智能制造需要經(jīng)歷的3個(gè)階段.doc

在過去的10年里，數(shù)字計(jì)算和通信的發(fā)展從根本上改變了制造工廠的運(yùn)營(yíng)模式。智能制造通過工業(yè)自動(dòng)化與信息技術(shù)（IT）的融合，將很快提升工廠的生產(chǎn)靈活性，并可節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境、降低成本、提高質(zhì)量和人身安全，從而使工廠的生產(chǎn)效率和質(zhì)量得到大幅度的優(yōu)化提高。這種新興的智能制造技術(shù)正在經(jīng)歷如下3個(gè)階段。第一階段精益制造+信息化的集成這個(gè)階段形成了貫穿車間、連接部門、跨越企業(yè)的以制造為核心的系統(tǒng)集成，信息數(shù)據(jù)的集成，將顯著改善成本、安全和環(huán)境的影響，具有重大的意義。在這一階段，精益化流程再造和信息化建設(shè)將工廠企業(yè)互連，更好地協(xié)調(diào)制造生產(chǎn)的各個(gè)階段，推進(jìn)車間生產(chǎn)效率的提高。典型的制造車間使用信息技術(shù)、傳感器、智能電動(dòng)機(jī)、電腦控制、生產(chǎn)管理軟件等來管理每個(gè)特定階段或生產(chǎn)過程的操作。然而，這僅僅解決了一個(gè)局部制造島的效率，并非全企業(yè)。制造信息系統(tǒng)將整合這些制造島嶼，使整個(gè)工廠共享數(shù)據(jù)。機(jī)器收集的數(shù)據(jù)和人類智慧相互融合，推進(jìn)了車間級(jí)優(yōu)化和企業(yè)范圍管理目標(biāo)，包括經(jīng)濟(jì)效益大幅增加、人身安全和環(huán)境可持續(xù)性的實(shí)現(xiàn)。這種“制造智能”的出現(xiàn)將開啟智能制造的第二階段。第二階段從車間優(yōu)化到制造智能第一階段產(chǎn)生的大量現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過這些數(shù)據(jù)配合先進(jìn)計(jì)算機(jī)仿真和建模，將創(chuàng)建強(qiáng)大的“制造智能”，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)節(jié)拍的變化、柔性制造、最佳生產(chǎn)速度和更快的產(chǎn)品定制。這一階段應(yīng)用高性能計(jì)算平臺(tái)（云計(jì)算）連接整個(gè)供應(yīng)鏈體系，進(jìn)行建模、仿真和數(shù)據(jù)集成，可以在整個(gè)供應(yīng)鏈體系內(nèi)建立更高水平的制造智能。為了節(jié)約能源、優(yōu)化產(chǎn)品的制造交付，整條生產(chǎn)線和全車間將實(shí)時(shí)、靈活改變運(yùn)行速度，當(dāng)然現(xiàn)在是不可行的。企業(yè)可以開發(fā)先進(jìn)的模型并模擬生產(chǎn)流程，改善當(dāng)前和未來的業(yè)務(wù)流程。例如，當(dāng)公司的需求超出了銷售預(yù)期。為此，工廠必須開始全天候運(yùn)轉(zhuǎn)，并新增工作崗位。為最大程度的減少每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的浪費(fèi)現(xiàn)象，公司開始采用仿真工具來進(jìn)行分析。以消除供應(yīng)鏈過程中的浪費(fèi)，提高生產(chǎn)效率。供應(yīng)鏈仿真技術(shù)高度融合并優(yōu)化傳統(tǒng)的精益的生產(chǎn)測(cè)試和分析方法。解決了傳統(tǒng)精益的換線研究等改進(jìn)策略吸收了部分產(chǎn)能的弊端，通過虛擬世界中進(jìn)行的試驗(yàn)而不會(huì)干擾生產(chǎn)，優(yōu)化了精益供應(yīng)鏈與精益生產(chǎn)流程之間的聯(lián)系。在7*24全天候的生產(chǎn)模式下，精益生產(chǎn)無法在周末利用閑置產(chǎn)能來進(jìn)行工程測(cè)算。而仿真系統(tǒng)能夠使你在不間斷生產(chǎn)的情況下對(duì)實(shí)際設(shè)備做出更改前進(jìn)行試驗(yàn)。供應(yīng)鏈管理的下一目標(biāo)是轉(zhuǎn)向更精益、更智能的供應(yīng)鏈已經(jīng)使制造企業(yè)開始關(guān)注進(jìn)一步降低浪費(fèi)并制定出更有利于生態(tài)環(huán)境的運(yùn)營(yíng)。隨著公司開始尋求優(yōu)化生產(chǎn)的方法、降低多余存貨的工具、確定出最優(yōu)的“正確的計(jì)劃，并在降低整體廢氣排放的同時(shí)削減燃料及物流成本，這已經(jīng)成為大勢(shì)所趨。在工廠中可以很直觀地看到浪費(fèi)和效率低下的現(xiàn)象。但具體到供應(yīng)鏈，要做到這一點(diǎn)卻是非常困難的，因?yàn)槟銦o法親自走過去查看到底浪費(fèi)發(fā)生在哪個(gè)環(huán)節(jié)。APS智能計(jì)劃和仿真優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了與供應(yīng)鏈的融合：系統(tǒng)把從公司銷售運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)中出現(xiàn)的預(yù)測(cè)需求提取出來，利用系統(tǒng)的需求管理模塊將其量化，并隨后將其傳遞至供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃模塊，最終算出為滿足需求產(chǎn)品需要在什么時(shí)間和什么地點(diǎn)進(jìn)行生產(chǎn)。供應(yīng)商也可以得益于這個(gè)“精益計(jì)劃”的流程，以應(yīng)對(duì)訂貨提前期、發(fā)貨數(shù)量及運(yùn)輸中突然出現(xiàn)的不確定因素。這樣的數(shù)據(jù)在制造供應(yīng)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)中流暢的運(yùn)行并得到持續(xù)的運(yùn)行優(yōu)化，使得企業(yè)更加快速的與客戶的需求連接在一起，對(duì)于所有的變化響應(yīng)速度加快并能夠進(jìn)行柔性對(duì)接，保障產(chǎn)品的品質(zhì)，成本，交期的高效運(yùn)行。第三階段數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)智能制造的實(shí)現(xiàn)隨著制造數(shù)據(jù)的大量積累，導(dǎo)致大數(shù)據(jù)分析產(chǎn)生制造智能技術(shù)的進(jìn)步，將激勵(lì)制造工藝過程和產(chǎn)品創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)智能制造，顛覆主要市場(chǎng)秩序。這一階段將廣泛應(yīng)用信息技術(shù)來改變商業(yè)模式，消費(fèi)者習(xí)慣的100多年的大規(guī)模生產(chǎn)工業(yè)供應(yīng)鏈將完全顛覆。靈活可重構(gòu)工廠和IT最優(yōu)化供應(yīng)鏈將改變生產(chǎn)過程，允許制造商按個(gè)人需求定制產(chǎn)品，如同生產(chǎn)藥物特定劑量和配方一樣，客戶會(huì)“告訴”工廠生產(chǎn)什么樣式的汽車，構(gòu)建什么功能的個(gè)人電腦，如何定制一款完美的牛仔褲這種極富戲劇性的競(jìng)爭(zhēng)力至關(guān)重要,越來越多的生產(chǎn)知識(shí)創(chuàng)新奠定了智能制造的第三階段。這些改變不會(huì)停留在量變層面上，它們將徹底改變游戲規(guī)則，使產(chǎn)品和工藝市場(chǎng)發(fā)生顛覆性變化。智能制造是面向產(chǎn)品全生命周期，實(shí)現(xiàn)泛在感知條件下的信息化制造，是高度網(wǎng)絡(luò)連接、知識(shí)驅(qū)動(dòng)的制造模式。智能制造優(yōu)化了制造行業(yè)的全部業(yè)務(wù)和作業(yè)流程，可實(shí)現(xiàn)可持續(xù)生產(chǎn)力增長(zhǎng)、高經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)。并且，智能制造結(jié)合信息技術(shù)和工程技術(shù)，從根本上改變產(chǎn)品研發(fā)、制造、運(yùn)輸和銷售過程。智能制造技術(shù)是在現(xiàn)代傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、擬人化智能技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過智能化的感知、人機(jī)交互、決策和執(zhí)行技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程、制造過程和制造裝備智能化，是信息技術(shù)、智能技術(shù)與裝備制造技術(shù)的深度融合與集成。智能制造，是世界范圍內(nèi)信息化與工業(yè)化深度融合的大趨勢(shì)，愈加成為衡量一個(gè)國(guó)家和地區(qū)科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平。制造技術(shù)的發(fā)展和仿真技術(shù)的應(yīng)用智能制造是由智能裝備與互聯(lián)網(wǎng)協(xié)同創(chuàng)新而來。智能裝備即是智能硬件發(fā)展而來，使傳統(tǒng)制造裝備擁有了諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等各種仿人類智能活動(dòng)；而互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)則將過去單一設(shè)備的制造加工延展到分布式制造網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，在單體裝備智能基礎(chǔ)上疊加網(wǎng)絡(luò)群體智慧，實(shí)現(xiàn)了基于互聯(lián)網(wǎng)的全球制造網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下智能制造系統(tǒng)。智能制造在制造的全生命周期中進(jìn)行感知、分析、推理、決策與控制，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品需求的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。要實(shí)現(xiàn)一個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的智能制造，關(guān)鍵智能基礎(chǔ)共性技術(shù)需要突破。必須在信息實(shí)時(shí)自動(dòng)化識(shí)別處理、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、信息物理融合系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)安全等方面得到突破，這其中涉及到如下智能制造的關(guān)鍵技術(shù)。德國(guó)提出了工業(yè)4.0，美國(guó)提出了智能制造，智能制造的關(guān)鍵技術(shù)得到了飛速發(fā)展。它們都對(duì)未來的制造工廠描繪了一幅美好的藍(lán)圖。美國(guó)智能制造強(qiáng)調(diào)了信息物理融合系統(tǒng)，而德國(guó)工業(yè)4.0則強(qiáng)調(diào)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將未來工廠看成為一個(gè)物聯(lián)的工廠。但無論如何，其中的關(guān)鍵技術(shù)都是一樣的。未來要在實(shí)時(shí)、可靠、高效、低成本基礎(chǔ)上解決智能制造所需的傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能技術(shù)，將日常生活中已有的通信設(shè)施、互聯(lián)網(wǎng)資源、個(gè)人的數(shù)字化設(shè)備終端連入未來工廠中得到充分的應(yīng)用。智能制造的巨大優(yōu)勢(shì)在于它是可以逐漸實(shí)現(xiàn)的。企業(yè)可以根據(jù)現(xiàn)行的管理與信息化的必要解決的問題點(diǎn)出發(fā)，按照智能制造的發(fā)展四階段診斷報(bào)告進(jìn)行資源的配置，并逐步升級(jí)企業(yè)的軟硬件實(shí)力，應(yīng)用信息物理融合系統(tǒng)技術(shù)來逐步升級(jí)正在運(yùn)行的工廠，可以根據(jù)需要集成傳感器，安裝微型服務(wù)器系統(tǒng)組件取代總線系統(tǒng)。這意味著可以從單臺(tái)機(jī)器入手，擴(kuò)展到示范線，然后擴(kuò)展到整個(gè)工廠。但也應(yīng)認(rèn)識(shí)到，智能制造中的許多關(guān)鍵技術(shù)還不成熟，如無線網(wǎng)絡(luò)存在過分密集的無線規(guī)劃、缺乏更多的頻率資源、容易受到環(huán)境變化攻擊、實(shí)時(shí)傳輸性能差等問題，要滿足工業(yè)的實(shí)時(shí)、可靠、高效、安全等需求，還應(yīng)在實(shí)時(shí)、高效等關(guān)鍵應(yīng)用中發(fā)揮作用。另外，實(shí)時(shí)定位存在傳感系統(tǒng)欠穩(wěn)定、精度低