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    • 【工业4.0】工业4.0时代下的智能制造(下)

      智能制造基本内涵与关键技术

      到底什么是智能制造?我们认为智能制造是先进制造技术与信息技术的深度融合,是我国传统产业转型升级和战略性新兴产业发展的共同使能技术。智能制造是制造科学的研究前沿,革新传统制造的科学基础、技术体系与应用模式,使制造技术从“经验试凑”转向“科学计算”从而实现基于科学的制造。数字化和智能化是新一代产业变革的切入点和核心。

      我们可以分析一下,目前我国比较重要的行业,比如航天航空航海;国家支柱产业,比如汽车制造、电子制造,目前主要存在三个问题,第一“造不出”,第二“造不好”,第三“造不及”。解决了这三个问题最后才能实现快速产品开发、高效开发。智能制造的概念是一个系统概念,从装备到车间,到整个系统都涉及到概念与体系。这里面涉及到智能设备、智能系统和智能检测,最后要实现信息、数据在这个系统里面采集、分析、优化。智能制造和大数据应该是紧密相关的,做PLM的人都知道,如果没有数据就没有经验知识,物联网时代使大数据的采集非常方便。

      图2 大数据循环

      智能制造包括几个方面,第一是产品,中国制造业要升级,首先是产品升级,要做一些高附加值的产品,或者说我们做的产品价钱很低,制造成本非常高,那肯定是没有办法持续的。第二是全产品生命周期、全价值链的考虑。第三,能够适应不同行业工况的变化,可以灵活决策。德国工业4.0也好,智能化以后,实际上是信息化和工业化的融合,就是CPS的概念。

      智能制造的技术路线,通过软件和网络进行产品开发、产和服务沟通,在设计和制造商,机器与产品实时进行信息和指令交互,进行全过程的虚拟仿真。设备和工艺要能支持智能制造,所以自主控制和优化。

      智能制造不是可以一蹴而就的,要分阶段实施。首先是数字化,数字化没有做好就想做智能化是比较困难的。第二网络化,利用自组织网络,动态配置资源,实现研究、设计、生产和销售各种资源重组。第三智能化,这里面存在发展周期的问题。

      智能制造有三个集成,第一个是产品集成,从客户需求到产品开发到产品生产、产品服务,整个过程的数据每个产品都是唯一的,是可以检测的。第二制造过程集成,从设计、生产、物流、营销,怎么利用全行业的资源组织生产。第三个是制造体系集成,从单个装备到生产线,然后到整个制造车间,全面实现PCM、MES、ERP集成。

      智能制造的发展方向,第一产品智能化,产品的提升是制造业的根本,产品智能化可以分为几个阶段,比如说汽车,汽车以前是一个机械产品,现在汽车变成了电子产品,因为汽车里面的传感器价值已经超过了机械,以后会变成智能产品。现在比较简单,是人机交互,语言可以识别你的身份,进一步发展可以咨询工况,最高阶段是无人驾驶。不只是在汽车行业如此,像家电、飞机、航空都是这样的发展过程。

      智能制造发展方向的装备智能化,以后智能装备特点可能是将专家的知识和经验融合感知、决策、执行等制造中,赋予产品制造在线学习和知识进化能力,这样会使产品越用越好用,实现自学自律制造。在车间智能化,这里面需要对装备、生产线、物流,包括整个生态体系做全面的监控,这样生产一件产品和一批产品质量是一样的,所以这是一个柔性化生产?;褂泄┯α粗悄芑?,现在很多大企业都是做总装的,供应链、零部件依托其他的供应商,以前的物流是纯物流,零部件到厂里储备好了才能开始组装。现在先进的企业是拉的,需要多少供应商提供多少,是零库存。

      再看一下制造模式的改变,现在制造企业的形态,从第一次工业革命以后发生了很大的变化,从生产线的组织然后到工厂,再向公司转变,又向网络转变。网络改变了沟通方式,现在很多人都用手机沟通。网络也改变了交易模式,马云的阿里巴巴在美国上市,成为全球第一大企业,以前的工厂模式是不可能实现的,所以网络改变了交易模式。再看网络改变生产的模式,现在生产是全自动生产方式,我们认为这个生产模式是有可能的,以后资源的配置可能需要通过网络招标组织,利用全球最好的资源做制造。现在资源的分配相对不均衡,未来的企业会有两种企业,一种是极小型一种是极大型,极小型企业做一些概念创新,可以在家里工作,几个人就可以把这个概念设计制造出来,制造出来以后通过3D打印把它制造出来。制造的概念有很多,最核心的是人工智能技术、集成技术和数字制造技术。

      人是很智能的,人的大脑对应的是决策和学习,人的四肢相当于电机,人的感官就相当于传感器。这里面包含数字化制造的核心技术,还有机器人技术,现在机器人非常热,以后每个制造车间里面有大量的机器人工作。我们最近得出一个数据,2012年中国工业机器人销量为达到8万台,已经成为世界第一了。另外还有智能传感,要想把数据采集基础就必须和物联网、传感器结合。

      三、智能机器人技术及应用

      我下面简单介绍一下我们做的工作,机器人是一个综合概念?;魅嗽诠ひ档挠τ帽冉显?,我国最早是喷涂机器人,漆对人体有伤害。第一条生产线在十堰东风,之后做焊接工作,现在机器人用的最多的还是焊接车间,需要速度很快。现在最新的发展是机械加工,用机器人打磨,前段时间上海有一个企业发生粉尘爆炸,用机器人可以避免这个问题,因为人工打磨对人体伤害很大,而且效率很低,机器人打磨可以提高效率和精度。现在中国的产品想要出口到国外就必须是机器人打磨,他们认为工人打磨是非人道的。

      四、基于RFID的智能工厂技术

      RFID是非劫持式的自动知识技术,可读可写,而且可以批量进行。RFID技术有很多功能,第一可识别,第二可定位,第三可感知,第四可联网。RFID技术应用在各个方面,比如车间、物流等等。RFID在智能制造中有很多应用,可以提升产品智能化形象,提高产品设计、生产、销售、售后、维修全程的质量和服务水平,实现产品全生命周期。

      在数字化车间中,RFID也有几方面的应用,包括辅具管控、智能维护和混流制造?;炝骶褪窍M呱系拿恳桓霾范疾灰谎?。我们在上海通用五菱、美的家用空调产线上都有采用到RFID技术。在物流方面,RFID的使用面也非常广泛,物流以前是被动的,RFID可以由被动向主动感知。

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