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智能制造及未来

发布时间:2014-06-27 作者:赵宇龙  来源:万方数据
关键字:智能制造 工业4.0 智能化 
德国工业4.0又称第四次工业革命,是指通过充分利用信息通信技术和网络空间虚拟系统——信息物理系统相结合的手段,将制造业和智能化转型。德国工业已经经历了三次工业革命,第一次工业革命发生在18世纪末,主要是通过水力和蒸汽机实现工厂机械化;第二次工业革命发生在20世纪初,主要为电力的广泛应用、内燃机和新交通工具的制造,新通信手段的发明和化学工业的建立;第三次工业革命从20世纪70年代至今,主要为基于PLC的生产工艺自动化,以原子能、计算机和空间技术的广泛应用为主要标志的信息控制技术革命。

  机床的领先制造商DMG通过使用全集成驱动系统为在工业4.0框架下的集成制造工艺奠定了基础。CAD/CAM系统和SinumerikCNC系统之间的无缝数据交换使得通过虚拟模型生成现实机械的时间节省了80%;此外,在网络化生产中,DMG可以通过基于指标的优化对生产规划及通过产品开发让启动生产的速度提升了50%=自动化CAM设置则让DMG研发流程的效率提升40%。

  (3)未来的汽车生产线。我们可以想像未来的汽车组装生产线是什么特点:数据信息、机器人和高柔性。

  欧洲最先进的安贝格电子工厂1 995年每天的数据信息是5000条,而2013年则达到每天5 000万条。在整车组装线的每个零部件都有一个身份信息,什么材料,哪台机器生产的,安装尺寸和安装位置及作用,经过扫描后,机器人就会按设定的程序抓取部件并安装在车体上,这样的生产线更适合不同车型的柔性生产。西门子在现场展示了一条实际应用的轿车生产线,该生产线所有的控制系统均为西门子公司产,配备了3台库卡和西门子合作生产的机器人。该生产线的最大亮点就是这三台机器人之间可以互相联络,如果第三台机器人感觉节奏太快,它就会告诉前两台机器人: “亲,你们慢点,我快跟不上了。”

  (4)数字化工厂。西门子安贝格电子工厂是欧洲乃至全世界最先进的数字化工厂,副总经理李永利将在我们头脑当中多年的虚拟工厂带到了现实世界。安贝格工厂有1万m2的生产车间,主要生产印刷电路板。走进车间,看不到一般国内工厂忙碌的工人身影,为数不多的工人在有条不紊地工作。当生产线上检测到不合格的零件时会将其自动送出,检测工位的工人经复检和修复后再送进生产线。“自动线的最大好处是降低产品的废品率,”李永利表示, “作为全球最好的制造工人——德国工人的出错率大概在(300~500)/1 000 000,如果把这一出错率降低到12/1 000 000,就必须靠机器来保证。”安贝格工厂75%的生产过程是由机器来完成的,包括物料配送、数据收集和数据整理等。为了更准确地收集到生产过程中的各种数据,安贝格工厂超过3亿个元器件都有自己的身份识别,这些基础信息包括哪条生产线生产的、什么材质等,工厂所有的设备都有扫描器和读码器,经过记录和读取数据,机器就会制定相应的执行动作和环境。当原材料出现问题时,就通过研发系统输入指令,指令下发到工厂控制层,所有生产线都能识别到,当扫描到有问题的零件时就会自动中止该零件进入下道工序。当出现小批量的零件而不需要成线时,工厂也尽可能地将工人的操作动作固定在机器中,记者看到,当一个安装件出现在工人面前时,工人面前的电脑会显示要安装的部件,比如4个螺钉,只有4个螺钉全部安装完毕,电脑屏幕才显示进入下道工序。西门子已经在成都成立全新的数字化工厂,读者如果想体验世界上最先进的工厂理念,不妨去西门子成都电子工厂参观。全生命周期的服务集成高效维护可以提高工厂可用性,并在工业领域发挥至关重要的作用。但服务的作用远不止于此。西门子可为工业领域客户提供包括规划、安装、运营以及升级改造在内的全方位服务,涵盖产品、系统以及应用,贯穿工厂的整个生命周期,以减少工厂停机时间、节约资源。

数字化

  (1)PLM。实际上,西门子的全生命周期管理软件PLM涵盖了产品的规划、设计直至制造和维护的全过程,比如更快的设计、仿真和制造的软件NX,更高效的用西门子的PLM软件,显著提高了生产效率。

  (2)信息安全性。工业领域的客户目前正面临着前所未有的全新挑战,包括更广泛的网络威胁和攻击。客户通常缺乏有效应对信息安全事件的必要资源,且无从获得全球范围内的安全威胁情报以便采取前瞻性的防御措施。掌握不断变化的政府法规、工业标准、最佳案例,以及其他风险信息,这些在做出明智的商业决策的过程中都必不可少。

  西门子工业业务领域与IntelSecurity迈克菲公司计划深化双方的合作伙伴关系,以加强和扩充工业信息安全产品线,联手帮助工业客户抵御不断加剧的全球网络安全威胁。双方将充分利用各自强大的信息安全产品组合优势,并在始于2011年的合作关系基础上进一步加强和深化合作。

  与迈克菲合作将与西门子的安全服务形成互补,借助于新一代防火墙、安全信息与事件管理(SIEM)、终端安全、作为托管安全服务一部分的全球安全威胁情报,以及其他专业性的服务,这些产品和解决方案将使工厂层面的信息安全管理变得更加直观和可控,同时降低知识产权被盗取的风险。

  中国与制造业未来

  新的工业革命即将来临,各国政府都已做好了准备,中国提出了“工业化信息化融合”,美国提出了“设计创新和数字制造”,英国提出了“领先的技术网络和创新中心”、荷兰提出了“发展高端技术战略”以及德国提出了“工业4.0”战略,作为工业最发达的德国,其第四次工业革命战略引起了世界的最广泛的关注。

  工博会期间,西门子邀请几百人的中国客户团队到德国参观访问,并举行盛大的“中国日”活动,让中国客户体验先进的工业4.0理念。西门子工业业务领域首席执行官鲁斯沃博士表示: “第四次工业革命是一个渐进的过程。工业4.0的真正到来可能需要20年左右的时间,在此期间,变化将不断

  出现和递进。”鲁斯沃认为目前就正处在一个可称之为工业3.x的阶段。它是建立在强大的生产执行系统和数字化企业平台基础上的。简言之,虚拟世界和现实世界中的生产通过完全的数字化相互融合,目的就是令整个生产价值链的数据做到无缝交流。

  鲁斯沃认为,工业4.0时代完全到来时,会有以下三个主要元素:

  第一个元素是生产执行系统、数字化企业平台、产品生命周期管理和自动化系统的集成。它们的集成将带来一个强大的制造运行管理系统。第二个元素是虚拟世界和现实世界中生产的融合。这是基于一个统一的数据模型完成的。制造商可因此大大缩短产品的生命周期。

  第三个元素则是信息物理融合系统。这也是增加生产灵活性,缩短产品上市时间的关键。互联的机器可以通过网络技术彼此交流,并灵活地集成于现有的生产过程中。这些元素令未来的工厂能够更加灵活和及时地优化及控制其生产过程。“在工业4.0的进程中,中国毫无疑问是西门子最重要的市场之一。我们的目标就是令中国的工业客户站在世界的前沿,并屹立不倒。我们不仅仅希望我们的客户在今天的市场领先,还希望他们在未来工业4.0的时代里一马当先。”鲁斯沃说。  

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