《智能制造体现工业自动化最高水平》

  • 来源专题:数控机床——战略政策
  • 编译者: 杨芳
  • 发布时间:2015-10-09
  • 当前和未来企业面临的是一个瞬息多变的市场需求和激烈的国际化竞争环境。社会的需求使产品生产正从大批量产品生产转向小批量、客户化单件产品的生产。企业欲在这样的市场环境中立于不败之地,必须从产品的时间、质量、成本、服务和环保等方面提高自身的竞争力,以快速响应市场频繁的变化。为此,企业的制造系统应表现出更高的灵活性和智能性。 .

      近年来制造业工人工资的快速上涨,正逐渐改变30年来中国经济赖以高速增长的基础——大量廉价劳动力。相对资源禀赋的变化,在带来转型阵痛的同时,也尖锐地提出一个无可回避的问题:中国作为“世界工厂”的地位还能维持多久?

      当前和未来企业面临的是一个瞬息多变的市场需求和激烈的国际化竞争环境。社会的需求使产品生产正从大批量产品生产转向小批量、客户化单件产品的生产。企业欲在这样的市场环境中立于不败之地,必须从产品的时间、质量、成本、服务和环保等方面提高自身的竞争力,以快速响应市场频繁的变化。为此,企业的制造系统应表现出更高的灵活性和智能性。

      先进的计算机技术和制造技术向产品、工艺及系统的设计和管理人员提出了新的挑战,传统的设计和管理方法不能有效地解决现代制造系统中所出现的问题,这就促使我们通过集成传统制造技术、计算机技术与人工智能等技术,发展一种新型的制造模式——智能制造。

      智能制造究竟能引起制造业的哪些变化呢?首先,自动化、数字化工厂使直接从事生产的劳动能力大幅下降,劳动力占生产总成本越来越小。其次,数字化制造可以满足个性化需求,实现定制生产,并且交货期大大缩短。第三,传统自上而下集中式经营方式将被分散的经营方式所取代,传统的金字塔式的管理体制将被扁平管理体制取代,对市场也将会做出更加快速的反应。可以预见,21世纪是智能制造获得重大发展和广泛应用的时代,智能制造将引发制造业革命,并将重新构筑全球制造业的竞争格局。

      何为智能制造?相对而言智能制造包括智能设计、智能产品、智能生产、智能装备、智能供应链、智能服务六大类内容。

      智能设计是指应用现代信息技术,采用计算机模拟人类的思维活动,提高计算机的智能水平,从而使计算机能够更多、更好地承担设计过程中各种复杂任务,成为设计人员的重要辅助工具。智能设计能帮助设计者及开发者节约大量时间,利用仿真技术模拟复杂三维模型的抗疲劳程度及结构受力分析,论证产品可行性提供了借鉴意义。

      智能产品是指利用先进的计算机、网络通信、自动控制等技术,将与生活有关的各种应用子系统有机地结合在一起,通过综合管理,让生活更舒适、安全、有效和节能。智能产品能够我们的生活更加舒服自然,科技成就美好生活,智能产品则是锦上添花。

      智能生产是指通过指由现代通信与信息技术、计算机网络技术、行业技术、智能控制技术汇集而成的针对企业生产的应用。智能生产能够使企业提高生产效率,降低生产成本,从而使企业实现高效生产。

      智能装备是指具有感知、分析、推理、决策、控制功能的制造装备,它是先进制造技术、信息技术和智能技术的集成和深度融合。

      智能供应链指的是结合物联网技术和现代供应链管理的理论、方法和技术,在企业中和企业间构建的,实现供应链的智能化、网络化和自动化的技术与管理综合集成系统。

      智能服务是指能够自动辨识用户的显性和隐性需求,并且主动、高效、安全、绿色地满足其需求的服务。

      智能制造是工业自动化水平的最高体现,也是装备制造业升级的关键,智能制造能够提升传统制造水平,满足高技术发展要求,有助于缓解环境和能源对机械制造业的制约,缓解对人工短缺的需求,推动机械制造业生产方式发生全新的改变,为现代制造服务提供技术保障。

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    • 工业4.0即是以智能制造为主导的第四次工业革命或革命性的生产方法。该战略旨在通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统——信息物理系统相结合的手段,将制造也向智能化转型。 两大主题: 1.智能工厂 :重点研究智能化生产系统及过程,以及网络分布式生产设施的实现。 2.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。 发展优势 在生产能力上,工业4.0将确保仅一次性生产,且产量很低时的获利能力,确保工艺流程的灵活性和资源利用率。另一方面,工业4.0将使人的工作生涯更长,工作与生活更加平衡,高工资时产业仍有强大竞争力。 实现方式 主要是通过CPS(信息物理系统),总体掌控从消费需求到生产制造的所有过程,由此实现高效生产管理。 工业3.0与工业4.0的比较 工业4.0能实现什么 1.生产智能化 2.设备智能化 3.能源管理智能化 4.供应链管理智能化 智能制造 工业4.0是一个产业的技术转型,是产业的变革。工业4.0提出的智能制造是面向产品全生命周期,实现泛在感知条件下的信息化制造。智能制造技术现代传感技术、网络技术、自动化 技术以及人工智能的基础上,通过感知、人机交互、决策、执行和反馈,实现产品设计过程、制造过程和企业管理及服务的智能化,是信息技术与制造技术的深度融合与集成。 本质:是基于“CPS”实现“智能共厂” 核心:是动态配置的生产方式实现“柔性生产” 关键:是信息技术应用实现生产力飞速发展 智能制造的构成 智能制造是可持续发展的制造模式,他借助计算机建模仿真和信息通信技术的巨大潜力,优化产品的设计和制造过程,大幅度减少物质资源和能源的消耗以及各种废弃物的产生,同时实现循环再用,减少排放,保护环境。 基于工业4.0构思的智能工厂将由物理系统和虚拟的信息系统组成,称之为物理信息生产系统(CPPS),是为未来制造业勾画的蓝图,其框架结构如图所示。 这种新的生产模式必将导致新的商业模式、管理模式、企业组织模式以及人才需求的巨大变化。 首先是产品设计与生产的分离。工业4.0提出以通信和服务为基础构建网络化智能共产的设想,如图所示。 从图中可见,智能工厂的生产环境由智能产品、智能设备、宜人的工作环境、高素质的劳动者和智能能源供应组成,他们相互之间进行企业内的通信,包括生产数据采集、工况分析、制造决策等等。若干智能工厂通过中间件、云计算和服务连接成庞大的制造网络,借助基于物流网的智能物流构建完整的制造体系。 智能工厂与物流的关系 智能工厂和物流之间的所有活动需要实时通信、交互和确认,即共同遵守规则环境,共同完成由底层下达的任务。建立这样分散的、网络化的智能共产体系需要一定的基础,应具有以下5个要素条件: 1.智能生产和产品,以先进的信息物理融合的设备生产高附加值的软硬件结合的智能产品 2.真实的企业环境,当前企业转型升级的途径和规划 3.宏观和微观经济环境,主要是产业政策和市场需求 4.人的因素,体现为新一代的管理人员、市场营销人员、技术人员和工人 5.技术因素,主要体现为网络和通信基础设施的安全性和可靠性,智能生产技术等。 制造业已经进入大数据时代,智能制造需要高性能的计算机和网络基础设施,传统的设备控制和信息处理方式已经不能满足需要,基于计算机的云智造已经指日可待。.