智能制造與工業(yè)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上智能制造與工業(yè)4.0摘要：“工業(yè)4.0”概念最早出現(xiàn)于德國政府2011年11月公布的高技術(shù)戰(zhàn)略2020，2013年德國漢諾威工業(yè)博覽會上，工業(yè)4.0再度亮相，并迅速上升為德國國家戰(zhàn)略?！肮I(yè)4.0”是利用信息化技術(shù)促進產(chǎn)業(yè)變革的時代，即智能化時代，其要求企業(yè)信息化從車間延伸到整個工廠乃至整條供應(yīng)鏈，將物聯(lián)網(wǎng)及服務(wù)全面引入制造業(yè)，實現(xiàn)智能制造、智能經(jīng)營。關(guān)鍵詞：工業(yè)4.0；智能制造；工業(yè)革命1、 工業(yè)4.0“工業(yè)4.0”是德國率先實施的全球市場運動，對全球未來工業(yè)走向有著深遠影響?！肮I(yè)4.0”這一概念為全球產(chǎn)業(yè)界展現(xiàn)了一幅全新的工業(yè)藍圖：在一個智能、網(wǎng)絡(luò)化的世界里，信

2、息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical System，簡稱CPS）將滲透到所有的關(guān)鍵領(lǐng)域，涵蓋自動化、生產(chǎn)技術(shù)、汽車、機械工程、能源、運輸以及遠程醫(yī)療等眾多工業(yè)部門和應(yīng)用領(lǐng)域，在CPS的不斷推動下，工業(yè)創(chuàng)造新價值的過程將逐步發(fā)生改變，產(chǎn)業(yè)鏈分工重組，傳統(tǒng)行業(yè)界限消失，并衍生出新活動領(lǐng)域和合作形式，最終實現(xiàn)全面靈活的智能制造。工業(yè)生產(chǎn)過程更加靈活堅強。“工業(yè)4.0”使動態(tài)的、適時優(yōu)化的和自我組織的價值鏈成為現(xiàn)實，并帶來諸如成本、可利用性和資源消耗等不同標準的最優(yōu)化選擇。包括在制造領(lǐng)域的所有因素和資源間形成全新的循環(huán)網(wǎng)絡(luò)、智能產(chǎn)品獨特的可識別性、個性化產(chǎn)品定制以及高度靈活的工作環(huán)境。全新商業(yè)模式

3、和合作模式。這些模式將力爭確保潛在的商業(yè)利潤在整個價值鏈、所有利益相關(guān)人之間公平地共享，包括那些新進入的利益相關(guān)人。同時，“工業(yè)4.0”、“網(wǎng)絡(luò)化制造”、“自我組織適應(yīng)性強的物流”和“集成客戶的制造工程”等特征，使它追求新的商業(yè)模式，從而率先滿足動態(tài)的商業(yè)網(wǎng)絡(luò)，這將引發(fā)一系列融資、發(fā)展、可靠性、風險、責任和知識產(chǎn)權(quán)、技術(shù)安全問題。工作方式和環(huán)境全新變化。全新的協(xié)作工作方式使工作可以脫離工廠，通過虛擬的、移動的方式開展。員工將擁有高度的管理自主權(quán)，可以更加積極地投入和調(diào)節(jié)自己的工作。同時，隨著工作環(huán)境和工作方式的巨大改變，可以大幅度提升老年人和婦女的就業(yè)比例，確保人口結(jié)構(gòu)的變化不影響當前的生活水

4、平。促進形成全新的信息物理系統(tǒng)平臺。全新的信息物理系統(tǒng)平臺能夠聯(lián)系到所有參與人員、物體和系統(tǒng)，將提供全面、快捷、安全可靠的服務(wù)和應(yīng)用業(yè)務(wù)流程，支持移動終端設(shè)備和業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)同制造、服務(wù)、分析和預(yù)測流程等。2、 智能制造工廠工業(yè) 4.0 是一個產(chǎn)業(yè)的技術(shù)轉(zhuǎn)型，是產(chǎn)業(yè)的變革。工業(yè) 4.0 提出的智能制造是面向產(chǎn)品全生命周期，實現(xiàn)泛在感知條件下的信息化制造。智能制造技術(shù)是在現(xiàn)代傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動化技術(shù)以及人工智能的基礎(chǔ)上，通過感知、人機交互、決策、執(zhí)行和反饋，實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計過程、制造過程和企業(yè)管理及服務(wù)的智能化，是信息技術(shù)與制造技術(shù)的深度融合與集成。智能化和自動化的最大區(qū)別在于知識的含量。智能

5、制造是基于科學而非僅憑經(jīng)驗的制造，科學知識是智能化的基礎(chǔ)。因此，智能制造包含物質(zhì)的和非物質(zhì)的處理過程，不僅具有完善和快捷響應(yīng)的物料供應(yīng)鏈，還需要有穩(wěn)定且強有力的知識供應(yīng)鏈和產(chǎn)學研聯(lián)盟，源源不斷地提供高素質(zhì)人才和工業(yè)需要的創(chuàng)新成果，發(fā)展高附加值的新產(chǎn)品，促進產(chǎn)業(yè)不斷轉(zhuǎn)型升級。智能制造是可持續(xù)發(fā)展的制造模式，它借助計算機建模仿真和信息通信技術(shù)的巨大潛力，優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計和制造過程，大幅度減少物質(zhì)資源和能源的消耗以及各種廢棄物的產(chǎn)生，同時實現(xiàn)循環(huán)再用，減少排放，保護環(huán)境。基于工業(yè) 4. 0 構(gòu)思的智能工廠將由物理系統(tǒng)和虛擬的信息系統(tǒng)組成，稱之為信息物理生產(chǎn)系統(tǒng)(Cyber Physics Produc

6、tion System，CPPS)，是為明天制造業(yè)勾畫的藍圖，對應(yīng)于進行物質(zhì)生產(chǎn)的系統(tǒng)有一個虛擬的信息系統(tǒng)，它是物理系統(tǒng)的“靈魂”，控制和管理物理系統(tǒng)的生產(chǎn)和運作。物理系統(tǒng)與信息系統(tǒng)通過移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)協(xié)同交互。因此，這樣的工廠不一定是在一個圍墻里的實體車間。它可以借助網(wǎng)絡(luò)利用分散在各地的社會閑置設(shè)備，無需“關(guān)心”設(shè)備的確切所在地，只要關(guān)心設(shè)備可用與否，它是“全球本地化”的工廠。就好像在淘寶網(wǎng)上購物，并不需要知道實體商店在哪里，下了訂單，寶貝就會快遞到家。這種新的生產(chǎn)模式，必將導致新的商業(yè)模式、管理模式、企業(yè)組織模式以及人才需求的巨大變化。首先是產(chǎn)品設(shè)計與生產(chǎn)的分離。今天，大到飛機、小到手機

7、大多已經(jīng)是異地設(shè)計和生產(chǎn)的。關(guān)鍵是如何借助信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)將其進一步組織得更有效、更節(jié)約資源。工業(yè) 4.0 提出以通信和服務(wù)為基礎(chǔ)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化智能工廠的設(shè)想。智能工廠的生產(chǎn)環(huán)境由智能產(chǎn)品、智能設(shè)備、宜人的工作環(huán)境、高素質(zhì)的勞動者和智能能源供應(yīng)組成，他們相互之間進行企業(yè)內(nèi)的通信，包括生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、工況分析、制造決策等。若干智能工廠通過中間件、云計算和服務(wù)連接成龐大的制造網(wǎng)絡(luò)，借助基于物流網(wǎng)的智能物流構(gòu)建完整的制造體系。因此，生產(chǎn)優(yōu)勢不僅是在特定生產(chǎn)條件下一次性體現(xiàn)，也以實現(xiàn)多家工廠、多個生產(chǎn)單元所形成的全球網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的生產(chǎn)集合體的最優(yōu)化為目標。智能工廠和物流之間的所有活動需要實時通信、交互和確認，即

8、共同遵守規(guī)則環(huán)境，共同完成由頂層下達的任務(wù)。建立這樣分散的、網(wǎng)絡(luò)化的智能工廠體系需要有一定的基礎(chǔ)，應(yīng)具有以下 5 個要素條件:(1)智能生產(chǎn)和產(chǎn)品，以先進的信息物理融合的設(shè)備生產(chǎn)高附加值的軟硬結(jié)合的智能產(chǎn)品。(2)真實的企業(yè)環(huán)境，當前企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的途徑和規(guī)劃。(3)宏觀和微觀經(jīng)濟環(huán)境，主要是產(chǎn)業(yè)政策和市場需求。(4)人的因素，體現(xiàn)為新一代的管理人員、市場營銷人員、技術(shù)人員和工人。(5) 技術(shù)因素，主要體現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)和通信基礎(chǔ)設(shè)施的安全性和可靠性，智能生產(chǎn)技術(shù)等。不同信息物理融合系統(tǒng)之間能夠協(xié)同運作的決定性因素如下:(1)不同應(yīng)用程序的信息必須在語義上是兼容的，才有可能進行相互通信。(2)具有實時傳

9、感器和執(zhí)行器嵌入式系統(tǒng)的物理環(huán)境。(3)通過網(wǎng)絡(luò)嵌入不同的“系統(tǒng)中的系統(tǒng)”。(4)所有的系統(tǒng)具有自適應(yīng)性和局部的自主權(quán)以及合作與分布式控制系統(tǒng)。(5) 廣泛的人機合作和協(xié)同。三、智能制造的應(yīng)用工業(yè) 4. 0 項目建立了一個智能工廠的示范項目。它以液體產(chǎn)品(如洗滌液) 生產(chǎn)為例，包括液體制備和液體灌裝兩部分，不同的液體產(chǎn)品由不同組分混合配制而成，灌裝后需要用不同顏色的瓶蓋和標簽，表明是誰的訂貨，發(fā)送到哪里，整個生產(chǎn)系統(tǒng)有無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，廣泛采用射頻識別。智能裝備的控制模式和人機界面將會有很大的變化，Wi Fi 寬帶、藍牙近距通信等網(wǎng)絡(luò)性能的提高，基于平板電腦、手機和穿戴設(shè)備等基于網(wǎng)絡(luò)的移動控制方式

10、會越來越普及。與時俱進的觸摸屏和多點觸控的圖形化人機界面將逐步取代按鈕、開關(guān)、鼠標和鍵盤。人們，特別是年輕人已經(jīng)習慣智能電子消費產(chǎn)品的操作方式，能夠快速做出反應(yīng)，切換屏幕，上傳或下載數(shù)據(jù)，從而大大豐富了人機交互的內(nèi)容，同時明顯降低誤操作率。在智能工廠運行中，以比特表征的信息比原子組成的物質(zhì)更加重要。機器不僅是生產(chǎn)工具和設(shè)備，更是工廠信息網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點。機器不僅延伸人的體力，也延伸了人的腦力，能夠識別工件、與人交互，按照人編制的控制程序工作。機器與機器(物與物)之間也能夠相互進行通信，感知相關(guān)設(shè)備和環(huán)境的變化，協(xié)同完成加工任務(wù)，構(gòu)成基于物聯(lián)網(wǎng)的智能化車間。智能工廠遠在天邊，近在眼前。大家都爭先恐后搶占制高點。一切并非天方夜譚，今天已經(jīng)開始。智能工廠將改變制造業(yè)的工作環(huán)境，使操作者遠離危險。智能管理和智能服務(wù)是智能制造的重要組成部分。工廠不僅是在圍墻和大樓里，而且是“空中在線”，不管你身處何處，都好像在辦公室和車間一樣，與你的同事和客戶保持密切聯(lián)系，調(diào)閱各種文件和檔案，處理各種生產(chǎn)問題。智能服務(wù)不僅局限于遠程故障診斷、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)服務(wù)和支持，還引發(fā)了新的商業(yè)模式。例如，德國大眾汽車公司在總部附近有山有水風景秀麗的地方建了一個汽車綜合城(Autostadt)，這是包括新車展示和交付、汽車博物館和生產(chǎn)線參觀、五星級酒店、培訓等集 4S 服務(wù)、休閑和旅游為一體的智能服務(wù)