如何构建数字化工厂:智能制造与工业互联网的联系
发表时间:2024-08-13 10:48:56
文章作者:小编
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从德国的“工业4.0”、美国的“先进制造伙伴战略”到英国的“高价值战略”,工业互联网已成为主要工业国家抢占国际制造业竞争的制高点。作为当前产业变革的核心驱动和战略焦点,智能制造与工业互联网有着紧密的联系。
工业互联网与工业4.0从表面论述看各有侧重,一个侧重工业制造,一个侧重工业服务,但究其本质都是实现智能制造与智能服务,具体就是个性化定制,服务延伸化。
制造企业要在这个复杂系统中可持续地盈利,就必须采用各种新思维、新技术、新模式。转型大规模定制与个性化生产方式,引入工业物联、大数据、云计算及人工智能等以迎接新时代的到来。
工业4.0是以智能制造为主导的第四次工业革命,旨在通过充分利用信息通信技术和网络空间虚拟系统,信息物理系统(CPS)相结合的手段,将制造业向智能化转型。基于信息物理系统CPS、物联网IoT和互联服务IoTs产生的大数据流(即工业大数据)的采集与分析,云计算形成个性化或私人订制的智能生产。主要体现在四个方面:1、智能工厂。2、智能制造。3、智能供应链。4、智能服务。
当前全球工业市场正面临着巨大的变革:更新周期缩短、差异不断变大、产品个性化突出、向服务化延伸,构建的兼具个性化和数字化的产品与服务生产模式,突破了传统的行业界限,催生出新的活动领域和合作形式,创造新的价值网络,重组产业链分工。
用纵向垂直管理车间设备集成、产品寿命周期PLM的价值链端到端的集成、横向跨产业链的工业互联网三个方面的高度集成,打破企业存在的信息化孤岛、管理孤岛、操作孤岛。通过与制造现场的边缘设备的可视化,从而打造一个透明、灵活的工厂。
企业深度连接各类经销商资源、客户资源、创客资源。了解客户的需求并多方设计协作满足,同时实现与物流厂商的在线协作跟踪,实现需求的透明。在制造环节通过智能终端可视化等应用实现制造过程的透明,其次移动的应用使上述的透明更加深化。
自动化线是刚性的,精益Cell线是柔性的,模块化线是智能的。因为自动化线要么局限几种产品,要么换线时间太长。精益线包括手工与半自化加上设备小型化,能应对多个品种。模块化设备布局可以灵活地根据个性化订单灵活组合或重构工艺形成虚拟生产线。而模块化设备布局源于模块化产品设计,一旦接受定制化或个性化订单,模块化设备布局就可以柔性的、低成本的组合重构新的虚拟单元线(APS的工艺规划排产优化),高可靠性的满足大规模定制或个性化生产。这才是智能制造所追求的。
基于柔性的云架构背后的“中枢”,其核心是创新开放的APS高级计划优化算法模型或机器学习模型进化,其支持多种、多变的计划与生产模式,支持工序实时传感数据,模块化精益单元设备布局,保证各细胞单元根据生产订单的需要自由拆分和重构,是柔性自动化背后的“智慧担当”。
基于预留、优先级等JIT/JIS核心创新的物料体系,是保障物料柔性的基础,使自动化设备类似神经传感单元控制下行使功能,实现多品小批生产模式。
多品小批生产模式使得企业高度柔性应对,而柔性自动化产线可促使企业转型升级智能化企业。
物联网让智能自由地流淌,移动互联网让智能无处不在,大数据蕴藏无限的智能,云计算使智能快速反应,人和机器人智能的协同……。那智从何来?智能是建立在一个持续不断连接,强大的优化算法引擎和活数据的闭环之上的。
智能主要体现在三个方面:1、在动态复杂环境的感知与理解。2、在动态复杂环境下的自主决策与优化能力。3、基于经验数据的学习适应能力。尤其是学习能力是典型的智能行为。
数据驱动工厂,算法控制智造。智能制造也需从计算智能、感知智能逐步实现认知智能。新一代智能制造是在基于AI的CPS系统架构下的智能制造。
通过工业大数据,它不仅仅是设备维修和产品服务,其技术不仅涉及IT还涉及OT工业技术。工业应用大数据对于人才的复合型要求更为突出。行业的数据分析,不仅需要计算机、统计学、数学等知识,还要拥有丰富的行业知识和经验,通过这些知识经验进行建模,才能开发出合适的分析方法,找到数据价值。
通过行业经验知识,建立合适智能工厂、车间、计划调度控制执行、仓储模型,对所需的实时数据,动态智能决策,这应该是工业大数据的关键应用。智能制造也正朝着分布式决策和自主感知(机器学习等)进化。
在智能动态计划排产基础上,对仓储物料进行大数据计算,随时对物料进行FMR(使用频率分析)及实时数据、历史数据分析,通过自动化机器臂自主循环的把多频率的物料智能的移到货架最低层,红绿黄灯提醒优先分拣及AGV小车取货顺序,精确的满足多品小批量物料的采购、JIT/JIS配送及工位喂料。
在智能层面,革新运营管控的高度,例如多种运营管控模型,激活组织,创新转型数字化,全面帮助中国的制造业实现数字化、网络化、智能化的产业升级。
数字化制造不等于全自动化,未来十到二十年,主流的制造方式将是人机结合。数字化制造的价值是客户导向的多品种小批量的柔性生产,是人机高效的融合,偏面追求全自动化与无人化是不明智的。
自动化改造、设备的传感连接、精益生产改善、供应链优化、业务流程的重组、数字化工厂、机器人和机器学习、大数据战略、高级算法与人工智能等,让我们企业目不暇接。这是因为每个专家、供应商或个别企业站在自身的角度来诠释这场新工业革命。每个企业切忌盲目冲动,应保持清醒的头脑,根据自身的情况,科学的、系统地规划实现新工业革命的升级。精益化、数字化、自动化、网络化、智能化,逐步实现中国制造2025的战略目标。
实际上,智能制造属于复杂系统,是人工智能与大系统理论的结合,属于第三代控制论,不过还在进化。随着物联网、大数据、云计算的技术出现,CPS嵌入式人机物协同控制是智能制造的基础。所以,实现智能制造必须做好顶层设计。
顶层设计的“顶层”是决策者、系统化、系统工程。“设计”是策略、谋划、规划。我们在IT建设、数字化工厂、智慧企业的过程中,需做好顶层设计、系统工程、企业架构-数据、流程、系统、平台架构规划。但复杂系统又很难设计。所以在顶层设计时候留有空间,允许自然选择迭代进化。
数字化工厂的规划设计与落地,需要通过三个维度来顶层设计,首先是从供应链优化的维度,其次是研发制造服务一体化维度,即研发的产品要智能化。最后是生产现场精益生产集成自动化维度。生产运作从四个维度即生产运行、质量运行、设备运行、库存运行。工业控制实现SCADA/HMI/DCS数字网络控制实现IT与OT的深度融合。
对于未来新模式、新技术下的制造业转型升级,要注意以下几点:一是商业模式,即拉平价值微笑曲线底部并延伸价值链到服务;二是管理模式,即打造工业互联网平台生态、构建C2B、C2M模式、多品种、小批量按单定制生产;三是技术创新,智能研发创新平台;四是品牌,互联网全渠道营销;五是成本,通过精益管理来降低成本;六是资金,即互联网金融、众筹资金;七是质量,可以通过工业大数据提升监控质量;八是工艺,即数字化联网、知识库、模拟仿真工艺、机器人等;九是人才,即对新型符合型高级人才的培养。关键字:引用地址:如何构建数字化工厂:智能制造与工业互联网的联系
今天,值英飞凌进入中国市场20周年之际,英飞凌科技宣布成立其在无锡的第二个工厂。新工厂投资总额近3亿美元,占地面积约36000平米,将于2016年底完工投产,待所有产线全负载运行后,预计新增员工约2500名。英飞凌科技首席执行官Reinhard Ploss博士表示: 无锡新工厂的兴建,为英飞凌在华的进一步扩张和发展奠定了基础,也标志着英飞凌对于中国市场的持续良好发展充满信心,极力推进在中国的投资,更体现了英飞凌积极践行 根植于中国,服务于中国 的本土化战略。 如今,英飞凌在华工厂形成了面向汽车、工业、电源管理和安全智能卡市场的电子元器件及功率器件等丰富产品线,包括设计、研发、制造和组装,凭借先进的半导体技术和产品满足全
步伐 /
近日,工信部、国家标准委组织开展智能制造综合标准化体系建设研究工作,形成了《国家智能制造标准体系建设指南(2018年版)》(征求意见稿)。 意见稿指出,到2018年,累计制修订150项以上智能制造标准,基本覆盖基础共性标准和关键技术标准。到2019年,累计制修订300项以上智能制造标准。 分析人士认为,此举有益于我国智能设备生产制造规范化,标准化。在加快从制造大国向制造强国转型的过程中,智能制造是主攻方向,也是根本路径。 政策加码 在去年11月24日举行的全国智能制造试点示范电视电话会上,工信部副部长辛国斌曾表示,要充分利用“中国制造2025”专项资金、技术改造专项和现有渠道对智能制造试点示范项目进行支持
10月19日,广东省佛山市南海区政府与中兴新通讯有限公司(以下简称“中兴新”)举行项目签约。中兴新将整合旗下智能制造业务资源,在佛山市南海区投资50亿元建设“中兴新智能制造产业基地项目”,计划以此作为中兴新未来智能制造板块上市主体。 据读创报道,佛山市委常委、南海区委书记闫昊波表示,希望中兴新通讯能够充分发挥自身在半导体、机械电子、新能源、新材料、金融投资的制造、科研和资本优势,通过实业与资本的深度合作,切实引导中兴新通讯产业链条及关联优质产业项目落户佛山,也帮助释放本地生产制造业的潜能。 中兴新通讯有限公司董事长韦在胜表示,目前,集团智能制造业务已覆盖了5G通讯、新能源、轨道交通、大数据、特高压等领域的龙头企业,并建立长期稳
发展 新能源汽车 是国家的一项重要战略,也是供给侧改革的重要推力,政策对 动力电池 智能制造 的支持与推进力度不断加大。无论资本如何炒作,电池行业的制造业属性不会改变,电池的质量依然有赖于创新技术、制造工艺及制造水平。 日前,国家工信部副部长辛国斌在中国汽车动力电池产业创新联盟2017年年度大会上介绍了工信部关于动力电池下一步发展的工作部署,几项重点工作都与电池制造有关,比如: 关于安全问题,要进一步提升生产自动化和智能化水平; 关于为新能源汽车提供支撑,要加快提高动力电池成套装备开发和制造水平,加快大规模智能制造技术和装备开发; 关于全产业链协同创新,要建设一批促进制造业协同创新的公共服务平台; 关于回
近年来,轨道交通、新能源汽车、航空航天等高端装备制造业在湖南株洲快速发展,“株洲制造”声名大噪。株洲如何着力发展智能制造?下一步还有哪些新举措?在中国制造2025调研行采访中,记者专访了株洲市委书记毛腾飞。 株洲市委书记毛腾飞:智能制造让优势产业更优 经济日报记者:与其他城市相比,“株洲制造”有什么特点? 毛腾飞:“株洲制造”具有突出的产业特色。株洲的轨道交通、航空、汽车三大动力产业,基础扎实,优势明显。这三大动力产业都有一大批具有自主知识产权的核心技术,有的甚至抢占了民族工业技术制高点,比如(绝缘栅双极型)芯片。当然,技术的背后是人才支撑,比如轨道交通领域,中国仅有的刘友梅、丁荣军两位工程院院士,全部来自株洲本土企业。航空
物联网是新一代信息网络技术的高度集成和综合应用,是新一轮产业革命的重要方向和世界产业格局重构的重要推动力。伴随着“万物互联”将信息转化为行动,物联网产业也迎来了飞速发展的黄金时期。而物联网在工业的应用,是物联网最重要的领域。下面就随网络通信小编一起来了解一下相关内容吧。 工业,一直是一个国家经济发展的重中之重。放眼全球,德国工业4.0如火如荼,美国正式启动“再工业化”,中国也推出了“中国制造2025”、“智能制造”、“互联网+”等战略规划,“中国智造”成为未来制造企业的发展方向。而 工业物联网 正是实现“中国智造”的基础。同时,在 工业物联网 领域,也存在这一些突出问题:例如核心技术和高端产品与国外差距较大,高端综合集成
2017年,环保风暴下,制造行业面临“大洗牌”,让制造人痛不欲生,很多制造人对自己在制造行业是留还是离的问题上开始迷惑…… 关于制造行业的这个问题,下面做了一些剖析: 不同年龄段制造人的情形 1、60后和70后的制造人,是愿意刻苦的一代。 大部分人文化程度不高,90年代出来打工的大部分人从事工厂底层工作,工资低,一直被工厂压榨,立志自己的子女不要重复本人的命运,不要外出打工。60后和70后这一代制造人打工已经疲乏,因为有原始积聚,当老板的当老板,回家的回家,在外打工人群中已经成了非主流。 2、80后制造人,吃苦能力不如70后,好过90后,文化水平高于70后,逐渐成为制造行业的中坚力量。 鉴于60后70后靠力量赚钱,
最近,NASA和美国航空喷气发动机-洛克达因公司最近完成了3D打印火箭发动机喷射器的测试。NASA认为,如果进一步测试结果满意,将验证开发全尺寸、3D打印零件的可行性。 对西方有远见的人而言,数字3D打印机有望如此彻底地颠覆传统制造业和供应链,以至于拥护者将它造成的影响与流水线或互联网的出现相提并论。中国的大工厂正考虑将巨型3D打印机用于制造业,在中国,这种技术似乎不会立即构成威胁。 自去年底以来,3D打印概念一直是资金热炒的板块之一,也涌现出包括海源机械、光韵达等在内的一批牛股。2月份,奥巴马总统宣称3D技术可以“确保下一次制造业革命发生在美国”。3D打印是跨时代的快速成型技术,号称第三次技术革命,在美国已经
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