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推进智能制造落地,成功驾驭智慧工厂这一新风口

2019-02-27 09:17 性质:转载 作者:电气行家 来源:电气行家
智慧工厂是现代工厂信息化发展的新阶段,是在数字化工厂的基础上,利用物联网技术和设备监控技术加强信息管理和服务;清楚掌握产销流程、提高生产过程的可控性、减少生产线上人工的干...


智慧工厂是现代工厂信息化发展的新阶段,是在数字化工厂的基础上,利用物联网技术和设备监控技术加强信息管理和服务;清楚掌握产销流程、提高生产过程的可控性、减少生产线上人工的干预、即时正确地采集生产线数据,以及合理的生产计划编排与生产进度。并加上绿色智能的手段和智能系统等新兴技术于一体,构建一个高效节能的、绿色环保的、环境舒适的人性化工厂。一般而言,智慧工厂的基本概念,至少应该包含制程管控可视化、系统监管全方位及制造绿色化等三层面。

1)制程管控可视化。在制程管控的同时,减少因系统故障造成偏差。而制程中的相关数据均可保留在数据库中,让管理者有完整信息进行后续生产规划,也可以依生产线系统的现况规划机具的维修保养,也因为信息的整合,可据此建立产品制造的智能组合。

2)系统监管全方位是让制造设备都具有感知能力,以传感器做链接,系统可进行识别、分析、推理、决策、以及控制功能。这类制造装备,可以说是先进制造技术、信息技术和智能技术的深度结合。值得注意的是,相关解决方案,并非只是安装感测软硬件,而是要建立一个拥有完整设备信息及回馈机制的资料库,通过系统平台累积各种信息,让决策者掌握产品完成时程,即从订单开始,到产品制造完成、入库的生产制程信息,都可在资料库中一目了然,在遇到制程异常时,决策者亦可更为迅速反应,以促进工厂有效运转与生产,为市场提供更进一步服务。

3)在制造绿色化方面,除了在制造上利用环保材料、留意污染等问题,并与上下游厂商间,从资源、材料、设计、制造、废弃物回收到再利用处理,以形成绿色产品生命周期管理的循环,更可通过绿色ICT(Information Communication Technology 信息技术与通信技术)的加值应用,延伸至绿色供应链的协同管理、绿色制程管理与智能环境监控等,协助上下游厂商与客户之间共同创造符合环保的绿色产品。

智慧工厂早期多注重制程的智能化,这主要是来自于高科技产业的快速发展,通过计算机平台系统,直接监控机台及生产线,适合应用在较为精密的产业上。如半导体芯片等相关制程,多需要在极度洁净的无尘环境工作,人的变因反而有可能造成产品制程复杂化,因此自动化乃至于智能制造成为这类高科技厂商的最佳选择。

从系统架构来看,智能制造可以将整个系统分为全方位制造系统、可重组智能系统以及智能化维护系统三个组合。毫无疑问,智能制造的确是自动化的未来发展方向,在制造过程的各个环节,几乎都可广泛应用人工智能技术,如专家系统可以用于工程设计、工艺过程设计、生产调度,以及故障诊断等技术,亦可将神经网络和模糊控制技术等先进技术,应用于产品配方、生产调度等流程,实现制程智能化。

美国ARC将智慧工厂定义为:以制造为中心的数字制造、以设计为中心的数字制造、以管理为中心的数字制造,并考虑了原材料、能源供应、产品销售的销售供应,提出用工程技术、生产制造、供应链这三个维度来描述工厂的全部活动。通过建立描述这三个维度的信息模型,利用适当的软件,能够完整表达围绕产品设计、技术支持、生产制造以及原材料供应、销售和市场相关的所有环节的活动。实时数据的支持,实时下达指令指导这些活动,全面优化的并在三个维度之间交互,称为数字化工厂或智慧工厂,如图1所示。



数字化工厂以产品全生命周期的相关数据为基础,在计算机虚拟环境中,对整个生产过程进行仿真、评估和优化,并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。数字化工厂主要解决产品设计和产品制造之间的“鸿沟”,实现产品生命周期中的设计,制造、装配、物流等各个方面的功能,降低设计到生产制造之间的不确定性,在虚拟环境下将生产制造过程压缩和提前,并得以评估与检验,从而缩短产品设计到生产的转化的时间,并且提高产品的可靠性与成品率。

近年来,制造业面临的竞争日趋激烈,消费者的需求瞬息万变,造成产品生命周期愈来愈短,定制化的产品日趋多样,制造成本亦跟着难以控制;此外,更加复杂的其它因素变项,使得厂商必须随时面对不稳定的订单、少量多样的生产、生产良率的控制,以及备料库存压力等相关问题,从中寻求一个能够同时提升生产力及竞争力的关键策略,成为厂商关切方向。而整合平台、软件、硬件及机台的共同发展,让系统整合制造更加完整;让工厂精确地管理原料、制程及产品,不但能够因此降低成本,此外亦能提升效能。制造的智能化,让制程更加精确,亦确立了工厂自动化的新型态,向智慧工厂迈进。

工厂的信息化建设发展经历了从IP网络架构设计,到体现总控中心的信息管理,再到目前对工厂IT系统、通信系统、安防系统、火灾报警系统及其它弱电系统的信息综合管理。可以确定的是,智慧工厂的目标就是设法将IT与生产应用完美融合。

因此,IT基础设施将是贯穿智慧工厂架构的最重要一环,它不仅传递信息,也承担着提供和制定标准的作用,更是未来信息整合的基础。智慧工厂未来也将着眼于如何打造一个现代信息通信环境,提供工厂全面的系统整合管理解决方案,让工厂可以直接并即时的获取制造设备的生产、运行和质量数据,并利用整合的信息系统解决各类问题。

发展智能制造,我国具备一定基础优势。我国工业化和信息化深度融合已推行多年,信息技术广泛应用于制造业设计、生产等全流程,数字化工具、数控装备等市场普及率迅速扩大,有效提高了我国制造业的自动化和智能化水平。我国还在物联网、移动互联网等领域具有先发优势。今年政府工作报告中提到的“互联网+”行动计划,正是要推动移动互联网、云计算、大数据、物联网等与现代制造业结合,推动制造业向智能制造转型。

无论是发达国家还是发展中国家,世界各国都已取得这样的共识:制造业是一个国家的重要支柱产业,对国家的繁荣富强和国防安全至关重要。我国已是制造大国,但还不是制造强国。与发达国家相比,我国的智能制造水平还有一定差距。高端传感器、重要操作系统和数字化基础的智能化水平还有待提高,工业机器人的普及应用还远远不够,互联网与工业的融合发展还有很大空间。尚不具备全面推广智能制造的基础与条件,因此,要以试点示范为引领,逐步解决智能制造装备及其关键部件受制于人、高端工业软件缺乏等问题,搭建起智能制造基础理论和技术体系,迅速提升制造业整体自动化和数字化程度,从而逐步推广智能制造应用。

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