當前,智能制造成為業(yè)界關注的熱點。那么,智能制造究竟是什么?又包含哪些范疇呢?今天,我們就站在制造企業(yè)的角度,來系統(tǒng)地分析一下這些問題。
關于智能制造,其內涵是實現整個制造業(yè)價值鏈的智能化和創(chuàng)新,是信息化與工業(yè)化深度融合的進一步。
智能制造融合了信息技術、先進制造技術、自動化技術和人工智能技術。目前智能制造的“智能”還處于Smart的層次,智能制造系統(tǒng)具有數據采集、數據處理、數據分析的能力,能夠準確執(zhí)行指令,能夠實現閉環(huán)反饋.
而智能制造的趨勢是真正實現“智能的”,智能制造系統(tǒng)能夠實現自主學習、自主決策,不斷優(yōu)化。
在智能制造的關鍵技術當中,智能產品與智能服務可以幫助企業(yè)帶來商業(yè)模式的創(chuàng)新;智能裝備、智能產線、智能車間到智能工廠,可以幫助企業(yè)實現生產模式的創(chuàng)新;智能研發(fā)、智能管理、智能物流與供應鏈則可以幫助企業(yè)實現運營模式的創(chuàng)新;而智能決策則可以幫助企業(yè)實現科學決策。
智能制造的主要技術之間是息息相關的,制造企業(yè)應當漸進式、理性地推進這十項智能技術的應用。以下將對這些技術一一進行解讀。
智能產品(Smart Product)
智能產品通常包括機械、電氣和嵌入式軟件,具有記憶、感知、計算和傳輸功能。典型的智能產品包括智能手機、智能可穿戴設備、無人機、智能汽車、智能家電、智能售貨機等。
企業(yè)應該思考如何在產品上加入智能化的單元,產品的附加值。比如在工程機械上添加傳感器,可以對產品進行定位和關鍵零部件的狀態(tài)監(jiān)測,為實現智能服務打下基礎。
智能服務(Smart Service)
基于傳感器和物聯網(IoT),可以感知產品的狀態(tài),從而進行預防性維修維護,及時幫助客戶更換備品備件,甚可以通過了解產品運行的狀態(tài),幫助客戶帶來商業(yè)機會。還可以采集產品運營的大數據,輔助企業(yè)進行市場營銷的決策。
此外,企業(yè)通過開發(fā)面向客戶服務的APP,也是一種智能服務的手段,可以針對企業(yè)購買的產品提供有針對性的服務,從而鎖定用戶,開展服務營銷。
智能裝備(Smart Equipment)
制造裝備經歷了機械裝備到數控裝備,目前正在逐步發(fā)展為智能裝備。智能裝備具有功能,可以實現在機,從而補償加工誤差,提高加工精度,還可以對熱變形進行補償。
以往一些精密裝備對環(huán)境的要求很高,現在由于有了閉環(huán)的與補償,可以對環(huán)境的要求。
智能產線(Smart Production line)
目前,很多企業(yè)的技術改造,就是建立自動化生產線、裝配線和線。自動化生產線可以分為剛性自動化生產線和柔性自動化生產線,柔性自動化生產線一般建立了緩沖。為了提高生產效率,工業(yè)機器人、吊掛系統(tǒng)在自動化生產線上應用越來越廣泛。
目前,很多汽車整車廠已實現了混流生產,在一條裝配線上可以同時裝配多種車型。
智能產線在我國制造企業(yè)的應用還處于起步階段,但必然是發(fā)展的方向。智能產線的特點是:
在生產和裝配的過程中,能夠通過傳感器或RFID自動進行數據采集,并通過電子看板顯示實時的生產狀態(tài);
能夠通過機器視覺和多種傳感器進行質量,自動剔除不合格品,并對采集的質量數據進行SPC分析,找出質量問題的成因;
能夠支持多種相似產品的混線生產和裝配,靈活調整,適應小批量、多品種的生產模式;
具有柔性,如果生產線上有設備出現故障,能夠調整到其他設備生產;
針對人工*作的工位,能夠給予智能的提示。
智能車間(Smart workshop)
無論什么制造行業(yè),制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)成為企業(yè)的必然選擇。對于藥品、食品等行業(yè),有強制性的追溯要求,需要通過GMP等行業(yè)認證,因此推進MES更加緊迫。
前文提到的數字化制造(DM)技術也是智能車間的支撐工具,可以幫助企業(yè)在建設新廠房時,根據設計的產能科學進行設備布局,物流效率,提高工人工作的舒適程度。
對于機械制造企業(yè),可以通過DNC技術實現設備狀態(tài)信息和加工代碼的上傳下達,目前已有成熟的產品。
另外,實現車間的無紙化,也是智能車間的重要標志,企業(yè)可以應用三維輕量化技術,將設計和文檔傳遞到工位。
此外,智能車間還有一個典型應用,就是視頻監(jiān)控系統(tǒng)不僅記錄視頻,還可以對車間的環(huán)境,人員行為進行監(jiān)控、識別與報警。
例如,智能車間應當在溫度、濕度、潔凈度的控制和工業(yè)(包括工業(yè)自動化系統(tǒng)的、生產環(huán)境的和人員)等方面達到智能化水平。
智能工廠(Smart Factory)
一個工廠通常由多個車間組成,大型企業(yè)有多個工廠。前文已經提到了智能工廠與數字化工廠的區(qū)別,一個普遍的共識是,僅僅有自動化生產線和一大堆機器人,并不是智能工廠。
作為智能工廠,不僅生產過程應實現自動化、透明化、可視化、精益化,同時,產品、質量檢驗和分析、生產物流也應當與生產過程實現閉環(huán)集成。
工人可以通過智能手機查詢工單,可以開視頻會議,維修人員碰到疑難問題,可以通過手機視頻尋求專家解答,還給智能手機配備了RFID和條碼掃描的接口,這也是一個智能工廠的創(chuàng)新實踐。
智能工廠還應當重視利用智能的儀器,結果直接進入信息系統(tǒng),無需人工干預。而展望未來,AR(Augmented Reality,增強現實)技術也將在智能工廠大顯身手。
智能研發(fā)(Smart R&D)
企業(yè)要開發(fā)智能產品,需要機電軟多學科的協(xié)同配合;要縮短產品研發(fā)周期,需要深入應用仿真技術,建立虛擬數字化樣機,實現多學科仿真,通過仿真減少實物試驗;需要貫徹標準化、系列化、模塊化的思想,以支持大批量客戶定制或產品個性化定制;需要將仿真技術與試驗管理結合起來,以提高仿真結果的置信度。
目前,流程制造企業(yè)已開始應用PLM系統(tǒng)實現管理和配方管理,LIMS(實驗室信息管理系統(tǒng))系統(tǒng)比較廣泛。
另外,汽車整車企業(yè)和設計公司廣泛應用Cave技術,利用虛擬現實技術輔助產品研發(fā),也是一個智能研發(fā)技術。
全球PLM領導廠商之一,達索系統(tǒng)公司提出了三維體驗(3D Experience)的理念,在VR和AR方面提供了解決方案。
將仿真技術與精密制造緊密結合,可以將以為需要多個零件分散制造融合為一個復雜零件,從而了零件的性能,了零件的重量。
智能管理(Smart Management)
制造企業(yè)核心的運營管理系統(tǒng)還包括人力資產管理系統(tǒng)(HCM)、客戶關系管理系統(tǒng)(CRM)、企業(yè)資產管理系統(tǒng)(EAM)、能源管理系統(tǒng)(EMS)、供應商關系管理系統(tǒng)(SRM)、企業(yè)門戶(EP)、業(yè)務流程管理系統(tǒng)(BPM)等,國內企業(yè)也把辦公自動化(OA)作為一個核心信息系統(tǒng)。
為了統(tǒng)一管理企業(yè)的核心主數據,近年來主數據管理(MDM)也在大型企業(yè)開始部署應用。實現智能管理和智能決策,重要的條件是基礎數據準確和主要信息系統(tǒng)無縫集成。
智能物流與供應鏈(Smart logistics and SCM)
實現智能物流與供應鏈的關鍵技術包括自動識別技術,例如RFID或條碼、GIS/GPS定位、電子商務、EDI(電子數據交換),以及供應鏈協(xié)同計劃與優(yōu)化技術。
其中,EDI技術是企業(yè)間信息集成(B2B Integration)的必備手段,然而我國企業(yè)對EDI的重視程度*不夠。
EDI技術重要的價值,就是可以實現供應鏈上下游企業(yè)之間,通過信息系統(tǒng)之間的通訊,實現整個交易過程無需人工干預、而且不可抵賴。
智能決策(Smart Decision Making)
企業(yè)在運營過程中,產生了大量的數據。
一方面是來自各個業(yè)務部門和業(yè)務系統(tǒng)產生的核心業(yè)務數據,比如與合同、回款、費用、庫存、現金、產品、客戶、投資、設備、產量、交貨期等數據,這些數據一般是結構化的數據,可以進行多維度的分析和預測.
這就是BI(Business Intelligence,業(yè)務智能)技術的范疇,也被稱為管理駕駛艙或決策支持系統(tǒng)。
同時,企業(yè)可以應用這些數據提煉出企業(yè)的KPI,并與預設的目標進行對比。從技術角度來看,內存計算是BI的重要支撐。
SAP HANA和QlikView軟件在這方面已經先行一步。BI軟件的另一個趨勢是移動BI,支持在智能手機和PAD上進行分析和應用,而要移動BI的應用效果,基于云服務無疑是必由之路。
對于制造企業(yè)而言,要實現智能決策,首先必須將業(yè)務層的信息系統(tǒng)用好,實現信息集成,確保基礎數據的準確,這樣才能使信息系統(tǒng)產生的數據真實可信。
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1.需求背景1)建立覆蓋加工車間的分布式控制網絡,實現NC程序的有效調用、穩(wěn)定有效傳輸和在線加工等,
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