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推进智能制造落地,成功驾 驭智慧工厂这一新风口

2019-02-27 09:17 性质:转载 作者:电气行家 来源:电气行家
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智慧工 厂是现代工厂信息化发展的新阶段,是在数 字化工厂的基础上,利用物 联网技术和设备监控技术加强信息管理和服务;清楚掌握产销流程、提高生 产过程的可控性、减少生 产线上人工的干...


智慧工 厂是现代工厂信息化发展的新阶段,是在数 字化工厂的基础上,利用物 联网技术和设备监控技术加强信息管理和服务;清楚掌握产销流程、提高生 产过程的可控性、减少生 产线上人工的干预、即时正 确地采集生产线数据,以及合 理的生产计划编排与生产进度。并加上 绿色智能的手段和智能系统等新兴技术于一体,构建一个高效节能的、绿色环保的、环境舒 适的人性化工厂。一般而言,智慧工厂的基本概念,至少应 该包含制程管控可视化、系统监 管全方位及制造绿色化等三层面。

1)制程管控可视化。在制程管控的同时,减少因 系统故障造成偏差。而制程 中的相关数据均可保留在数据库中,让管理 者有完整信息进行后续生产规划,也可以 依生产线系统的现况规划机具的维修保养,也因为信息的整合,可据此 建立产品制造的智能组合。

2)系统监 管全方位是让制造设备都具有感知能力,以传感器做链接,系统可进行识别、分析、推理、决策、以及控制功能。这类制造装备,可以说 是先进制造技术、信息技 术和智能技术的深度结合。值得注意的是,相关解决方案,并非只 是安装感测软硬件,而是要 建立一个拥有完整设备信息及回馈机制的资料库,通过系 统平台累积各种信息,让决策 者掌握产品完成时程,即从订单开始,到产品制造完成、入库的生产制程信息,都可在 资料库中一目了然,在遇到制程异常时,决策者 亦可更为迅速反应,以促进 工厂有效运转与生产,为市场 提供更进一步服务。

3)在制造绿色化方面,除了在 制造上利用环保材料、留意污染等问题,并与上下游厂商间,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,更可通过绿色ICT(Information Communication Technology 信息技术与通信技术)的加值应用,延伸至 绿色供应链的协同管理、绿色制 程管理与智能环境监控等,协助上 下游厂商与客户之间共同创造符合环保的绿色产品。

智慧工 厂早期多注重制程的智能化,这主要 是来自于高科技产业的快速发展,通过计算机平台系统,直接监 控机台及生产线,适合应 用在较为精密的产业上。如半导 体芯片等相关制程,多需要 在极度洁净的无尘环境工作,人的变 因反而有可能造成产品制程复杂化,因此自 动化乃至于智能制造成为这类高科技厂商的最佳选择。

从系统架构来看,智能制 造可以将整个系统分为全方位制造系统、可重组 智能系统以及智能化维护系统三个组合。毫无疑问,智能制 造的确是自动化的未来发展方向,在制造 过程的各个环节,几乎都 可广泛应用人工智能技术,如专家 系统可以用于工程设计、工艺过程设计、生产调度,以及故障诊断等技术,亦可将 神经网络和模糊控制技术等先进技术,应用于产品配方、生产调度等流程,实现制程智能化。

美国ARC将智慧工厂定义为:以制造 为中心的数字制造、以设计 为中心的数字制造、以管理 为中心的数字制造,并考虑了原材料、能源供应、产品销售的销售供应,提出用工程技术、生产制造、供应链 这三个维度来描述工厂的全部活动。通过建 立描述这三个维度的信息模型,利用适当的软件,能够完 整表达围绕产品设计、技术支持、生产制 造以及原材料供应、销售和 市场相关的所有环节的活动。实时数据的支持,实时下 达指令指导这些活动,全面优 化的并在三个维度之间交互,称为数 字化工厂或智慧工厂,如图1所示。



数字化 工厂以产品全生命周期的相关数据为基础,在计算机虚拟环境中,对整个 生产过程进行仿真、评估和优化,并进一 步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。数字化 工厂主要解决产品设计和产品制造之间的“鸿沟”,实现产 品生命周期中的设计,制造、装配、物流等 各个方面的功能,降低设 计到生产制造之间的不确定性,在虚拟 环境下将生产制造过程压缩和提前,并得以评估与检验,从而缩 短产品设计到生产的转化的时间,并且提 高产品的可靠性与成品率。

近年来,制造业 面临的竞争日趋激烈,消费者 的需求瞬息万变,造成产 品生命周期愈来愈短,定制化 的产品日趋多样,制造成 本亦跟着难以控制;此外,更加复 杂的其它因素变项,使得厂 商必须随时面对不稳定的订单、少量多样的生产、生产良率的控制,以及备 料库存压力等相关问题,从中寻 求一个能够同时提升生产力及竞争力的关键策略,成为厂商关切方向。而整合平台、软件、硬件及 机台的共同发展,让系统 整合制造更加完整;让工厂 精确地管理原料、制程及产品,不但能 够因此降低成本,此外亦能提升效能。制造的智能化,让制程更加精确,亦确立 了工厂自动化的新型态,向智慧工厂迈进。

工厂的 信息化建设发展经历了从IP网络架构设计,到体现 总控中心的信息管理,再到目前对工厂IT系统、通信系统、安防系统、火灾报 警系统及其它弱电系统的信息综合管理。可以确定的是,智慧工 厂的目标就是设法将IT与生产应用完美融合。

因此,IT基础设 施将是贯穿智慧工厂架构的最重要一环,它不仅传递信息,也承担 着提供和制定标准的作用,更是未 来信息整合的基础。智慧工 厂未来也将着眼于如何打造一个现代信息通信环境,提供工 厂全面的系统整合管理解决方案,让工厂 可以直接并即时的获取制造设备的生产、运行和质量数据,并利用 整合的信息系统解决各类问题。

发展智能制造,我国具 备一定基础优势。我国工 业化和信息化深度融合已推行多年,信息技 术广泛应用于制造业设计、生产等全流程,数字化工具、数控装 备等市场普及率迅速扩大,有效提 高了我国制造业的自动化和智能化水平。我国还在物联网、移动互 联网等领域具有先发优势。今年政 府工作报告中提到的“互联网+”行动计划,正是要 推动移动互联网、云计算、大数据、物联网 等与现代制造业结合,推动制 造业向智能制造转型。

无论是 发达国家还是发展中国家,世界各 国都已取得这样的共识:制造业 是一个国家的重要支柱产业,对国家 的繁荣富强和国防安全至关重要。我国已是制造大国,但还不是制造强国。与发达国家相比,我国的 智能制造水平还有一定差距。高端传感器、重要操 作系统和数字化基础的智能化水平还有待提高,工业机 器人的普及应用还远远不够,互联网 与工业的融合发展还有很大空间。尚不具 备全面推广智能制造的基础与条件,因此,要以试点示范为引领,逐步解 决智能制造装备及其关键部件受制于人、高端工 业软件缺乏等问题,搭建起 智能制造基础理论和技术体系,迅速提 升制造业整体自动化和数字化程度,从而逐 步推广智能制造应用。

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