智能制造建设进程加速,工厂转型升级迫在眉睫

文:刘恒2017年第六期

    中国制造在过去三十年的高速发展举世瞩目。然而,随着国际市场对中国的人力成本控制、生产率提高、产品质量提升、定制化的预期越来越高,中国制造业发展遇到了新一轮的挑战——智能制造将引发中国新工业革命的浪潮,并帮助中国制造业实现弯道超车。

智能制造之五大要素

    按照德勤(Deloitte)对智能工厂的定义,一座智能化工厂需具备五大基本要素:一是可连接性,即持续地将各种新型传感器以及所有本地数据库连接在一起,能实时实现对供应商和客户数库的连接,以及跨部门之间的连接(例如将生产过程反馈到产品研发部门等)。二是可优化性能,目的是达到高可靠性且具备可预测生产的能力,提高正常生产运作的时间和生产效率,实现高度自动化生产和对原材料的处理,尽可能减少人工介入,降低生产成本。三是透明化,根据实时测量方法和工具,支持快速而一致的生产决策,可实时连接对客户需求的预测,并可跟踪客户的订单流程。四是主动性,能预测异常状态并提出解决方案,可自动补充库存,提前发现供应链的品质问题,建立实时安全监控。五是敏捷性,实现灵活、适应性强的产线调度和转换,实时获得产线变化所带来的影响信息,并可灵活配置工厂的产能和设备。

    而从更宏观的制造业整体运作流程来看,德勤认为数字化智能制造主要包含智能工厂、智能生产和智能物流三大组成部分。智能工厂:通过生产系统智能化和生产设备网络化,使工厂成为未来智能设施的关键组成部分,如:宝马莱比锡工厂建立发达的设备网络,用PROFIBUS将车身车间、喷涂、总装和物流的工厂自动化SIMATIC系统串联成网络,实现生产信息化。智能生产:通过将先进技术运用于生产过程中,以形成高度灵活、个性化、网络化的生产链,如:西门子安贝格工厂建立自动化柔性生产工厂,通过大规模使用机器人实现高度自动化,并且在智能识别技术的帮助下实现了100%按照客户订单的个性化生产。智能物流:在实物流通过程中及时获取信息并进行分析,从而提升物流网络的自动化和整体效率,如:亚马逊快速订单处理和精准配送。

    在现阶段的实际开发中,尽管各大自动化厂商在推动智能制造方案的侧重点和做法各有不同,但沿着数字化、网络化、智能化的发展路线,最终实现自动化与信息化之间的高度融合,这一思路已经取得了广泛业内人士的共识。在今年上海工博会上,一批业内领导企业纷纷在展会现场展出了他们的智能制造示范产线,更为直观地向大家展示了他们对智能制造的理解和最新开发成果。

智能制造的5大要素

数字化转型帮助企业提高可用性和效率

    在今年的工博会上,西门子以“探索数字化企业价值”为主题,全面展示了其更为全面的“数字化企业”业务组合。西门子的数字化企业解决方案能够帮助客户实现更灵活、高效的生产,更短的上市时间和更好的产品质量,为客户带来真正的竞争优势。

    观众可以在西门子展台远程参观其位于北京和上海的数字化体验中心,感受数字化企业解决方案为离散和过程工业所带来的生产力、效率、灵活性以及质量的提升。西门子还携手食品饮料生产企业杭州娃哈哈集团有限公司,展示了如何在生产全生命周期借助西门子的数字化企业解决方案,实现中央监控、柔性生产与质量追溯,并提升能效和生产效率。

    西门子还展示了其基于云的开放式物联网操作系统MindSphere。观众可以现场体验到如何借助MindSphere进行数据采集和分析,将数据转化为价值,从而带来生产和服务的优化。自今年6月首次在中国市场发布以来,西门子正在逐步完善MindSphere的强大生态系统,携手合作伙伴深度挖掘数据的价值。8月,西门子携手成都高新技术产业开发区建立西门子在华首个专注于MindSphere的研发中心,并于9月与香港科技园签署协议,在香港创建基于MindSphere的首个智能城市数字化中心。

西门子近年来陆续与航天科工、河钢集团、宝武集团、金宇生物等企业达成合

作,为其数字化升级提供咨询或解决方案,进而令企业从数字化转型中获益。

智能、互联工厂的升级改造需求日益明显

    近年来,随着物联网、云计算、人工智能等技术的高速发展,互联互通在未来智能工厂中发挥日益重要的作用。在未来数字化工厂中,通过自动化解决方案与信息化手段的结合,各环节数据将实时共享、高效协同,实现“感知-分析-执行”的闭环,从订单到交付整个价值链全程将实现自动化,生产可进行远程监控,客户订单和生产可自动化处理,且产品的整个制造及配送过程也可全程追溯。

    在本届工博会上,ABBAbility互联服务实时演示了远程监控全球各地客户工厂中互联机器人的情景。通过状态监控与诊断、备份管理、远程访问、机器人评估和资产优化等五类服务,可将事故率减少25%,响应速度和问题解决速度提高60%。

    ABBAbility是ABB从设备、边缘计算到云的跨行业、一体化的数字化能力,通过设备、系统、解决方案、服务和平台传递更多信息,驱动各行业价值链升级,构建全方位互联生态系统。

精准发力智能制造,实现合作共赢

    松下在今年的工博会上营造出多元、系统、互动的展示布局,RTEXClub、柔性智能制造解决方案、智能制造合作、重点产品展示等四大参展主题和互动体验区,带来包括FA智能工厂、伺服控制、工业元器件、监控系统、工业用电脑、BMS电源管理系统等丰富展示内容,充分显示出松下在工业自动化及相关领域的优质创新实力。

此次松下RTEX协议作为专区单列出展,集结众多RTEXClub

成员,着重突显了与各中国合作伙伴的共赢成果。

    “自动化、无人化、标准化”,松下全自动生产线和SmartFactory方案能够有效解决送料、实装、检测、搬运等一系列生产流程问题,带来流畅高效的业务优化。通过现场演示,松下将材料供给、SMT、后工程组装等关键环节的智能化理念展示于观众面前,精致描绘智能制造的新时代。此外,“能写能画”的并行联杆机器人、助力“飞檐走壁”的动力外骨骼等科技新宠也在展台体验区与观众见面,尽显松下智能科技的非凡魅力。

    在同期举办的B2B记者俱乐部“一路智造未来”媒体交流分享活动上,谈及今后松下在工业自动化、智能制造等方面的战略布局时,松下电器机电(中国)有限公司总经理殷志明用“整合、创新、开放、服务”四个关键词做出了全面的总结。他表示,松下将在整合内部的基础上,响应中国政府的号召,积极推动在中国市场上的应用创新,以开放的姿态与强有力的伙伴通力合作,将双方的优势结合起来,实现强强联合,并在提供优质B2B产品的同时更加完善服务,提升包括技术、方案在内的整体服务价值,这是中国市场对松下的期待,也是松下转型的关键。

工业IoT推动工厂全面化升级

    今年工博会上,在同济大学展台展出了“同济-欧姆龙智能制造产线”演示区,“同济-欧姆龙智能制造产线”真实模拟再现包装生产环节的产线,通过上层MES、智能控制设备、智能传感设备、工业互联网、生产现场大数据收集及分析的深度融合,构筑完整的智能生产解决方案,为实验室使用者以及制造业厂商提供实现生产现场智能制造的参考与借鉴。

在大数据时代,欧姆龙利用制造现场的信息推进工厂数字化及生产流程可视化,

再将生产信息反馈给制造现场,从而实现工厂全面化升级。

    在智能制造的开发上,欧姆龙自动化主打“i-Automation”理念,即以技术为经度、产品为维度,以intelligent(智能化)、integrated(控制升级)、interactive(人类与机械新协调)为三大核心。在现场展示的生产线采用了欧姆龙的高速及高精度传感器以及控制算法,能够在高速运动环境下实现高精度的振动抑制,同时还采用了模型预测控制技术,有着优秀的制振强化和柔性控制性能。

    另外,在展台上还集结了欧姆龙机器人家族的三位花旦:AdeptLynx移动机器人、Viper机器人、Cobra机器人,多种机器人之间的相互协作,让人们领略了未来无人工厂的魅力。在IoT展区内,欧姆龙以汽车行业为代表,通过IO-link、RFID等技术,收集、识别并处理多种生产工序信息,挖掘设备需要改善的要点,从而优化生产设备流程。为了让参观者更直观地了解到这一点,欧姆龙在展台上特别利用样机展示环节,直观呈现数据采集、数据活动、数据活用等一系列流程,从而为观众带来极具现场感的生产革新,加速IoT推动进程。

    据悉,同济大学“工业4.0-智能工厂实验室”成立于2014年,是国内首个“工业4.0”实验室,目标是致力于成为国内外知名先进制造核心技术研发、信息系统集成、先进解决方案模拟与测试的研究平台。

台达展出的“智能制造示范线”整合了近两年创新推出的智造相关软、

硬件产品,可实现少量多样化的混线生产。

强化软实力,助力智能制造

    台达自动化业务近期增长强劲,通过策略并购实现软硬件结合,可为客户提供工业自动化整体解决方案。在今年上海工博会上,台达集团-中达电通副董事长尹镟博表示,近年来,台达积极布局智能制造及绿色建筑,通过策略性并购全面强化软实力。去年台达并购台湾计算机整合制造(CIM)领域的软件领导厂商之一羽冠科技,进一步强化台达在智能制造核心系统整合能力;同期,楼宇自动化厂商LOYTEC、DeltaControls的加入也助力加速台达在绿色智能建筑上的步伐。

    针对智能制造的开发,台达机电事业群智能制造事业处处长李逢堉则指出,台达拥有从最底层的智能设备到最上层的制造管理系统,可提供最佳整合技术方法,缩短客户导入时程。制造执行设备(MES)可实现现场信息实时上传,生产规划直达设备,制度化管控全厂制造流程,促成生产优化。MES也可导入多变量分析,协助管理决策,机器学习后可以实现模型训练,进行在线监测与调控,提供生产指示制造规范等。

    在展会现场,台达的“智能制造示范线”由三组机器人组成的工作站,串联周边设备、制造执行系统(MES)下单系统、生产设备管理平台(DIAMMP)等,实现少量多样,混线生产,为嘉宾私人订制刻有个人姓名的礼品,全程不到两分钟。

打造智能制造完整生态系统

    自2016年起,宜科(天津)电子有限公司将“物联网+信息化+自动化”制定为重要的发展战略,脚踏实地地认真践行着“中国制造2025”。在工博会上,宜科完整地展现了其打造的智能制造生态系统,其中包括九大核心技术,具备智能制造核心能力测评咨询、人才培训、工业互联网运营等功能,可针对目前制造业转型升级中亟待解决的问题与痛点,为企业提供完善的测评、咨询、顶层设计、培训服务,直至落地实施的技术支撑。

    首先,宜科智能制造生态系统通过具有智能制造共性的示范平台,高度融合自动化与信息化技术,让企业更直观、深入地了解智能制造,达到广泛示范的效果。在智能制造测评方面,宜科智能制造综合运营管理平台可以协助企业将面向智能制造的核心能力进行量化分析,紧密结合企业发展水平挖掘实际需求,形成最终的实施思路和方案。在智能制造咨询方面,基于上述的测评诊断结果,平台可为企业规划智能制造的发展目标和路径,提供从顶层设计到落地实施的方案和技术咨询。

    最后,在智能制造培训环节,平台从分析企业具体的运营流程入手,剖析价值链,根据智能制造和精益管理的理念,分层次、分阶段地对企业员工进行思想和能力培训,打造企业实施智能制造的软实力,同时还能为相关高校提供智能制造管理、实施、操作以及规划设计、大数据分析等方面的知识、课程设计和技术培训。

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