深度丨解讀智能制造的主線——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制造業的復興。在工業4.0、工業互聯網、物聯網、云計算等熱潮下,全球眾多優秀制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,智能生產是智能制造的主線,而智能工廠是智能生產的主要載體。隨著新一代人工智能的應用,今后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。
智能工廠是實現智能制造的重要載體,主要通過構建智能化生產系統、網絡化分布生產設施,實現生產過程的智能化。智能工廠已經具有了自主能力,可采集、分析、判斷、規劃;通過整體可視技術進行推理預測,利用仿真及多媒體技術,將實境擴增展示設計與制造過程。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。
人,指制造產品的人員;
機,制造產品所用的設備;
料,指制造產品所使用的原材料;
法,指制造產品所使用的方法;
環,指產品制造過程中所處的環境。
而智能生產就是以智能工廠為核心,將人、機、法、料、環連接起來,多維度融合的過程。
在智能工廠的體系架構中,質量管理的五要素也相應的發生變化,因為在未來智能工廠中,人類、機器和資源能夠互相通信。智能產品“知道”它們如何被制造出來的細節,也知道它們的用途。
2.智能工廠的主要建設模式
由于各個行業生產流程不同,加上各個行業智能化情況不同,智能工廠有以下幾個不同的建設模式。
第一種模式是從生產過程數字化到智能工廠。企業發展智能制造的內在動力在于產品品質可控,側重從生產數字化建設起步,基于品控需求從產品末端控制向全流程控制轉變。
第二種模式是從智能制造生產單元(裝備和產品)到智能工廠。企業發展智能制造的核心目的是拓展產品價值空間,側重從單臺設備自動化和產品智能化入手,基于生產效率和產品效能的提升實現價值增長。
第三種模式是從個性化定制到互聯工廠。企業發展智能制造的重點在于充分滿足消費者多元化需求的同時實現規模經濟生產,側重通過互聯網平臺開展大規模個性定制模式創新。
3.智能工廠發展重點環節
人機交互
未來各類交互方式都會進行深度融合,使智能設備會更加自然地與人類生物反應及處理過程同步,包括思維過程、動覺,甚至一個人的文化偏好等,這個領域充滿著各種各樣新奇的可能性。
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于生產制造領域。在生產過程中,智能制造系統可獨立承擔分析、判斷、決策等任務,突出人在制造系統中的核心地位,同時在工業機器人、agv運輸車等智能設備配合下,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。
云制造
云制造即制造企業將先進的信息技術、制造技術以及新興物聯網技術等交叉融合,工廠產能、工藝等數據都集中于云平臺,制造商可在云端進行大數據分析與客戶關系管理,發揮企業最佳效能。
云制造作為一種初生的概念,其未來具有巨大的發展空間。但云制造的未來發展仍面臨著眾多關鍵技術的挑戰,除了對于云計算、物聯網、高性能計算、嵌入式系統等技術的綜合集成,基于知識的制 造資源云端化、制造云管理引擎、云制造應用協同、云制造可視化與用戶界面等技術均是未來需要攻克的重要技術。
建設智能工廠無疑是制造企業轉型升級的重要方式,同時應圍繞企業的中長期發展戰略,根據自身產品、工藝、設備和訂單的特點,合理規劃智能工廠的建設藍圖。在推進規范化、標準化的基礎上,從最緊迫需要解決的問題入手,務實推進智能工廠的建設。