什么是工业4,新工业革命下智能制造与智能工厂如何发展

你相信吗?在不久的将来,我们吃的药是根据每个人的基因来配方的;我们的早餐可以根据个人的口味和营养需求来调配生产;工厂生产线可以按照工人希望的时间开工,无需担心下午3点没法去接孩子;生产车间里是机器告诉机器下一步做什么,而非中心控制台的技术员在操作。

新一轮工业革命的本质是未来全球新工业革命的标准之争,各个国家都在构建自己的智能制造体系,智能制造和智能工厂也成为了新一轮工业革命的两大主要目标……

德国人工智能研究所首席执行官兼科学总监沃夫冈·瓦尔斯特(Wolfgang
Wahlster)教授告诉《陆家嘴》记者,这些现在的愿景都将通过“工业4.0”的技术和生产方式在不久的将来成为实现。

智能制造的主要特征

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(Smart
Factory)的模拟生产过程之后,德国工业4.0就成为了产业界和经济界的热门话题。而且,一场机器与机器对话的工业革命,正在德国各地悄悄兴起。那么到底什么是工业4.0?为什么这个听上去非常抽象的名词,关联到的却是一场改变人类生产方式的革命?

智能制造作为广义的概念包含了五个方面:产品智能化、装备智能化、生产方式智能化、管理智能化和服务智能化。

到底什么是德国工业4.0?

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所谓的德国工业4.0,事实上是德国政府2012年发布的10项未来高科技战略计划中的一个内容,是一项由政府投资2亿欧元,针对如何保证德国制造业傲立世界顶尖地位的“产业革命”计划,即在10~15年的时间里,通过“物联网”系统完成大生产,大程度地实现生产全自动化、个性化、弹性化、自我优化和提高生产资源效率,降低生产成本的全新生产方式,以实现革命性、大幅度提高生产力的目标。根据德国国家科学与工程院的研究,估计企业的生产效率可以通过“工业4.0”提高30%。其次,实现资源的高利用,以保护环境,因为能源和原材料的使用越高效,对环境的污染就越少。

产品智能化

德国工业4.0计划,目前正由德国人工智能研究所的智能工厂与众多和信息技术、机器人技术、激光感应技术相关企业合作,进行技术试验。其中部分研究成果已开始在德国的大企业,如博世、西门子、巴斯夫的个别产品生产流水线上进行尝试性实施。

产品智能化是把传感器、处理器、存储器、通信模块、传输系统融入各种产品,使得产品具备动态存储、感知和通信能力,实现产品可追溯、可识别、可定位。

竞争力、商业价值及中国

计算机、智能手机、智能电视、智能机器人、智能穿戴都是物联网的“原住民”,这些产品从生产出来就是网络终端。而传统的空调、冰箱、汽车、机床等都是物联网的“移民”,未来这些产品都需要连接到网络世界。专家估计,到2020年这些物联网的“原住民”和“移民”加起来将超过500亿个,且这个进程将持续10年、20年甚至50年。

任何一次工业革命,实现生产力跨越的目的毫无疑问都是为了更大程度地解放劳动力,获取更广阔的市场。工业4.0也不例外,在国际市场竞争异乎寻常激烈的今天,以制造业为支柱,出口依赖性很强的德国经济,显然是希望借助生产方式的改变和新市场的开拓来实现经济增长的飞跃。

装备智能化

工业4.0的“物联网”技术,通过软件系统、网络信息系统方面的基础设施来实现,不仅仅是改善和提高生产力,从而力争保持制造业老大哥的地位不变,也必定会带来新的商业模式和新的蓬勃商机。

通过先进制造、信息处理、人工智能等技术的集成和融合,可以形成具有感知、分析、推理、决策、执行、自主学习及维护等自组织、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,这些都属于智能装备。

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。

单纯的研发和生产端的改造不是智能制造的全部,基于渠道和消费者洞察的前段改造也是重要的一环。

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生产方式智能化

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,其本质是在重组客户、供应商、销售商以及企业内部组织的关系,重构生产体系中信息流、产品流、资金流的运行模式,重建新的产业价值链、生态系统和竞争格局。

工业时代,产品价值由企业定义。而智能制造能够实现个性化定制,不仅打掉了中间环节,还加快了商业流动,产品价值不再有企业定义,而是由用户来定义。

管理智能化

随着纵向集成、横向集成和端到端集成的不断深入,企业数据的及时性、完整性、准确性不断提高,必然使管理更加准确、更加高效、更加科学。

服务智能化

智能服务是智能制造的核心内容,越来越多的制造企业已经意识到了从生产型制造向生产服务型制造转型的重要性。今后,将会实现线上与线下并行的O2O服务,两股力量在服务智能方面相向而行,一般力量是传统制造业不断拓展服务,另一股力量是从消费互联网进入产业互联网,比如微信未来连接的不仅是人,还包括设备和设备、服务和服务、人和服务。个性化的研发设计、总集成、总承包等新服务产品的全生命周期管理,会伴随着生产方式的变革不断出现。

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西门子以及弗劳恩霍夫应用研究促进协会的专家认为,工业4.0要建立一个智能生态系统,当智能无所不在、连接无处不在,数据无处不在的时候,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——对于工业4.0的目标智能制造而言,它就是系统的系统。

智能工厂的主要特征

工业4.0意味着智能工厂自己可以运转、连接并和机器进行交流,产品设备之间可以通信。所以德国人把工业4.0定义为“机器制造机器”,每台机器都是有生命力的,工厂越来越像一个人,有智商高低的区别。随着工厂“智商”的提高,其智能化程度越来越高。

智能工厂有三大特征:

第一:信息基础设施高度互联,包括生产设备、机器人、操作人员、物料和成品。

第二:有实时系统,可以及时进行信息传输和对接。

第三:从柔性化、敏捷化、智能化到信息化,这是智能工厂的发展趋势。

每个阶段,柔性化对环境的调整能力能够实现不同产品需要,实现多品种小批量生产,同时能控制这种个性化生产所带来的成本飙升问题。

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