智能制造:工业4.0催生新的机遇

文章来源:盟思软件    时间:2015-12-23 14:42:00
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智能制造:工业4.0催生新的机遇

        在未来的智能工厂中,产品信息都将被输入到产品零部件本身,它们会根据自身生产需求,直接与生产系统和设备沟通,发出下一道生产工序指令。这种自主生产模式能够满足每位用户的“定制”需求。
        德国在工业4.0的理念思考和创新实践方面已经走在了世界的最前列,中国作为世界第一制造大国与德国在这个领域建立对话和合作,能使我们直面工业4.0的机遇与挑战,跟上制造业转型升级的步伐,继而确保我国在未来全球制造业更高水准的竞争格局中能占据有利地位。
        “工业4.0”是指以蒸汽机、大规模流水线生产和电气自动化为标志的前三次工业革命之后的第四次工业革命。其特点是通过充分利用嵌入式控制系统,即物理信息融合系统,实现制造业向智能化转型。
        “工业4.0”则是利用基于信息物理融合系统的智能化来促进产业变革的时代。德国学术界和产业界积极推动“工业4.0”。他们认为,全球经济正处於第四次工业革命的开端,“工业1.0”是蒸汽机时代,“工业2.0”是电气化时代,“工业3.0”是信息化时代。

 
智能制造时代的新思维
 

        为了使德国成为智能化生产系统领先国家,引领新工业革命,德国政府在德国高技术战略2020中把“工业4.0”确定为十大未来项目之一。该项目由德国联邦教研部与联邦经济技术部联手投入2亿欧元。其研发主题包括:“智能工厂”,重点研究智能化生产系统及过程,以及网络化分布式生产设施的实现;“智能生产”,主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。
        由德国三大工业协会起草的《“工业4.0”白皮书》提出了关於“工业4.0”中人、技术及组织的17个重要命题,展现了一幅全新的工业蓝图。

1 从人的角度来看,工作组织设计将以人为本,体现了自组织性和自主性;“工业4.0”将为工人扩大工作范围、增强自身技能、学习更多知识、扩大行动空间创造机会;工作工具可辅助学习,实践社群将大大提高教学效率,信息技术技能培训份额日益增加;学习工具不仅适用,而且能自动向使用者发挥功用。
2 从技术角度看,“工业4.0”系统简单易用,安全可靠,并能辅助学习;简单易用、普遍适用的问题解决方案范本使其他人也能参与工业4.0系统的设计和运行;产品和经营过程网络化、个性化会导致复杂性增加,同时解决问题的可能性更大,分析所有可能性并找到解决办法的速度会更快;资源利用效率受到持续规划、落实、监督和自动优化;智能产品在整个产品生命周期内可寻址、可识别;系统组件可寻址、可识别,支持对生产过程和生产系统虚拟规划;新的系统组件能够完全替代旧的系统组件,并且功能兼容;各系统组件发挥功用,为其他系统组件服务;新的安全文化要求“工业4.0”系统可信赖、有弹性且社会可接受。
3 从组织角度来看,新的价值创造网融合产品、生产和服务,使劳动分工更加灵活;合作和竞争会导致产生新的经济和法律组织;系统构架和业务流程符合可适用的法律框架,且新的法律解决方案会促成新的合同模式;在新兴市场将存在调节地域附加值的机会。

 
制造业发展的新趋势

 

 

        从生产手段看,数字化、智能化技术和装备将贯穿产品的全生命周期。随着信息技术的发展以及信息化普及水平的提高,数字技术、网络技术和智能技术日益渗透融入到产品研发、设计、制造的全过程,推动产品的生产过程产生了重大变革。
    从发展模式看,绿色化、服务化日渐成为制造业转型发展新趋势。生态环境与生产制造的矛盾日益激化,推动了全球工业设计理念的革新和传统技术的改造升级,以实现资源能源的高效利用和对生态环境破坏的最小化。欧美的“绿色供应链”、“低碳革命”、日本的“零排放”等新的产品设计理念不断兴起,“绿色制造”等清洁生产过程日益普及,节能环保产业、再制造产业等静脉产业链不断完善,都表明制造业的绿色化发展目标已经成为制造业的共识。
    从组织方式看,内部组织扁平化和资源配置全球化已成为制造业培育竞争优势的新途径。在企业内部管理方面,传统的工业化思维以层级结构管理企业的内部运行,以串联结构与上下游企业共同形成产业链条,强调管理组织等级分明,强调企业业务“大而全”,难于适应市场和产品的多样化需求。而当前的互联网思维强调开放、协作与分享,要求减少企业管理的内部层级结构,在产业分工中注重专业化与精细化,企业的生产组织更富有柔性和创造性。
     从发展格局看,比较优势动态变化将重塑全球制造业版图。以往通常认为,全球制造业发达国家掌握着世界制造业的发展方向和最核心的技术,是世界制造业技术发展方向的引领者;中国、印度、巴西等新兴国家生产成本相对较低,拥有巨大的消费市场,成为生产基地;拉美等处于工业化初期的国家,原材料丰富、工业基础薄弱、缺少技能工人,是原材料和能源的供应者。然而,随着新兴国家劳动力工资的提升、土地价格的上涨等因素的不断影响,制造业生产成本的地区分布发生了明显变化。
     从国家层面上看,应把信息化和网络化作为推动制造业企业转型升级的主攻方向。当前全球制造业发展越来越呈现数字化、网络化和智能化的新特征,美国提出“工业互联网”战略、德国提出“工业4.0”战略,主要意图就是抢占智能制造这一未来产业竞争制高点。
        从企业层面看,应把实施互联网战略作为企业提升竞争力的关键环节。互联网不再只是企业生产的工具和手段,已成为支撑企业成长的关键要素和支撑平台。基于互联网思维下的企业转型升级,推动了众多制造业新业态的崛起,已经成为当前制造业发展新的亮点,更是当前经济形势下难得的发展机遇。

 
未来的工厂将变得更智能

 

        自首台工业机器人应用已经有40年,如今它开始走向与人类的融合。ABB中国区副总裁李刚介绍称,第一代机器人基本按照所编的程序工作,第二代机器人是带有传感器的智能机器人,可以完成协作式的工作。第三代机器人将是那些可以完全自主行动,像人类一样根据环境作出调整的机器人,目前还没有出现。
     西门子曾这样描述“未来工厂”,“你会看到传送带安静而迅速地将工件运送到整洁的机器旁边。身形小巧、动作敏捷的运输机器魔幻般地在车间过道上穿梭往来,搬运物料,运送零件到仓库,焊接机器人快速做者焊接的工作。”
     除了机器人,量身定制模式成为这种智能化应用的特征之一。德国的“工业4.0”国家项目的宗旨便是利用互联网和传感器,在最佳的时间点生产最佳的产品。在未来的智能工厂中,产品信息都将被输入到产品零部件本身,它们会根据自身生产需求,直接与生产系统和设备沟通,发出下一道生产工序指令。这种自主生产模式能够满足每位用户的“定制”需求。
        工业4.0还预示着工业正在向着使用最新科技和创新理念的智能工厂转变。工厂智能设备的数量以及这些设备所提供的信息正在急剧增加。其一个重要焦点是个性 化产品的市场趋势。SAP便提供自ERP企业数据到车间数据的离散制造业流线型解决方案,纵向集成从企业业务层到车间机器的所有相关流程。

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