返回首页
当前位置: 首页 > 行业新闻 >

工业4.0:正在发生的未来

[转载请注明来源:检测设备网www.shimpo1718.cn]

随着产业互联网时代到来,德国的工业4.0实践给我们探索未来生产,提供了一条可视化的路径。

 创新土壤:随着产业互联网时代到来,德国的工业4.0实践给我们探索未来生产,提供了一条可视化的路径。它把工厂、机器、生产资料和人通过网络技术高度联结,给工业智能化带来了无限的想象空间。

 
未来之光:从制造工厂到智能时代,是产品革新与进化的必然过程。在全球第四次工业革命浪潮下,制造业这座古老的“活火山”,正在因新技术和新智能的注入而重新喷发出活力和生机。
 
世界的变化总是令人始料未及。当我们还在为第三次工业革命的自动化工厂惊叹不已时,大洋彼岸的工业界就已经发生了翻天覆地的变化。无数优秀的企业用行动告诉我们:第三次工业革命早已结束,一个崭新的时代已经到来。在告别机械化、电气化和信息技术之后,德国率先迎来了工业化的第四个阶段——工业4.0。
 
最近五年,我每个月都会去一次德国,带领数以千计的中国企业家赴德学习其制造业的精益管理、品质管理等。通过实地参访德国的制造工厂,我发现,工业4.0已在德国形成了浓厚的氛围,并以其全新的理念,向全球工业提出了挑战:如果将物联网及服务引入制造业,这个世界会变成什么样?
 
沉淀了百年底蕴的德国制造,正在以智能化的节奏一步步散发出未来……
 
智能工厂 :会说话的标签
 
自从2013年汉诺威工业展上,德国向世人第一次演示了智能工厂的模拟生产过程之后,“德国工业4.0”就成了全球学术界、产业界和经济界的热议话题。各界人士对此众说纷纭,但有一点毋庸置疑,工业4.0的重点是创造智能产品、程序和过程。
 
在数字化工厂的基础上,智能工厂利用物联网和设备监控技术,不仅能够有效地加强信息管理和服务,清楚掌握产销流程,还能提高生产过程的可控性,减少生产线上的人工干预,及时准确地采集生产线数据。它通过绿色智能手段和智能系统等新兴技术,合理编排生产计划与生产进度,构建出一个高效节能、绿色环保、环境舒适的人性化工厂。
 
在智能工厂制造出的产品,它们“懂得”自己如何被生产出来,又将被送去哪里。这就意味着,在智能工厂庞大的信息系统中,产销信息能够快速沟通整合。不仅如此,在这个生产过程中,原材料、生产设备、生产线以及各种相关管理系统之间,还能进行“对话”与“交流”。
 
然而,如此高科技、高智商、高装备的智能工厂,是否只能运用于数字化、智能化发展程度较高的汽车工业领域?当然不是。在智能工厂的构建上,博世公司的洪堡物流中心显得极具代表性。
 
走进洪堡物流中心,你会看到这样的景象:一箱箱汽车发动机零部件堆成了“高楼”,绿灯亮起时,楼梯口“吐”出一盒零件,随着传输带抵达终端;工人在终端将这盒零件摆上行李架。在那里,它将同更多的零件一起被运送到装配工厂的“公交站”,然后卸入“超市”,等待装配……
 
洪堡物流中心生产线上的所有零件,都有一个独特的射频识别码,能同沿途的关卡自动“对话”,从而提高整个生产效率。
 
在这里,我们看到,工人每拿出一盒零件,就把记录着产品信息的“看板条”夹到一个长方形塑料夹里。这个夹子被粘贴在盒子上,夹子底部有一块射频识别码——这盒零件的身份证。每经过一个生产环节,读卡器就会自动读出相关信息,然后反馈到控制中心进行相应处理。比如,当运货卡车载着这盒零件驶出物流中心时,5000米以外的装配工厂即能获得动态信息。装配工人把它端上生产线前,物流中心和供应商就能根据收到的实时数据,做出是否“补货”的决定。
 
在洪堡物流中心,我们参观的那条生产线主要用于装配柴油发动机的喷油器。喷油器外体和内部的顶杆由不同的供应商提供,两个零部件样品上各印着一个二维码,是供应商出厂时提供的。洪堡物流中心负责工业4.0战略的经理安德里亚斯·穆勒解释说,“这样做是为了加快可视化管理。给单个产品贴标签时,使用二维码比射频码更方便;而给每一盒零部件贴标签时,则会使用射频识别码。”
 
对于各种智能标签的区别,穆勒向我们进行了详细解释,“给产品贴智能标签有几种方式——条形码、二维码、射频码和传感器。条形码和二维码必须进行近距离扫描,容易受化学品腐蚀,而射频码可以穿透各种介质快速读取。”尽管当初洪堡物流中心引入射频码系统时花费了几十万欧元,但事实证明,这样的投入相当值得。新系统投入使用后,工厂库存减少了30%,生产效率提高了10%,由此节约的资金可达几千万欧元。
 
然而,用射频码系统最大的难点在于,如何将新技术融入原有流程,进行标准化生产。我们给每一个零配件都贴上智能标签之后,不管这些零配件是哪里生产的,原来会哪种“方言”,在进入流程后都必须说彼此能听懂的“普通话”。
 
通过参观洪堡物流中心的智能工厂,我们不难看出,这种智能化的生产过程,与精益生产的理念高度重合,不仅避免了生产过程中的浪费,还使整个生产流程更加准确、高效。此外,工业 4.0时代的智能工厂还可以实现更多的高级功能。例如生产设备可以自主察觉维护需求并向管理人员发送相关信息,而管理人员则可以通过系统,对生产状况、操作流程等进行远程监控,从而使资源分配最优化……
 
智能制造:系统中的系统
 
在德国,智能制造指的是,利用信息物理系统,依托传感器、工业软件、网络通信系统、新型人机交互等方式,实现人、设备、产品之间的相互识别、实时连通、有效交流。从而促使研发、生产、管理、服务与互联网紧密结合,推动生产方式向定制化、柔性化、绿色化、网络化发展,并不断充实、提升、再造制造业的全球竞争新优势。
 
当这样的智能、连接、数据都无处不在时,设备和设备之间、人和人之间、物和物之间、人和物之间的联系就会越来越紧密。最终必然会出现一个系统连接另一个系统、小系统组成大系统、大系统构成更大系统的情况。对智能制造而言,这就是系统的系统。
 
我们该如何理解“系统的系统”呢?
 
以智能手机为例,每一台智能手机都是一个系统,而智能手机之间的互联又会形成更大的系统。智能手机的生产环节是一个集研发、生产、物流、销售、服务为一体的系统。当然,每台智能生产设备所组成的生产线、手机的供应商,以及主持手机生产制造的企业,也都是一个系统。而我们每一位使用智能手机的客户,把所有的信息都存储在企业的客户管理系统中。它能够实时感知、获取、评估、遴选、转化客户的需求……这些还只是与智能手机相关的众多庞杂系统的一部分,而智能制造,则是由这些不同系统所组成的大系统,即系统的系统。
 
在德国乃至全球,一个超复杂的巨大系统正在形成。车间里的机器(如一部智能手机),通过更新操作系统实现功能升级,通过工业应用程序实现各种功能即插即用,通过应用程序编程接口(API)不断扩展制造生态系统。
 
对于智能制造这个大系统,我们可以从智能产品、智能装备、智能生产、智能管理和智能服务这五个维度来认识和理解。
 
智能产品—与传统产品不同,智能产品是将传感器、处理器、存储器、通信模块、传输系统融入产品,使产品具备动态存储、感知和通信的能力,进而实现产品的可追溯、可识别、可定位。
 
例如,计算机、智能手机、智能电视、智能机器人、智能穿戴设备,都是物联网的“原住民”。这些产品自诞生起便是网络终端。而传统的空调、冰箱、汽车、机床、风机等则是物联网的“移民”。它们也正排着队等待连接网络世界。
 
智能装备—通过先进制造、信息处理、人工智能等技术的集成与融合,可以形成具有感知、分析、决策、执行、自主学习等自组织、自适应功能的智能生产系统,以及网络化、协同化的生产设施。
 
在工业4.0时代,装备智能化的进程可以在两个维度上进行:单机智能化,以及单机设备的互联而形成的智能生产线、智能车间、智能工厂。这一进程将会随着信息通信技术创新应用的演进而不断深化。
 
智能生产—事实上,这是一种理想的生产系统。它能够智能地编辑产品特性、成本、物流管理、安全性、生产时间等要素,从而实现为不同客户进行最优化的产品制造。当生产过程中的每一个环节,都实现了传感、连接、计算、服务无所不在时,就意味着生产组织方式全面变革的时代来临了。
 
智能管理—如今,不同国家、不同行业、不同规模的企业都在不断探索个性化定制、极少量生产、服务型制造以及云制造等新业态、新模式。随着企业内部所有生产、运营环节信息纵向集成的不断深入,智能管理将不断提高企业数据的及时性、完整性、准确性。
 
智能服务—这部分是智能制造的核心内容。它可以通过捕捉客户的原始信息,在后台积累丰富的数据,为企业提供构建需求结构模型的基础;还可以进一步挖掘与身份、工作生活状态相关的隐性需求,从而主动为客户提供精准、高效的服务。
 
现在,越来越多的制造型企业已经意识到,从生产型制造向服务型制造转型的重要性。服务的智能化,既体现在企业如何高效、准确、及时地挖掘客户潜在需求并实时响应上,也体现在产品交付后对产品实施线上、线下的服务,并实现产品的全生命周期管理上。
 
中国版的工业4.0
 
无论听别人如何描绘风景的美丽,都不如自己实地去感受一番。工业4.0所带来的美好愿景,我们也不能仅停留在理论之上。作为中国建设制造强国的总体战略,“中国制造2025”也开始实施了,并确定“以体现信息技术与制造技术深度融合的数字化、网络化、智能化为主线”,开始实现由要素驱动向创新驱动转变,由低成本竞争优势向质量效益竞争优势转变,由生产型制造向服务型制造转变。
 
然而,向工业强国转型并没那么容易,需要具备雄厚的产业规模、优化的产业结构、良好的质量效益,以及持续的发展能力。根据最新数据显示,在主要工业化国家的制造业综合指数分布中,中国还处在第三方阵。
 
在目前国际政治格局不发生重大变化的前提下,综合考虑工业发达国家在其工业化进程各阶段的综合指数,以及中国的GDP增长率,我们要完全实现工业强国,还有很长的一段路,但我们可以先从地方切入。
 
泉州作为制造业大市,产业门类多、规模总量大。从某种程度上来说,泉州制造已经成为了中国制造的一个典型缩影。它虽是福建省第一大经济体,但近年来所受的挑战也越来越大。比如,劳动密集型产业占主导地位;处于产业链的低端,产品附加值不高;创新能力不强,尚未形成完备的创新体系;高端人才短缺;产业发展同质化,整体竞争能力低,产业转型升级迫在眉睫,等等。这些问题,也同样是中国制造面临的主要问题。针对此,中国工程院的院士、专家为泉州制造业的转型升级勾勒了清晰的发展蓝图。
 
首要任务是实现三个转变:从机械化、自动化制造向数字化、智能化制造转变;从注重增长速度向注重质量、注重品牌效益转变;从生产型制造向服务型制造转变。
 
这一战略目标将分两个阶段实现:到2020年,通过科技创新和实施智能制造、提升品牌质量、转向服务型制造三大行动,使泉州制造业的面貌焕然一新。到2025年,泉州制造业实现由大变强,跻身中国制造业综合水平10强城市之列,工业总产值达到2.5万亿元。根据这个战略目标,“泉州制造2025”设定了四大战略任务:
 
首先,提升九大产业集群。纺织服装、制鞋、石油化工、机械装备、建筑材料、电子信息、食品饮料、纸业与印刷、工艺制品九大产业是泉州的优势主导产业。要推动这些产业向先进制造业转型,必须要优化产业布局,实现县市区、产业园联动发展,培育骨干企业,并建设“泉州云制造平台”。
 
其次,实施创新驱动战略。继续把创新摆在泉州制造业发展全局的核心位置,通过重塑泉州制造业的竞争优势,建设创新型制造业基地,建立协同创新机制,创建公共创新平台,开发标志性重大产品。
 
再次,采取三大攻坚行动。以智能制造、提升质量与品牌、服务型制造三方面为主攻方向。第一,提升产品创意与创新设计能力,提高制造工艺和流程,打造适应多品种、中小批量柔性生产的能力。第二,通过强化质量基础建设,创新质量管理方法,实施质量升级工程,提升质量品牌效益。第三,通过推进定制化生产模式,加快向品牌零售型商业模式转变,鼓励制造企业向系统集成商转变,并加快发展电子商务,发展现代物流服务,提升工业设计发展水平,加快完善金融服务体系等行动。
 
最后,大力推行绿色制造。绿色制造是破解资源、能源和环境制约的关键所在,也是实现泉州制造业可持续发展的必经之路。为此,要坚决贯彻减量化、再利用、资源化的原则,全面推行绿色发展、循环发展、低碳发展。积极发展流程型制造业清洁生产,推进离散型制造业绿色制造,建立环境监管和服务体系。
------分隔线----------------------------
推荐文章
首页 | 公司介绍 | 联系我们 | 付款方式 | 资料下载 | 网站地图