當(dāng)今世界制造業(yè)都面臨升級問題,德國率先提出工業(yè)4.0概念,之后美國也推出工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)企業(yè)等類似概念。無論工業(yè)4.0工業(yè)4.0概念,之后美國也推出工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)企業(yè)等類似概念。無論工業(yè)4.0還是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),其主要特征都是智能和物聯(lián),而主旨都在于將傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)與現(xiàn)代信息技術(shù)相結(jié)合,未來工廠便是這種結(jié)合的產(chǎn)物!在未來工廠,每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)清晰可見、高度透明,整個車間悄然高效地運轉(zhuǎn),工業(yè)機器人與其他自動化設(shè)備不僅彼此協(xié)作,還與遍布全球的員工、顧客和客戶以及智能分析動態(tài)系統(tǒng)進行協(xié)作。
未來的工廠即智能工廠就是代表高效率的樂園:次品、停機、浪費和等待這些問題統(tǒng)統(tǒng)不復(fù)存在。工廠經(jīng)理和CIO們齊心協(xié)力,確保數(shù)據(jù)和生產(chǎn)、IT和制造無縫結(jié)合起來,每個機器的每次轉(zhuǎn)動、每個刀具的每次切割以及全球交付鏈上每個部件的每次運輸,都一覽無遺。
那種未來工廠絕對代表了技術(shù)和制造領(lǐng)域發(fā)展的最高峰,完美地整合了高科技工具和高科技員工,這與制造業(yè)在過去幾個世紀漆黑一團的形象形成了鮮明對照。
雖然這個夢想很奇異,但實際上,它比你我想象的更接近現(xiàn)實。
機器人—未來工廠不可或缺的員工
“無人工廠就是全部生產(chǎn)活動由電子計算機進行控制,生產(chǎn)第一線配有機器人而無需配備工人的工廠。”東北大學(xué)人工智能與機器人研究所所長趙殊穎介紹說,1984年4月9日,世界上第一座實驗用的無人工廠在日本筑波科學(xué)城建成,并開始進行試運轉(zhuǎn)。
深圳先進技術(shù)研究院集成所研究員吳新宇告訴記者:“因為日本比較缺少人力,因而很早開始重視機器,率先建造了可以提高生產(chǎn)效率的無人工廠。這也是為什么世界上第一個無人工廠在這里誕生。”
“在運用了人工智能的無人工廠中,所有工作都由計算機控制的機器人、數(shù)控機床、無人運輸小車和自動化倉庫來實現(xiàn),人不直接參加工作。工人成為了‘指揮員’和‘醫(yī)生’,白天,工廠內(nèi)只有少數(shù)工作人員做一些核查,修改一些指令;夜里,只留兩三名監(jiān)視員。”趙殊穎說。
趙殊穎表示,人工智能的工業(yè)應(yīng)用是一個繁雜的系統(tǒng)工程,而無人工廠的關(guān)鍵性技術(shù)則包括柔性化的生產(chǎn)技術(shù),工業(yè)機器人的控制技術(shù),整體安全和監(jiān)控的技術(shù),所有機器的系統(tǒng)安全的監(jiān)控等。“每個機器人的狀態(tài)、每個儀器的狀態(tài),有什么問題都要提前預(yù)警。在現(xiàn)階段的生產(chǎn)線上一定程度上實現(xiàn)了非常高的自動化,各部分機器人協(xié)同來完成裝載、移動、加工、裝箱等各種操作。”
“如今在汽車及飛機制造等領(lǐng)域無人工廠已相當(dāng)普及。這些生產(chǎn)線幾乎都是機器人在操作,人在旁邊起輔助作用,比如在一些塑料配件生產(chǎn)的工廠,都可以實現(xiàn)無人生產(chǎn)。”吳新宇告訴記者。
在無人工廠中工業(yè)機器人是核心裝備,汽車制造、機械制造、電子器件、集成電路、塑料加工等較大規(guī)模生產(chǎn)企業(yè)都涉及工業(yè)機器人的應(yīng)用。在工業(yè)發(fā)達國家,工業(yè)機器人經(jīng)歷近半個世紀的迅速發(fā)展,其技術(shù)日趨成熟,已在諸多工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
物聯(lián)網(wǎng)—未來工廠與世界“一線之隔”
現(xiàn)代服務(wù)業(yè)是以現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)特別是信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為主要支撐,是建立在新的商業(yè)模式、服務(wù)方式和管理方法基礎(chǔ)上的服務(wù)產(chǎn)業(yè)。它既包括通過隨著技術(shù)發(fā)展而產(chǎn)生的服務(wù)業(yè),也包括運用現(xiàn)代技術(shù)對傳統(tǒng)服務(wù)業(yè)的改造和提升而產(chǎn)生的服務(wù)業(yè)。
“大數(shù)據(jù)”為現(xiàn)代服務(wù)業(yè)提供了堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。它的數(shù)據(jù)體量巨大,數(shù)據(jù)類型繁多,價值密度低,商業(yè)價值高,處理速度快。大數(shù)據(jù)的發(fā)展,將推進物聯(lián)網(wǎng)信息走向標準化和實用化。
云計算為現(xiàn)代服務(wù)業(yè)提供了可用、便捷、按需的網(wǎng)絡(luò)訪問。云計算只是一個工具,但沒有這個工具,物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的海量信息無法傳輸、處理和應(yīng)用。如果說大數(shù)據(jù)是物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ),那么云計算則是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的核心,運用云計算模式使物聯(lián)網(wǎng)中以兆計算的各類物品的實時動態(tài)管理和智能分析變得可能。
最后,互聯(lián)網(wǎng)(包括固定互聯(lián)網(wǎng)與移動互聯(lián)網(wǎng))為現(xiàn)代服務(wù)業(yè)提供了便捷快速的通信方式。物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分,物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)是互聯(lián)網(wǎng),物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò),將用戶端延伸和擴展到了任何物體與物體之間,從而進行信息交換和通信。
一個典型的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用市場便是由中國科技自動化聯(lián)盟提出的“智慧工廠”,據(jù)有關(guān)人士預(yù)測,“智慧工廠”將成為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用最大的市場,將助推傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)向是現(xiàn)代制造業(yè)升級轉(zhuǎn)型,大大提高核心競爭能力。智慧工廠為現(xiàn)代服務(wù)業(yè)提供了極佳的用武之地。
物聯(lián)網(wǎng)是支撐,它將催生新的商業(yè)模式,并通過這些新的商業(yè)模式來共建產(chǎn)業(yè)鏈。
智能整合的技術(shù):構(gòu)建完整的生產(chǎn)—信息回路
西門子工業(yè)部門北美區(qū)首席執(zhí)行官赫爾穆特·路德維希(HelmuthLudwig)說:“未來的智能制造現(xiàn)已呈現(xiàn)在眼前。”
“以前,工業(yè)價值鏈的幾個部分(包括產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)工程、生產(chǎn)執(zhí)行和服務(wù))都是單獨實施的。而如今,新技術(shù)把這些獨立的部分整合起來,令人興奮。”路德維希表示,安貝格車間能大獲成功,關(guān)鍵在于有機整合了三種關(guān)鍵性的制造技術(shù):產(chǎn)品生命周期管理(PLM)、制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)以及工業(yè)自動化。
“無論你生產(chǎn)的是現(xiàn)代商用飛機、節(jié)油型汽車,還是高性能高爾夫球桿,PLM、MES以及工業(yè)自動化所使用的技術(shù)都在幫助制造廠商通過提高生產(chǎn)力、盡量降低風(fēng)險,以實現(xiàn)總收入的增長。”路德維希解釋說:“通過充分利用這些系統(tǒng),成功的企業(yè)得以關(guān)注一些重要方面,比如縮短創(chuàng)新周期,提高運營透明度,通過跨部門共享知識來提高員工個人生產(chǎn)力,并且通過為動態(tài)環(huán)境提高可預(yù)測性,盡量降低風(fēng)險。”
西門子工業(yè)部門自動化部門總裁拉賈·巴特拉(RajBatra)特別指出,制造業(yè)的未來在于,從這些技術(shù)當(dāng)中找到最佳結(jié)合點,并學(xué)會將它們作為一個完整系統(tǒng)運用起來。“真正的問題在于,確定這三項技術(shù)之間的所有結(jié)合點,那樣就能獲得這個整合系統(tǒng)的整體優(yōu)勢。而這推動著制造效率得到大幅提升。”
但他也表示,要做到這一點,需要制造廠商把手頭的所有高科技工具匯合起來,這本身是另一個難題。
并不遙遠的未來工廠
位于德國安貝格的西門子電子車間就是直接源于這個夢想的工廠。這個一塵不染的高科技車間占地10.8萬平方英尺,堪稱高效的數(shù)字奇跡,因為智能機器負責(zé)協(xié)調(diào)該公司的Simatic控制設(shè)備的生產(chǎn)和全球分銷—這個接單生產(chǎn)的定制流程涉及每年5萬余種產(chǎn)品的逾16億個部件:為了制造這家工廠的950種產(chǎn)品,西門子向全球250家供應(yīng)商采購約1萬種原材料。
這個生產(chǎn)流程勢必伴隨不計其數(shù)的變化因素和錯綜復(fù)雜的供應(yīng)鏈,遠遠超出了傳統(tǒng)工廠的能力范圍。就比如組織原材料流程、為諸流程確定各自順序,或者甚至僅僅合理調(diào)度其1100名員工,以滿足不斷變化的工作的需要,這是任何一項技術(shù)或任何一種工具所無能為力的。
不過據(jù)加特納行業(yè)研究公司(GartnerIndustryResearch)早在2010年對該工廠開展的調(diào)查顯示,安貝格工廠中每100萬件產(chǎn)品中次品只有大約15件,龐大生產(chǎn)線的可靠性達到99%,追溯性更是高達100%。
西門子實現(xiàn)這個生產(chǎn)奇跡的關(guān)鍵,以及推而廣之讓未來的所有智能工廠順暢運轉(zhuǎn)的秘訣,就是建立起一個緊密結(jié)合的技術(shù)網(wǎng)絡(luò),這些技術(shù)相互整合,共同組成一個更智能、更高效的整體。
未來工廠呈現(xiàn)出的智能化、無人化、信息化是自動化生產(chǎn)進入高級階段的標志,把世界和工廠相連,及時的需求及時地處理,節(jié)省了大量的中間環(huán)節(jié)和時間成本,有西門子智能工廠的先例,相信未來工廠離我們并不遙遠!