技術(shù)
導(dǎo)讀:作為一種新型工業(yè)形式,工業(yè)4.0以智能制造為主導(dǎo),利用信息物理系統(tǒng)將生產(chǎn)中的供應(yīng)、制造、銷售信息數(shù)據(jù)化,形成有效的網(wǎng)絡(luò),通過信息共享與交流,達(dá)到快速、有效、個(gè)性化的產(chǎn)品供應(yīng)。
圖為機(jī)器人在浙江省瑞安市瑞明集團(tuán)智能化托盤線上搬運(yùn)物料。
工業(yè)4.0的內(nèi)涵
工業(yè)4.0的概念最初是在2011年德國(guó)漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上被提出的。2013年,德國(guó)政府將工業(yè)4.0納入國(guó)家戰(zhàn)略。
作為一種新型工業(yè)形式,工業(yè)4.0以智能制造為主導(dǎo),利用信息物理系統(tǒng)將生產(chǎn)中的供應(yīng)、制造、銷售信息數(shù)據(jù)化,形成有效的網(wǎng)絡(luò),通過信息共享與交流,達(dá)到快速、有效、個(gè)性化的產(chǎn)品供應(yīng)。由此,通過智能制造,可以生產(chǎn)出智能產(chǎn)品,形成智能工廠,使得工廠能夠直接與消費(fèi)需求對(duì)接。
在智能生產(chǎn)過程中,傳感器、智能診斷和管理系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián),單一分散的程序控制轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合智能控制,使得制造工藝能夠根據(jù)制造環(huán)境和制造過程的變化來進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化,提升產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率,從而實(shí)現(xiàn)資源、信息、物品和人的相互關(guān)聯(lián)。
可以說,正是信息技術(shù)對(duì)生產(chǎn)制造各個(gè)環(huán)節(jié)的滲透,使得生產(chǎn)設(shè)備具有了感知、分析、決策、控制等功能,實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)工藝與管理流程的全面融合,體現(xiàn)出制造技術(shù)與信息技術(shù)的深度融合。
德國(guó)人工智能研究所首席執(zhí)行官兼科學(xué)總監(jiān)沃夫?qū)ね郀査固乇硎荆骸暗聡?guó)工業(yè)4.0是德國(guó)政府推行的‘新一代智能工廠計(jì)劃’,以信息物理系統(tǒng)為基礎(chǔ)。這意味著網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入工廠大生產(chǎn),是一個(gè)嶄新的工業(yè)制造邏輯和方式。過去是以中心控制指揮系統(tǒng),每一分鐘對(duì)機(jī)器發(fā)出指令?,F(xiàn)在我們有了完全不同的生產(chǎn)結(jié)構(gòu),按照商品所附帶的信息,由這些信息告訴機(jī)器需要什么樣的生產(chǎn)過程,以制造出符合客戶要求的產(chǎn)品?!?/p>
工業(yè)4.0與工業(yè)革命
在人類工業(yè)發(fā)展歷史進(jìn)程中,科學(xué)和技術(shù)的更新一直促進(jìn)著人類生產(chǎn)方式的改變與進(jìn)步。
18世紀(jì)后期,以蒸汽機(jī)的發(fā)明為基礎(chǔ),第一次工業(yè)革命開始于英國(guó)。這次工業(yè)革命的結(jié)果是以機(jī)械生產(chǎn)代替手工勞動(dòng),經(jīng)濟(jì)社會(huì)從以農(nóng)業(yè)、手工業(yè)為基礎(chǔ)轉(zhuǎn)變?yōu)橐怨I(yè)和機(jī)械制造帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的狀況,人類由此進(jìn)入工業(yè)1.0時(shí)代。
19世紀(jì)末期,隨著電力的廣泛應(yīng)用,電力驅(qū)動(dòng)的大規(guī)模生產(chǎn)出現(xiàn),第二次工業(yè)革命爆發(fā)。在零件生產(chǎn)與產(chǎn)品裝配實(shí)現(xiàn)分離的基礎(chǔ)上,產(chǎn)品批量生產(chǎn)的新模式出現(xiàn),這種新型高效的生產(chǎn)模式帶領(lǐng)人類進(jìn)入工業(yè)2.0時(shí)代。
第三次工業(yè)革命開始于20世紀(jì)70年代。隨著電子和信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用,制造過程不斷實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,機(jī)械設(shè)備開始代替人類作業(yè),人類進(jìn)入工業(yè)3.0時(shí)代。
近年來,隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等高新技術(shù)的迅猛發(fā)展,新技術(shù)日益參與到生產(chǎn)過程中去。在信息化與工業(yè)化相交織的背景下,工業(yè)4.0應(yīng)運(yùn)而生。在德國(guó),工業(yè)4.0被認(rèn)為是第四次工業(yè)革命。
我國(guó)在智能制造上取得的成績(jī)
“中國(guó)的智能制造發(fā)展取得了積極成效。”工業(yè)和信息化部部長(zhǎng)苗圩在2017智能制造國(guó)際會(huì)議上表示,我國(guó)發(fā)布了《智能制造發(fā)展規(guī)劃》《智能制造工程實(shí)施指南》《國(guó)家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》等,高性能大型金屬構(gòu)件激光增材制造裝備、分布式控制系統(tǒng)(DCS)等一些關(guān)鍵技術(shù)與裝備取得重大進(jìn)展,探索形成網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造、大規(guī)模個(gè)性化定制等一批較成熟、可復(fù)制、可推廣的智能制造新模式,持續(xù)深化國(guó)家、地方和企業(yè)層面的智能制造國(guó)際合作。
在湖南,博世汽車部件(長(zhǎng)沙)有限公司建立起了全新第九代防抱死剎車系統(tǒng)(ABS)馬達(dá)裝配生產(chǎn)線。這一以智能化為亮點(diǎn)的新生產(chǎn)線,就是該公司的工業(yè)4.0示范生產(chǎn)線。整條裝配生產(chǎn)線僅需2名工人,所有生產(chǎn)環(huán)節(jié)的監(jiān)控管理交由人機(jī)交互界面進(jìn)行。從將生產(chǎn)計(jì)劃發(fā)送至生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng),從原材料的準(zhǔn)備到配送,從制造成品到包裝,整個(gè)裝配生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)了設(shè)備、物料、人的互聯(lián)。與傳統(tǒng)生產(chǎn)線相比,新生產(chǎn)線生產(chǎn)效率提高30%以上。
近年來,浙江瑞安市著力推進(jìn)制造業(yè)智能升級(jí),建設(shè)機(jī)器人及智能制造創(chuàng)新服務(wù)平臺(tái),在企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、管理和服務(wù)環(huán)節(jié)推進(jìn)“機(jī)器人+”建設(shè),提升智能制造水平。在瑞安瑞明集團(tuán)智能化澆鑄單元,工作人員可以通過操縱機(jī)器人舀鋁水制作缸蓋毛坯。在該生產(chǎn)單元,1個(gè)工人可操縱2臺(tái)機(jī)器人,替代人力完成高風(fēng)險(xiǎn)、高強(qiáng)度的工作。該集團(tuán)智能化托盤線上的物料搬運(yùn)工作由機(jī)器人完成。這一生產(chǎn)線上,1個(gè)工人可操縱4臺(tái)機(jī)器人,輕松完成相當(dāng)于以前30個(gè)工人的工作。
我國(guó)智能制造發(fā)展方向
黨的十九大報(bào)告指出,“推動(dòng)新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化同步發(fā)展”“加快建設(shè)制造強(qiáng)國(guó),加快發(fā)展先進(jìn)制造業(yè),推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合”。
“發(fā)展智能制造,是中國(guó)實(shí)現(xiàn)新興產(chǎn)業(yè)培育發(fā)展與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造升級(jí)有機(jī)結(jié)合的最佳途徑?!泵幺字赋?,《中國(guó)制造2025》已將智能制造作為主攻方向和突破口。抓住智能制造這個(gè)核心,必將對(duì)深化制造業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展,夯實(shí)實(shí)體經(jīng)濟(jì)根基產(chǎn)生重要而深遠(yuǎn)的影響。要積極主動(dòng)適應(yīng)智能制造發(fā)展趨勢(shì),在良好開局基礎(chǔ)上,加快培育智能制造發(fā)展生態(tài),推動(dòng)智能制造深入發(fā)展:一是深入實(shí)施智能制造工程;二是持續(xù)推進(jìn)智能制造試點(diǎn)示范,積極開展國(guó)家智能制造示范區(qū)建設(shè);三是著力增強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)、工業(yè)軟件、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和信息安全的基礎(chǔ)支撐能力;四是積極培育智能制造生態(tài),打造具有行業(yè)特色的系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商。