工業4.0中的智能制造

發布時間:2019-02-23 點擊:1726次

過去20年,互聯網是改變社會、改變商業最重要的技術;如今,物聯網的出現,讓許多物理實體具備了感知能力和數據傳輸的表達能力;未來,隨著移動互聯網、物聯網以及云計算和大數據技術的成熟,生產制造領域將具備收集、傳輸及處理大數據的高級能力,使制造業形成工業互聯網,帶動傳統制造業的顛覆與重構。

“工業互聯網”的概念最早是由美國通用電氣公司(GE)于2012年提出的,隨后聯合另外四家IT巨頭組建了工業互聯網聯盟(IIC),將這一概念大力推廣開來?!肮I互聯網”主要含義是,在現實世界中,機器、設備和網絡能在更深層次與信息世界的大數據和分析連接在一起,帶動工業革命和網絡革命兩大革命性轉變。

工業互聯網聯盟的愿景是使各個制造業廠商的設備之間實現數據共享。這就至少要涉及到互聯網協議、數據存儲等技術。而工業互聯網聯盟的成立目的在于通過制定通用的工業互聯網標準,利用互聯網激活傳統的生產制造過程,促進物理世界和信息世界的融合。

工業互聯網基于互聯網技術,使制造業的數據流、硬件、軟件實現智能交互。未來的制造業中,由智能設備采集大數據之后,利用智能系統的大數據分析工具進行數據挖掘和可視化展現,形成“智能決策”,為生產管理提供實時判斷參考,反過來指導生產,優化制造工藝。

智能設備可以在機器、設施、組織和網絡之間實現共享促進智能協作,并將產生的數據發送到智能系統。

智能系統包括部署在組織內的機器設備,也包括互聯網中廣泛互聯的軟件。隨著越來越多的機器設備加入工業互聯網,實現貫通整個組主和網絡的智能設備協同效應成為可能。深度學習是智能系統內機器聯網的一個升級。每臺機器的操作經驗可以聚合為一個信息系統,以使得整套機器設備能夠不斷地自行學習,掌握數據分析和判斷能力。以往,在單個的機器設備上,這種深度學習的方式是不可能實現的。例如,從飛機上收集的數據加上航空地理位置與飛行歷史記錄數據,便可以挖掘出大量有關各種環境下的飛機性能的信息。通過這些大數據的挖掘與應用,可以使整個系統更聰明,從而推動一個持續的知識積累過程。當越來越多的智能設備連接到一個智能系統之中,結果將是系統不斷增強并能自主深度學習,而且變得越來越智能化。

工業互聯網的關鍵是通過大數據實現智能決策。當從智能設備和智能系統采集到了足夠的大數據時,智能決策其實就已經發生了。在工業互聯網中,智能決策對于應對系統越來越復雜的機器的互聯、設備的互聯、組織的互聯和龐大的網絡來說,十分必要。智能決策就是為了解決系統的復雜性。

當工業互聯網的三大要素——智能設備、智能系統、智能決策,與機器、設施、組織和網絡融合到一起的時候,其全部潛能就會體現出來。生產率提高、成本降低和節能減排所帶來的效益將帶動整個制造業的轉型升級。

所以說,“工業互聯網”代表了消費互聯網向產業互聯網的升級,增強了制造業的軟實力,使未來制造業向效率更高、更精細化發展。

“工業4.0”中的智能制造

2009到2012年歐洲深陷債務危機,德國經濟卻一枝獨秀,依然堅挺。德國經濟增長的動力來自其基礎產業——制造業所維持的國際競爭力。對于德國而言,制造業是傳統的經濟增長動力,制造業的發展是德國工業增長不可或缺的因素,基于這一共識,德國政府傾力推動進一步的技術創新,其關鍵詞是“工業4.0”。

“工業4.0”中,互聯網技術發展正在對傳統制造業造成顛覆性、革命性的沖擊。網絡技術的廣泛應用,可以實時感知、監控生產過程中產生的海量數據,實現生產系統的智能分析和決策,使智能生產、網絡協同制造、大規模個性化制造成為生產方式變革的方向?!肮I4.0”所描繪的未來的制造業將建立在以互聯網和信息技術為基礎的互動平臺之上,將更多的生產要素更為科學地整合,變得更加自動化、網絡化、智能化,而生產制造個性化、定制化將成為新常態。

自動化只是單純的控制,智能化則是在控制的基礎上,通過物聯網傳感器采集海量生產數據,通過互聯網匯集到云計算數據中心,然后通過信息管理系統對大數據進行分析、挖掘,從而作出正確的決策。這些決策附加給自動化設備的是“智能”,從而提高生產靈活性和資源利用率,增強顧客與商業合作伙伴之間的緊密關聯度,并提升工業生產的商業價值。

生產智能化。全球化分工使得各項生產要素加速流動,市場趨勢變化和產品個性化需求對工廠的生產響應時間和柔性化生產能力提出了更高的要求?!肮I4.0”時代,生產智能化通過基于信息化的機械、知識、管理和技能等多種要素的有機結合,從著手生產制造之前,就按照交貨期、生產數量、優先級、工廠現有資源(人員、設備、物料)的有限生產能力,自動制訂出科學的生產計劃。從而,提高生產效率,實現生產成本的大幅下降,同時實現產品多樣性、縮短新產品開發周期,最終實現工廠運營的全面優化變革。

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