智能制造转型是必然的趋势,同时也是制造业未来发展的重要方向。不管是人口结构的变化,导致持续人力成本上升,还是市场需求的快速更新,对工厂提出柔性化的需求。未来的生产线必需是高效、节能和敏捷响应性的,以应对不确定性的外部环境变化。
目前全球各国都开始意识到先进技术对制造业的重要作用,德国提出了工业4.0战略,希望利用信息物理系统提升制造业水平。美国推出工业互联网,欲通过联网机器的监测分析洞察新机遇。与此同时,日本制定智能社会5.0发展路线图,试图超越德国工业4.0。而中国也在大力推动智能制造转型升级,大规模的机器换人,向互联网+制造的全新模式迈进。
未来制造业的竞争将是一场制造技术的竞争,工厂的生产从原料的供应到产品设计、制造、测试使用过程,都将通过网络和虚拟计算连接、分析和预测,用最灵活的手段实现市场所需产品的生产制造,满足用户需求的同时,将制造成本降到最低。
智能工厂作为工业智能化发展的重要实践模式,已经引发行业的广泛关注。那么,到底什么是智能工厂?智能工厂的核心架构是怎样的?能为企业的转型提供哪些支撑?这都是企业比较关心的话题。
不可忽视的是,往往很多企业在提及这些概念时,容易将这些概念混为一谈,数字化工厂、智能工厂以及智能制造之间到底是否可以互相替换,这些概念之间是否存在区别?
1、数字化工厂
对于数字化工厂,德国工程师协会的定义是:
数字化工厂(DF)是由数字化模型、方法和工具构成的综合网络,包含仿真和3D/虚拟现实可视化,通过连续的没有中断的数据管理集成在一起。数字化工厂集成了产品、过程和工厂模型数据库,通过先进的可视化、仿真和文档管理,以提高产品的质量和生产过程所涉及的质量和动态性能.
在国内,对于数字化工厂接受度最高的定义是:
数字化工厂是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。是现代数字制造技术与计算机仿真技术相结合的产物,主要作为沟通产品设计和产品制造之间的桥梁。从定义中可以得出一个结论,数字化工厂的本质是实现信息的集成。
2、智能工厂
智能工厂是在数字化工厂的基础上,利用物联网技术和监控技术加强信息管理服务,提高生产过程可控性、减少生产线人工干预,以及合理计划排程。同时,集初步智能手段和智能系统等新兴技术于一体,构建高效、节能、绿色、环保、舒适的人性化工厂。
智能工厂已经具有了自主能力,可采集、分析、判断、规划;通过整体可视技术进行推理预测,利用仿真及多媒体技术,将实境扩增展示设计与制造过程。系统中各组成部分可自行组成最佳系统结构,具备协调、重组及扩充特性。已系统具备了自我学习、自行维护能力。因此,智能工厂实现了人与机器的相互协调合作,其本质是人机交互。
3、智能制造
智能工厂是在数字化工厂基础上的升级版,但是与智能制造还有很大差距。
智能制造系统在制造过程中能进行智能活动,诸如分析、推理、判断、构思和决策等。通过人与智能机器的合作,去扩大、延伸和部分地取代技术专家在制造过程中的脑力劳动。它把制造自动化扩展到柔性化、智能化和高度集成化。
智能制造系统不只是“人工智能系统,而是人机一体化智能系统,是混合智能。系统可独立承担分析、判断、决策等任务,突出人在制造系统中的核心地位,同时在智能机器配合下,更好发挥人的潜能。机器智能和人的智能真正地集成在一起,互相配合,相得益彰。本质是人机一体化。
智能制造核心特征
国内很多企业都在炒作智能制造,但是绝大多数企业还处在部分使用应用软件的阶段,少数企业也只是实现了信息集成,也就是可以达到数字化工厂的水平;极少数企业,能够实现人机的有效交互,也就是达到智能工厂的水平。
智能工厂并不遥远
在不久的将来,制造业将完成数字化转型,最终实现所谓的智能制造。越来越多的工厂管理者相信,投资新兴技术,可以在未来几年取得更好的发展。新技术的不断入侵,制造业将经历前所未来有的技术变革。
对于制造商来说,不掌握新兴技术就可能会承担落后或者淘汰的风险。市场的需求瞬息万变,令制造商难以把握,人们正在逐步看到智能工厂带来的好处,同时认清未来制造发展的方向。
个性化需求和快速的需求使得产品制造过程变得更多复杂,客户希望能够将产品改变成他们真正想经的东西。在智能工厂中,部署大量的智能机器,可以灵活的支持各种生产任务,能对非结构化的方式做出决策,生产流程将变得更加自主性。
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