《中國制造2025》的提出引發(fā)了的強(qiáng)烈反響,關(guān)于中國制造向“中國智造”轉(zhuǎn)型的話題成為中國乃至國際社會矚目的焦點?!爸袊圃?025”旨在加快推動新一代信息技術(shù)與制造技術(shù)融合發(fā)展,,把智能制造作為兩化深度融合的主攻方向。在重點領(lǐng)域建設(shè)智能工廠/數(shù)字化車間,加快人機(jī)智能交互、工業(yè)機(jī)器人、智能物流管理等技術(shù)和裝備在生產(chǎn)過程中的應(yīng)用,,促進(jìn)制造工藝的仿真優(yōu)化、數(shù)字化控制,、狀態(tài)信息實時監(jiān)測和自適應(yīng)控制,。
最近幾年,歐美國家最早針對流程工業(yè)提出了“智能工廠”的概念,。流程工業(yè)智能工廠由商業(yè)智能,、運(yùn)營智能、操作智能三個層次組成,,由于自身的自動化水平較高,,因此實施智能工廠相對比較容易。與流程工業(yè)相比,,離散制造業(yè)首先在底層制造環(huán)節(jié)由于生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性,,如車、銑,、刨,、磨、鑄,、鍛,、鉚,、焊對生產(chǎn)設(shè)備的智能化要求很高,投資很大,。特別是裝備制造業(yè),、家電、汽車,、機(jī)械、模具,、航空航天,、消費電子等產(chǎn)品大都要求產(chǎn)品智能化,設(shè)計智能,。因此,,在中國制造2025及工業(yè)4.0信息物理融合系統(tǒng)CPS的支持下,離散制造業(yè)需要實現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化,、生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化,、生產(chǎn)文檔無紙化、生產(chǎn)過程透明化,、生產(chǎn)現(xiàn)場無人化等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用,,做到縱向、橫向和端到端的集成,,以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì),、高效、低耗,、清潔,、靈活的生產(chǎn),從而建立基于工業(yè)大數(shù)據(jù)和“互聯(lián)網(wǎng)+”的智能工廠,。
生產(chǎn)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化,,實現(xiàn)車間“物聯(lián)網(wǎng)”
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的提出給“中國制造2025”、工業(yè)4.0提供了一個新的突破口,。物聯(lián)網(wǎng)是指通過各種信息傳感設(shè)備,,實時采集任何需要監(jiān)控、連接,、互動的物體或過程等各種需要的信息,,其目的是實現(xiàn)物與物、物與人,,所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接,,方便識別、管理和控制,。傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)采用M2M(MachinetoMachine)的通信模式,,實現(xiàn)了設(shè)備與設(shè)備間的通信,而物聯(lián)網(wǎng)通過ThingstoThings的通信方式實現(xiàn)人、設(shè)備和系統(tǒng)三者之間的智能化,、交互式無縫連接,。
在離散制造企業(yè)車間,數(shù)控車,、銑,、刨、磨,、鑄,、鍛、鉚,、焊,、加工中心等是主要的生產(chǎn)資源。在生產(chǎn)過程中,,將所有的設(shè)備及工位統(tǒng)一聯(lián)網(wǎng)管理,,使設(shè)備與設(shè)備之間、設(shè)備與計算機(jī)之間能夠聯(lián)網(wǎng)通訊,,設(shè)備與工位人員緊密關(guān)聯(lián),。如:數(shù)控編程人員可以在自己的計算機(jī)上進(jìn)行編程,將加工程序上傳至DNC服務(wù)器,,設(shè)備操作人員可以在生產(chǎn)現(xiàn)場通過設(shè)備控制器下載所需要的程序,,待加工任務(wù)完成后,再通過DNC網(wǎng)絡(luò)將數(shù)控程序回傳至服務(wù)器中,,由程序管理員或工藝人員進(jìn)行比較或歸檔,,整個生產(chǎn)過程實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、追溯化管理,。
生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化,,利用大數(shù)據(jù)分析進(jìn)行生產(chǎn)決策
“中國制造2025”提出以后,信息化與工業(yè)化快速融合,,信息技術(shù)滲透到了離散制造企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié),,條形碼、二維碼,、RFID,、工業(yè)傳感器、工業(yè)自動控制系統(tǒng),、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng),、ERP、CAD/CAM/CAE/CAI等技術(shù)在離散制造企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用,,尤其是互聯(lián)網(wǎng),、移動互聯(lián)網(wǎng),、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用,離散制造企業(yè)也進(jìn)入了互聯(lián)網(wǎng)工業(yè)的新的發(fā)展階段,,所擁有的數(shù)據(jù)也日益豐富,。離散制造企業(yè)生產(chǎn)線處于高速運(yùn)轉(zhuǎn),由生產(chǎn)設(shè)備所產(chǎn)生,、采集和處理的數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)大于企業(yè)中計算機(jī)和人工產(chǎn)生的數(shù)據(jù),,對數(shù)據(jù)的實時性要求也更高。
在生產(chǎn)現(xiàn)場,,每隔幾秒就收集一次數(shù)據(jù),,利用這些數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)很多形式的分析,包括設(shè)備開機(jī)率,、主軸運(yùn)轉(zhuǎn)率、主軸負(fù)載率,、運(yùn)行率,、故障率、生產(chǎn)率,、設(shè)備綜合利用率(OEE),、零部件合格率、質(zhì)量百分比等,。首先,,在生產(chǎn)工藝改進(jìn)方面,在生產(chǎn)過程中使用這些大數(shù)據(jù),,就能分析整個生產(chǎn)流程,,了解每個環(huán)節(jié)是如何執(zhí)行的。一旦有某個流程偏離了標(biāo)準(zhǔn)工藝,,就會產(chǎn)生一個報警信號,,能更快速地發(fā)現(xiàn)錯誤或者瓶頸所在,也就能更容易解決問題,。利用大數(shù)據(jù)技術(shù),,還可以對產(chǎn)品的生產(chǎn)過程建立虛擬模型,仿真并優(yōu)化生產(chǎn)流程,,當(dāng)所有流程和績效數(shù)據(jù)都能在系統(tǒng)中重建時,,這種透明度將有助于制造企業(yè)改進(jìn)其生產(chǎn)流程。再如,,在能耗分析方面,,在設(shè)備生產(chǎn)過程中利用傳感器集中監(jiān)控所有的生產(chǎn)流程,能夠發(fā)現(xiàn)能耗的異?;蚍逯登樾?,由此便可在生產(chǎn)過程中優(yōu)化能源的消耗,,對所有流程進(jìn)行分析將會大大降低能耗。
生產(chǎn)文檔無紙化,,實現(xiàn)高效,、綠色制造
構(gòu)建綠色制造體系,建設(shè)綠色工廠,,實現(xiàn)生產(chǎn)潔凈化,、廢物資源化、能源低碳化是中國制造2025實現(xiàn)“制造大國”走向“制造強(qiáng)國”的重要戰(zhàn)略之一,。目前,,在離散制造企業(yè)中產(chǎn)生繁多的紙質(zhì)文件,如工藝過程卡片,、零件藍(lán)圖,、三維數(shù)模、刀具清單,、質(zhì)量文件,、數(shù)控程序等等,這些紙質(zhì)文件大多分散管理,,不便于快速查找,、集中共享和實時追蹤,而且易產(chǎn)生大量的紙張浪費,、丟失等,。生產(chǎn)文檔進(jìn)行無紙化管理后,工作人員在生產(chǎn)現(xiàn)場即可快速查詢,、瀏覽,、下載所需要的生產(chǎn)信息,生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的資料能夠即時進(jìn)行歸檔保存,,大幅降低基于紙質(zhì)文檔的人工傳遞及流轉(zhuǎn),,從而杜絕了文件、數(shù)據(jù)丟失,,進(jìn)一步提高了生產(chǎn)準(zhǔn)備效率和生產(chǎn)作業(yè)效率,,實現(xiàn)綠色、無紙化生產(chǎn),。
生產(chǎn)過程透明化,,智能工廠的“神經(jīng)”系統(tǒng)
“中國制造2025”明確提出推進(jìn)制造過程智能化,通過建設(shè)智能工廠,,促進(jìn)制造工藝的仿真優(yōu)化,、數(shù)字化控制、狀態(tài)信息實時監(jiān)測和自適應(yīng)控制,,進(jìn)而實現(xiàn)整個過程的智能管控,。在機(jī)械,、汽車、航空,、船舶,、輕工、家用電器和電子信息等離散制造行業(yè),,企業(yè)發(fā)展智能制造的核心目的是拓展產(chǎn)品價值空間,,側(cè)重從單臺設(shè)備自動化和產(chǎn)品智能化入手,基于生產(chǎn)效率和產(chǎn)品效能的提升實現(xiàn)價值增長,。因此其智能工廠建設(shè)模式為推進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備(生產(chǎn)線)智能化,,通過引進(jìn)各類符合生產(chǎn)所需的智能裝備,建立基于制造執(zhí)行系統(tǒng)MES的車間級智能生產(chǎn)單元,,提高精準(zhǔn)制造,、敏捷制造、透明制造的能力,。
離散制造企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場,,MES在實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化、智能化,、數(shù)字化等方面發(fā)揮著巨大作用。首先,,MES借助信息傳遞對從訂單下達(dá)到產(chǎn)品完成的整個生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化管理,,減少企業(yè)內(nèi)部無附加值活動,有效地指導(dǎo)工廠生產(chǎn)運(yùn)作過程,,提高企業(yè)及時交貨能力,。其次,MES在企業(yè)和供應(yīng)鏈間以雙向交互的形式提供生產(chǎn)活動的基礎(chǔ)信息,,使計劃,、生產(chǎn)、資源三者密切配合,,從而確保決策者和各級管理者可以在最短的時間內(nèi)掌握生產(chǎn)現(xiàn)場的變化,,做出準(zhǔn)確的判斷并制定快速的應(yīng)對措施,保證生產(chǎn)計劃得到合理而快速的修正,、生產(chǎn)流程暢通,、資源充分有效地得到利用,進(jìn)而最大限度地發(fā)揮生產(chǎn)效率,。
生產(chǎn)現(xiàn)場無人化,,真正做到“無人”工廠
“中國制造2025”推動了工業(yè)機(jī)器人、機(jī)械手臂等智能設(shè)備的廣泛應(yīng)用,,使工廠無人化制造成為可能,。在離散制造企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場,,數(shù)控加工中心、智能機(jī)器人和三坐標(biāo)測量儀及其他所有柔性化制造單元進(jìn)行自動化排產(chǎn)調(diào)度,,工件,、物料、刀具進(jìn)行自動化裝卸調(diào)度,,可以達(dá)到無人值守的全自動化生產(chǎn)模式(LightsOutMFG),。在不間斷單元自動化生產(chǎn)的情況下,管理生產(chǎn)任務(wù)優(yōu)先和暫緩,,遠(yuǎn)程查看管理單元內(nèi)的生產(chǎn)狀態(tài)情況,,如果生產(chǎn)中遇到問題,一旦解決,,立即恢復(fù)自動化生產(chǎn),,整個生產(chǎn)過程無需人工參與,真正實現(xiàn)“無人”智能生產(chǎn),。
實現(xiàn)從制造業(yè)大國向制造業(yè)強(qiáng)國的“升級”,,“中國制造2025”成為最有力的戰(zhàn)略驅(qū)動。蓋勒普是“中國制造2025”的先行探索者和實踐者,。深度結(jié)合當(dāng)前離散制造業(yè)的實際現(xiàn)狀,,基于全球25年領(lǐng)先技術(shù)和中國15年的本地化經(jīng)驗,蓋勒普提出了離散制造業(yè)智能工廠的五個方向,,旨在借助全球先進(jìn)智能工廠整體解決方案(MES-SFC)這一生產(chǎn)力引擎,,打破組織邊界,將企業(yè)整個生產(chǎn)現(xiàn)場都納入到管理網(wǎng)絡(luò)中,,正深刻地改變著制造模式,、流程乃至整個制造業(yè)的結(jié)構(gòu),這一具有未來競爭力的創(chuàng)新成果將有力推動整個制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級,,也讓離散制造企業(yè)得到了獨一無二的新技術(shù)體驗,,并為行業(yè)樹立成功典范。