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工業4.0追求智能製造 不懂數據將被淘汰

2017-02-06  來自: 滄州利來娛樂AG旗艦廳製造有限公司 瀏覽次數:199

工業4.0追求智能製造 不懂數據將被淘汰
  工業4.0這個熱門詞,2011年在德國漢諾威工業博覽會首次提出,13年成為德國政府未來工業策略。牽涉到數據年代各個熱門詞如:物聯網(IoT)、雲端技術和其他先進軟件發展。其中OT(營運技術)與ICT(信息及通訊技術)整合,將改變整個工業界麵貌、拉開不同經濟體的競爭力差距。
 
  工業4.0講求智能化製造,利用物聯網和大數據提升生產力,涉及生產硬件以至全套生產模式的配合,關鍵詞就是“數據運用”。工總代表、精美汽車工業CEO陳偉聰說:“你不運用數據,別人就拿去用,繼而淘汰你。”而大企早在10多年前已開始透過數據協助生產,中小企輸在起跑線將更難生存。
   工總代表、精美汽車工業CEO陳偉聰表示,跨國汽車大企早於10多年前便開始將生產資訊開放予業界,當業界接連至係統,即可知道車廠(客戶)的最新需要。
   德國是工業4.0的實踐者。工業4.0這個熱門詞,2011年在德國漢諾威工業博覽會首次提出,13年成為德國政府未來工業策略。牽涉到數據年代各個熱門詞如:物聯網(IoT)、雲端技術和其他先進軟件發展。其中OT(營運技術)與ICT(信息及通訊技術)整合,將改變整個工業界麵貌、拉開不同經濟體的競爭力差距。
 
  發展前景取決於人類潛能
 
  德國經濟亞太會議(APK)去年底在港舉行,空中巴士行政總裁TomEnders指,在工業4.0的趨勢下,企業的跨界別合作機會將增加。
 
  華為輪值CEO兼副董事長胡厚昆則認為,工業3.0是透過機械完成人手做不到的事。但若繼續發展下去,機械的角色就發展為人類能做、但機械做得更好。換言之,工業4.0的發展,其實也相當取決於能否讓人們持續地得到啟發,發揮到人類本質上的能力,將之轉化為機器語言。
 
  新模式需IT人才法律配合
 
  華為去年首季就宣布,與德國機械人技術研發商KUKA合作,研發智能工廠所需的雲端托管、物聯網、大數據、工業機械人等技術,助製造業界升級至智能生產。
 
  APK與會者都認為,工業4.0的發展需要教育製度配合,為工業界提供人才。座上客陳偉聰表示,在工業4.0下,工業生產涉及的不再止於工人,更包括IT人才,負責係統集成(SystemIntegration)等不同範疇的數據工作。
 
  工總代表、寶力機械執行董事黎啟東認為,現今社會的購買模式正在改變,消費者追求個性化產品,廠商在這方麵也得借助智能化製造配合。
 
  數據是整個工業4.0的根本,你不用數據,別人就會拿去用。不過數據運用涉及法律問題,故政府需做牽頭人,陳偉聰與另一工總代表、寶力機械執行董事黎啟東皆認為,香港做智能化生產,要像德國倡議“工業4.0”,中國提出“2025中國製造”一樣,由政府倡議。且政府至少要提供一套標準,供中小企參考及協助人才培訓,畢竟大企業10多年前已開始透過數據協助生產,中小企輸在起跑線將更難生存。
 
  智能化生產雲端定策略
 
  身為工總第27分組(汽車、航空及精密零部件分組)副主席,陳偉聰指,單以機械臂取代人手,隻不過是自動化生產(Automation),工業4.0的智能化生產(SmartManufacturing),更在於將相關的工業技術,跟銷售、產品體驗以至商業夥伴和客戶連結起來。
 
  小如鞋子,大到推土機的生產,都可由智能化的引入,追蹤產品出廠後被運到哪個市場,了解哪個市場需求最大,哪些市場供過於求,哪些則求過於供。數據存於雲端上,由業界共享來製定市場策略,根據市場反應改良產品,或得知哪個部件損壞頻率較高,作出針對部署。
 
  兩人均強調,工業4.0不是短暫而是長時間的發展,個別廠商因自身業務需要,仍處於工業2.0階段也不足為奇,但一定要清楚自己的起步點,按需要發展至2.0、3.0或3.5,“是否用一輛法拉利去速遞薄餅就是好?其實綿羊才是最好。”
 
  陳偉聰表示,生產大原則離不開成本,“不論互聯網、IoT發展如何,到頭來還是講‘Thing’,‘Thing’總是有人生產出來的,問題隻是如何生產。”
 
  德師傅全廠最值錢
 
  黎啟東和陳偉聰均曾前赴歐洲考察,他們觀察到,相對香港技工多被認為是讀書不成才入行,歐洲人對技工有高度尊重和認受性。本港的大學雖有工科,但工科生被商界搶走。
 
  陳偉聰表示,工業發達是由環境和文化造就,歐洲年輕人不論入讀傳統大學抑或循工科方向發展,都可通往地位均等的出路。他多年前考察過一間德國模具廠,該廠24小時運作,生產設備和流程均極先進,但最高人工者,卻是一位人手打磨師傅,負責人更指該師傅是全個廠房最值錢的資產。
 
  他認為生產過程如何智能化,機械也不及人手,因為人能適應任何環境和政策改變,即使人手有機會出錯,也能從錯誤中學習。
 
  數據協助生產流程
 
  黎啟東是寶力機械執行董事,寶力從事大型機械生產,早已采用CNC(電腦數值控製機床)生產。
 
  身為工總第32分組(自動化應用設備分組)主席,黎啟東表示,工業4.0至今並無準則,但可體現在透過傳感器裝置,搜集機床使用狀況的數據,進行遠程監控,如100台機器之中,哪台正在使用、哪台停止運作、每台機生產多少件產品、每個馬達的運轉狀況等。
 
  可預計機械耗損周期
 
  甚至刀具也可加上傳感器,直接連結機床。傳統機械化生產,一開始便須調校好轉速,即使刀具有損耗,機床仍不會自我調節,繼續在同一轉速下運作,造出有問題的產品。但智能化生產可在發現刀具出現損耗後,自我減慢機床轉速。當中最重要技術是預計到機器耗損的周期,從而讓廠家及早訂購零件,縮短停機更換零件的時間。
 
  相關:數據自動流動是工業4.0的精髓
 
  1、引言
 
  智能生產需要實現兩種不同性質的自動化,一種是生產裝備的自動化,另一種是數據流動的自動化。
 
  生產裝備的自動化對製造企業而言是非常容易理解的,它是通過自動化的機床、機器人等各類自動化設備實現生產設備的過程自動化,但數據流動的自動化又該如何理解?在智能工廠中,數據是如何自動化流動的?需要經過“幾關”?
 
  2、數據自動流動是工業4.0的精髓
 
  在德國工業4.0戰略中,有縱向集成、端對端集成、橫向集成3項集成,這是工業4.0中非常重要的概念,是實現企業內、企業間價值流集成的關鍵。
 
  縱向集成主要是將各種不同層麵的IT係統集成在一起,例如,執行器與傳感器、控製、生產管理、製造和執行及企業計劃等不同層麵(摘自德國工業4.0戰略計劃實施建議)。從信息化角度來看,就是在企業內實現研發、計劃、工藝、生產、服務等各環節間的數據自動流動,如圖1所示。
 

 
圖1 縱向集成和網絡化製造係統
 
  端對端集成則是通過產品全價值鏈和為客戶需求而協作的不同公司,使現實世界與數字世界完成整合。端對端集成更加突出了以產品的研發、生產、銷售、服務等為主線,實現企業間的數據自動流動,如圖2所示。
 

 
圖2 端對端集成
 
  作為3項集成中的最高層次,橫向集成是指將各種使用不同製造階段和商業計劃的IT係統集成在一起,這其中既包括一個公司內部的材料、能源和信息的配置,也包括不同公司間的配置(價值網絡),即以產品供應鏈為主線,通過數據在企業之間的自動流動,實現一種社會化協同生產,如圖3所示。
 

 
圖3 橫向集成
 
  由圖3可知,在企業內部的市場、銷售、管理、計劃、生產、工程各環節以及外部的設計人員、客戶、供應商、分包商等眾多角色之間實現了數據的自動有序流動。
 
  通過德國工業4.0對3項集成的定義可以看出,工業4.0願景中,在企業內部、企業之間、社會化的智能製造及服務中,數據自動有序的流動是實現智能製造的重要技術。
 
  3、企業內部的數據自動流動是打造智能工廠的基礎
 
  未來的企業是價值驅動的企業,是數據自動流動的企業,而數據自由有序的流動是智能工廠的前提與基礎。
 
  機器聯機器暢通數據流
 
  現在的電腦、手機等終端都接入了網絡。試想一下,如果這些智能終端不能聯網工作而隻能單機工作,單是影響工作效率不說,幾天下來,利來娛樂AG旗艦廳就可能要崩潰了:沒有網絡,怎麽工作?同樣,一台機器即便自身的智能化程度非常高,能發揮的作用畢竟是有限的。
 
  通過專業的設備物聯網係統,將網口、串口等不同的接口形式,不同的數字控製係統,數控銑床、數控車床、加工中心、機器人等不同的數字化機器進行聯網,實現機器的互聯互通,可徹底改變以前機器信息化孤島的局麵,從而可以發揮機器集群控製的優勢,形成機器群體的數字化、網絡化、智能化,實現集約化、網絡化、柔性化的生產模式。
 
  聯網實現了機器與機器的通信,而機器遠程采集則實現了機器與人的交互。通過通信協議、傳感器和網絡等技術,對數控機床、熱處理設備(如熔煉、壓鑄、熱處理、塗裝等設備)、機器人、自動化生產線等各類數字化機器進行數據的遠程自動采集,可監控每台機器的實時狀態和異常情況,對故障停機、關鍵工藝參數超差等重要事件,可通過計算機係統或手機短信等形式及時送達相關人員,實現機器狀態透明化、實時化的管理。通過機器的遠程診斷與主動式預測性維護,智能係統就像醫生一樣,在機器還沒出現故障之前就得到及時預警、保養、維修,為機器的健康、經濟、高效運行提供了保障。
 
  機器互聯互通使得以前的“啞機器”能與外界交流,變得“耳聰目明”了,這也是智能化中“聯接促進智能”的一個典型應用。機器的數字化和網絡化,加速了賽博物理係統(CPS)的形成。“機器+CPS”讓機器具有了群體協作能力及智能化的認知能力。
 
  人、機、物間數據自動流動,自組織的智能製造
 
  通過互聯網+製造模式,實現人、機、物相互聯接和自組織的製造。在這方麵,有些先進企業已經進行了很多有益的探索,並取得了良好的應用效果。
 
  博世是德國智能製造的一個樣板企業。在洪堡的物流中心,設備與工件之間已經借由互聯網和傳感器建立起了實時聯係:每個工件或者裝工件的塑料盒裏都有記錄產品信息的無線射頻識別電子標簽(RFID),每經過一個生產環節,讀卡器會自動讀出相關信息,反饋到控製中心由工作人員進行相應處理,絕大部分生產活動都可以實現自組織。比如,工件在什麽位置,在什麽機床上加工,加工的時間長短,物料庫存情況以及是否需要補料等。這些信息直接與生產管理軟件無縫集成在一起,生產過程中的所有數據均可在網絡上實現高效、實時的流動和可視化展現,可輕鬆有效地解決生產過程中遇到的問題。新係統投入使用後,工廠庫存減少了30%,生產效率提高了10%,由此節約的資金可達幾千萬歐元。
 
  在博世北京工廠中,所有的機床也實現了互聯。一台計算機管理所有的數控機床,程序集中存儲在中心服務器中,每台機床需要加工程序時會遠程自動下載,機床的狀態一目了然,開機、關機、運行,加工什麽產品,加工產品數量,故障信息,機床的利用率等,所有信息都自動、準確地顯示出來,實現了生產過程的透明化和自組織。
 
  人、機器、物料是企業生產的三要素,通過數字化手段實現互聯互通和物理實體世界與數字虛體世界的深度融合,從而將製造業逐步推向智能化。聯接產生協作,聯接產生效益,聯接產生自組織,聯接產生智能。
 
  虛擬世界與現實世界間數據自由流動,打造中國經濟“雙引擎”
 
  2016年5月25日,李克強總理在貴陽出席“中國大數據產業峰會暨中國電子商務創新發展峰會”時指出,大數據新業態代表的創新理念要和傳統行業長期孕育的工匠精神相結合,推動虛擬世界與現實世界融合發展,重塑產業鏈、供應鏈、價值鏈,促進新動能蓬勃發展、傳統動能煥發生機,打造中國經濟“雙引擎”,實現“雙中高”。
 
  4、互聯網+實現企業內外的數據自動流動
 
  現在,互聯網+已經深入製造業,通過互聯網+,可以消除企業與消費者的距離,實現零距離交互的營銷等商業活動,更可以發揮互聯網在社會資源配置中的優化和集成作用,形成更先進的生產管理新形態。
 
  互聯網+數據流動,實現製造端與消費端的零距離交互
 
  為實現從大規模製造向個性化定製的轉型,早在2012年海爾就開始了互聯工廠的實踐,致力於打造按需設計、按需製造、按需配送的體係。海爾通過“去中介化”、“去產品化”與用戶零距離地打造了用戶交互定製平台,用戶可以遠程查看自己所購產品生產的全過程。定製選擇、訂單流轉、生產過程、物流運輸等各個環節中,用戶都將不再是被動的等待者,而是全流程的參與者、監管者。智能化的交互定製平台將用戶、企業融為一體,極大地拓展了企業智能製造的範圍,企業內外互聯互通、協同生產,用戶與企業的關係更加緊密。
 
   互聯網+數據流動,重構企業生產管理新模式
 
  隨著用工成本快速升高、市場需求頻繁變化、競爭進一步激烈以及數字化、網絡化、智能化等新技術的快速普及,為適應市場發展,滿足個性化、社會化、敏捷化的智能製造模式的需要,將來的工廠一定會改變當前“麻雀雖小,五髒俱全”的局麵,一定會向充分利用社會資源方麵發展,包括訂單、人員、物料、設備的共享,也一定會淡化工廠之間的邊界,甚至推倒橫亙在工廠與社會之間的圍牆,打破封閉、獨立的生產模式,構建成開放的、服務型的平台,數據將在工廠內外、人機物之間、信息係統與機器之間通暢地流動,工廠不隻是生產產品,更是生產數據,數據將成為企業的核心競爭力,工廠將不再是今天的工廠。
 
  在這方麵,青島海爾模具公司走在了行業的前麵。為解決企業接單能力與企業人員成本這對矛盾,該公司於2013年開始著手打造“模具雲設計平台”,以期達到充分利用社會資源,改變以前工作全部由企業員工完成的封閉局麵。現在,在這個平台上,活躍著數百位經過技能認證、信用審核通過的企業外部工程師,企業將工作分解後在平台上發布,

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