《智能工厂的组成》

  • 来源专题:集成电路
  • 编译者: shenxiang
  • 发布时间:2020-10-20
  • 随着科技进步和生产的发展,智能工厂的建设也开始在工厂中普及。关于智能工厂的建造,许多人错误地理解为就是智能设备和智能机器的组合。实际上,要建造一座现代化智能工厂是一件细致、复杂的工作,其中不仅涉及到智能制造软、硬件的有机结合,更重要的是如何将其有效地布局于企业自身的生产实践中。

    现在很多人,很多企业,很多制造业都找追求智能工厂,智慧工厂,甚至很多制造业企业家到处找工程师,行业专家,打造自己的最高效,最安全,最省事,最便捷,最节约的智慧工厂。打造智能工厂需要具备三个条件:管理智能化、装备智能化、产品智能化。将坚持的事做到极致,是最高的境界。智能工厂也是普及工业4.0的理念思维。

    智能工厂是辅助在工业4.0,一种在信息技术发展到新阶段产生的新的工业发展模式。从终极目标来看,工业4.0不能为技术而技术,核心在于提高企业、行业乃至国家的整体竞争力。

    工业专用软件

    在研发设计方面,鼓励软件企业开发智能化的研发工具软件和工业设计软件,采用“共建共享”机制建设科技情报信息库、专利文献 数据库 、工业设计素材库等,推广 计算机 辅助工程(CAE)、工业仿真等技术,提高研发设计过程的自动化、智能化水平,进一步缩短研发设计周期。

    在生产加工方面,鼓励软件企业开发智能化的工业控制软件、数控系统,推广智能控制、工业机器人、快速成型、计算机辅助制造(CAM)、网络协同制造、制造执行系统(MES)等技术,提高生产设备和生产线的智能化水平,利用物联网技术实现进料设备、加工设备、 包装 设备等的联网协作,打造“无人工厂”。

    在企业管理方面,鼓励软件企业开发智能化的管理软件。鼓励工业企业开展ERP和MES集成应用,将物联网技术应用于车间管理,实现生产管理的智能化。推广商业智能(BI)系统,鼓励企业建立知识库和知识管理系统,发展辅助决策的“仪表盘”系统,通过对企业经营过程中的各种数据进行统计分析、联机处理和数据挖掘,实现管理决策的智能化。

    打造智能装备体系

    对于 机械 装备行业,发展高端智能制造装备,包括高档数控机床、智能工业机器人、自动化成套生产线等,发展智能仪器仪表、智能工程机械等。智能装备是先进制造技术、信息技术和智能技术的集成和深度融合。

    我国将重点推进高档数控机床与基础制造装备,自动化成套生产线,智能控制系统,精密和智能仪器仪表与试验设备,关键基础零部件、 元器件 及通用部件,智能专用装备的发展,实现生产过程自动化、智能化、精密化、绿色化,带动工业整体技术水平的提升。

    工业与信息化融合

    在企业内部信息化集成应用方面,以信息化推进研发设计与生产制造的集成、生产与管理的集成、生产与销售的集成、业务与财务的集成、总部与分支机构的集成,实现产销衔接、管控一体,提高企业生产经营效率,减低成本,控制风险。

    在企业之间信息化集成应用方面,以信息化推进产业链协同,鼓励行业龙头企业与配套企业之间进行信息系统对接,相互共享设计、库存、物流等信息,以提高协同效率,降低总成本,实现即时生产。

    根据我国工业与信息化融合规划:到2025年,信息化与工业化深度融合取得重大突破,信息技术在企业生产经营和管理的主要领域、主要环节得到充分有效应用,业务流程优化再造和产业链协同能力显著增强,重点骨干企业实现向综合集成应用的转变,研发设计创新能力、生产集约化和管理现代化水平大幅度提升。

    生产性服务业领域信息技术应用进一步深化,信息技术集成应用水平成为领军企业核心竞争优势。

    支撑“两化”深度融合的信息产业创新发展能力和服务水平明显提高,应用成本显著下降,信息化成为新型工业化的重要特征。

    生产需要的产品时,可以智能利用有关能源。通过IT技术,可以保证对于能源的使用是以最为有效的方式进行。物联网是把所有各种各样的部件考虑进去;而今后做决策时,是把所有的组织体系考虑进去,这是一种整体的思考方法。这将使产业链分工变得高度有效,相互又非常精准地对接。

    未来可以看到一个智能化的经济体:包括智能化的生产、工厂、生活、家居、交通、物流、治理、环境、人的活动等产业链要素。这个过程实际上由IT系统加以控制,IT系统知道如何组织生产,来收集所有的数据,并用一种控制的方式与有关各个环节进行互动。未来整个生产当中捕捉到的数据都可以进行实时分析,帮助人做出决策,进行一些设定同时进行传输,而且在发生某些故障时,自动发送警告。

    工业4.0用了很多IT技术,毫无疑问会重新塑造整个生产流程,原来的工人会受到影响。工人会产生担忧,在这种担忧下,会不配合和加以破坏;因此需要和他们进行讨论,告诉他们未来的整个工作场景是怎样的,希望他们参与进来,让这样的技术最终改善他们的处境,而不是相反。

    如此,智能工厂的生产组织变得极其高效。同时,单体智能工厂也可以成为联合体,即把外部的一些工厂包括进来。比如单体智能工厂在进行生产时,一旦某些原料用完了,厂外供应商会自动获取信息,然后就会自动交付定额的原料。智能工厂和厂外的合作伙伴完全可以通过智能系统进行整合,这是非常和谐的互动,可以诞生智能化的商业模式,即:随时在生成数据,随时按照精确的数据让生产方了解情况,来改善生产当中的状况。

    在当前环境下,迈向智能制造已经成为一种必然趋势,身处智能制造时代的企业管理者们需要擦亮双眼、时刻保持前瞻性,才能抓住智能制造飞速发展的浪潮,保持在市场竞争中立于不败之地。

相关报告
  • 《打造智能工厂别忘了流程行业》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2020-11-02
    • 今年虽有新冠肺炎疫情突袭,国内智能工厂的发展依然如火如荼。据报道,10月27日,上汽大众总投资170亿元的新能源汽车智能工厂投产。除了汽车,家电、数码电子等领域的智能工厂也不断涌现。不过专家认为,目前的智能工厂主要集中在离散行业,流程行业内的智能工厂依然比较少。   “现在工业4.0所反映的内容大多与离散行业有关,很少涉及流程行业,流程行业有自己的规律。”日前,香山科学会议第682次学术讨论会聚焦制造流程物理系统与智能化,钢铁研究总院名誉院长、中国工程院院士殷瑞钰在会议期间接受科技日报记者采访时如是说。   流程行业在国民经济中举足轻重   什么是离散行业?什么是流程行业?   “制造工业可以分为两大类,一个是离散行业,一个是流程行业。” 殷瑞钰告诉记者。   其中,离散行业包括装备加工制造业,例如汽车制造、飞机制造等,需要对不同部件进行组装、集成;而流程行业则包括冶金工业、化工工业、建材工业、制药工业等,这种行业是一个个工序连着进行,往往一头连着资源和能源,另一头连着产品,其产品既可以直接用,也可以进一步加工。   殷瑞钰指出,流程制造业如化工、冶金、建材等,制造流程动态运行过程的物理本质可以表述为:物质流在能量流的驱动和作用下,按照设定的“程序”例如生产作业指令等,沿着特定的“流程网络”做动态有序的运行,并实现多目标优化,不只是生产产品。   “流程行业里面涉及化学变化、物理变化、运输、信息交换,而且大量使用能量。” 殷瑞钰举例说,石油化工涉及三四百摄氏度的高温,炼钢炼铁则需要高达1500到1700摄氏度的高温。   在他看来,流程行业大多属于基础行业,在国民经济中具有举足轻重的作用。而且流程行业涉及物质、能量的输入输出,对生态环境的影响也非常大。   智能化之路需要模型、数据来支撑   “为加快推进先进制造技术与信息技术深度融合、加快推动流程制造业不断向智能化方向发展,中国工程院设立了‘面向2035的流程制造业智能化目标、特征和路径战略研究’咨询研究项目,选择钢铁、石化两个典型流程工业为研究对象,研究提出了流程制造业智能化的发展目标和思路。”中国工程院院士、中国石化集团公司科技委顾问袁晴棠介绍。   与会专家告诉记者,国内钢铁、石化等流程行业自动化水平比较高,进行智能化有较好的基础。但流程行业的智能化依然面临很多难题。   “物理系统怎么理顺,信息系统怎么注入到物理系统中去,都是有科技含量的,都需要模型、数据、感知器件等来支撑。”殷瑞钰仍以钢铁行业举例说,首先钢铁厂的流程网络结构要进一步优化,把物质流、能量流、信息流的网络进一步理顺,使这三者协同起来。同时还要提升建模和软件的能力,并把各种平台、网络集成起来。这些要反映在工厂的工程设计、生产运行、管理和决策上,都需要先进技术做支撑。
  • 《华硕开设首个AI智能工厂》

    • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者:husisi
    • 发布时间:2022-11-02
    • 近日,华硕宣布其首个AI智能工厂正式启用!据悉,该工厂采用了多种 AIoT 技术,包括 3D 数字孪生、AR、用于工厂物流的自主移动机器人 (AMR) 以及人工智能驱动的缺陷检测系统。 据官方介绍,该工厂已实现了数字化,可以从中央数据仓库平台跟踪和管理生产过程的每一步。该工厂融合了许多物联网 (IoT) 和机器对机器 (M2M) 通信技术,提高了产品质量,同时也创造了一个智能和有弹性的制造环境;人工智能驱动的双直插式封装 (DIP) 器件缺陷检测系统将提高组装质量,提高效率和精度标准;先进的预警系统将有助于防止错位、倾斜等失误,减少返工工作量。此外,AR 眼镜的引入将为一线操作人员提供随时随地访问数据的机会。 智能工厂如火如荼,众多巨头积极布局 近年来,全球各主要经济体都在大力推进制造业的复兴。在工业4.0、工业互联网、物联网、云计算等热潮下,全球众多优秀制造企业都开展了智能工厂建设实践。作为IT行业的龙头企业,华硕推行的智慧工厂建设中,也能看到诸多信息技术的体现。 智慧工厂的建设为何如此重要?首先要知道,当前我国制造企业面临着巨大的转型压力,一方面是人工劳动成本攀升,同行竞争之下的产能对拼,客户个性化需求日益增长等因素影响,迫使制造企业从低成本竞争策略转向建立差异化竞争优势。 另一方面,社会老龄化趋势越来越明显,制造企业面临着招人难的问题,尤其是具备专业技能素养的人员更是难以寻觅。如果能够通过推进智能工厂建设来实现“减员增效”,无疑对工厂未来的运营更加高效有力。 如今,我国汽车、家电、轨道交通、食品饮料、制药、装备制造、家居等行业的企业对生产和装配线进行自动化、智能化改造,以及建立全新的智能工厂的需求十分旺盛。随着物联网、预测性维护、机器视觉等新兴技术迅速兴起,为制造企业推进智能工厂建设提供了良好的技术支撑,越来越多巨头布局于此,率先打造出智能工厂建设的样板。 以海外巨头为例,西门子的安贝格电子工厂实现了多品种工控机的混线生产;施耐德电气实现了电气开关制造和包装过程的全自动化;发那科实现了机器人和伺服电机生产过程的高度自动化和智能化,并利用自动化立体仓库在车间内的各个智能制造单元之间传递物料,最高可以实现720小时的无人值守;三菱电机采用了人机结合的新型机器人装配产线,实现从自动化到智能化的转变,显著提高了单位生产面积的产量。 再看国内巨头,海尔在佛山的滚筒洗衣机工厂,可以实现按订单配置、生产和装配,采用高柔性的自动无人生产线,广泛应用精密装配机器人,采用MES系统全程订单执行管理系统,通过RFID进行全程追溯,实现了机机互联、机物互联和人机互联;小米也将其智能工厂建设在了北京市,该工厂是高度智能化的“黑灯工厂”,设备大部分都是小米自研。据悉小米昌平智能工厂将与亦庄一期工厂,形成“研发+量产”的产业协同效应,全面展开智能制造布局。 建设智慧工厂,哪些环节最重要? 目前关于智慧工厂的定义各有说法,在相关资料中指出,智慧工厂基本特征主要有制程管控可视化、系统监管全方位及制造绿色化三个层面。 “制造过程管控可视化”,是为了让原料管控及各个流程,均能实时展示于控制者眼前,减少因系统故障造成偏差。而所有流程的相关数据,均可保存在数据库中,以便管理者后续调用或搜寻数据进行规划。也可以根据现有的可视化诗句,对生产线系统的现况进行调整维护等。 “系统监管全方位”,顾名思义,就是通过物联网概念、以传感器做链接使制造设备具有感知能力,系统可进行识别、分析、推理、决策、以及控制功能。 在“制造绿色化”方面,其实也是现在广大工厂老生常谈的问题。除了在制造上利用环保材料、留意污染等问题以外,还要跟上下游厂商间联系,从资源、材料、设计、制造、废弃物回收到再利用处理,以形成绿色产品生命周期管理的循环。 那么的打造智慧工厂,里面究竟会用到哪些技术呢?最重要的其中一项,就是“无线感测”技术,无线感测器将是实现智慧工厂的重要利器。不管是传感器,还是仪器仪表都开始呈现智能化发展,能够更快更灵活的帮助管理者了解和控制工厂里的一切内容。 还有一项很重要的技术——无线通信。工厂无线通信不同于移动设备之间的通信,它是通过支持设备间的交互与物联,提供低成本、高可靠、高灵活的新一代泛在制造信息系统和环境,常见的通信标准包括蓝牙、Wi-Fi、GPS、LTE以及WiMax等等。 此外,还有智慧工厂建设中最不可或缺的一项——云端部署以及网络化。随着智慧工厂制造流程连接的嵌入式设备越来越多,通过云端架构部署控制系统,无疑已是当今最重要的趋势之一。在工业自动化领域,随着应用和服务向云端运算转移,资料和运算位置的主要模式都已经被改变了,由此也给嵌入式设备领域带来颠覆性变革。 万亿市场等待开发 众所周知,制造业是中国实体经济的根基,目前全国共有327万家制造企业,吸纳了1.05亿人就业,占总就业人口的27.3%,居各行业之首。要想从“制造大国”变为“制造强国”,还需要实现人工智能与制造业的深度融合发展。 数据统计显示,在2020年中国智能工厂市场规模已经达到了8560亿元。根据当前各行业建设智慧工厂的热情及扩张速度,预计未来几年中国智慧工厂行业仍将保持10%以上的年均增速,到2025年,中国智慧工厂行业市场规模有望超1.4万亿。 毫无疑问,智慧工厂是现代工业、制造业的大势所趋,是实现企业转型升级的一条优化路径,未来市场必然是前景广阔且不容忽略。