制造的数字化网络化智能化的思考与建议论文_胡亚军

制造的数字化网络化智能化的思考与建议论文_胡亚军

佛山市迪赛纳科技有限公司 广东佛山 528000

摘要:我国在智能制造道路上既要“低头看路,脚踏实地”,补好自动化和信息化的短板,也要“抬头看天,搭好梯子”,用现代技术手段,持续建好公共数据服务平台。在CPS时代,基于我国的制造业现状和发展目标,政策引导方面需要统一认识,发挥制度优势,实现国家资源的有效配置和精准发力;具体实施方面特别需要加强信息建模方法研究,建立制造资源数据平台,积累解决方案及应用案例,优化我国智能制造模型实施技术路线,使我国在CPS落地实践阶段掌握主动权,避免在智能制造进程中受制于人。

关键词:制造;数字化;网络化;智能化;思考与建议

1导言

2015年~2017年,机械工业仪器仪表综合技术经济研究所(以下简称“仪综所”)承担了工业和信息化部多项智能制造综合标准化与新模式应用项目,制定基础共性标准草案27项。在项目执行期间,仪综所技术团队走访调研了国内外近百家制造企业,同时与国内外技术团体、标准化组织、著名公司的技术专家交流探讨。特别是2017年,我们分别与德国工业4.0平台实验室网络主管ThomasHahn博士、德国工业4.0标准化委员会主管RinholdPichler先生、日本工业价值链促进会IVI发起人日本法政大学西冈靖之教授等资深专家进行深入交流,这些交流引起了我们的一些深度思考。在实践应用上,我国制造业水平与欧美等工业强国相比还具有相当差距。“工业2.0补课、3.0普及、4.0示范”指出了我国企业自动化、数字化、网络化、智能化水平参差不齐的现状。因此,在智能制造实施道路上,切忌盲目跟风,企业必须明确经济效益指标,以打好2.0和3.0基础为首要任务,找到适合自身的实施路径。

2我国工业2.0,3.0,4.0实施路线的思考

2.1避免误区

我国制造业发展不平衡、不充分特点明显,企业转型升级势在必行,高质量发展是目前我国制造业由大转强的主旋律。“中国制造2025”是实施制造强国战略的第一个十年行动纲领,“智能制造”是主攻方向。《智能制造工程实施指南》、《智能制造发展规划(2016-2020年)》等重要文件发布后,基于自身转型升级需求,在相关部委及地方政府支持下,我国企业已纷纷对原有工厂/车间进行自动化、数字化、网络化升级改造,或者建立新型数字化车间、智能工厂,取得巨大成效。《智能制造发展规划(2016-2020年)》对“智能制造”进行了描述:“智能制造是基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合,贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节,具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式”。但是实践来看,“自感知、自学习、自决策、自执行、自适应”的制造高级阶段对制造企业而言仍难以企及,德国专家预测德国的工业4.0尚需要15~20年时间来实现。因此,鉴于我国智能制造水平参差不齐的现状,如何规划好适用于我国智能制造现状的发展路径成为重点。近日,中国工程院院刊《Engineering》刊发了最新观点性文章“走向新一代智能制造”,为我国制造业智能转型指明“并行推进、融合发展”的技术路线。可见我国智能制造的顶层设计上已深刻认识到智能制造/工业4.0的实现不可能一蹴而就,需要循序渐进,补齐短板,并行发力。因此,中国制造企业在实施智能制造过程中应“因企而异”,避免盲目跟风和片面认识。●误区一:为了智能制造而智能制造由于智能制造“大热”,一些企业盲目跟风,存在为了“智能制造”而智能制造的现象。企业应首先明确要达到的经济目标——提升质量、提高效率、降低成本、缩短周期、降低能耗。根据自身的基础,针对于不同的目标,智能制造首要解决的问题和采用的技术手段是不同的。●误区二:智能制造=无人化许多制造企业提出“机器换人”、“无人工厂”的口号。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆机器可代替人类的大量体力劳动,实现高效、高质量精准制造,但不能盲目采用“机器换人”,除了要考虑机器与人员置换成本之间的平衡,还需综合考虑操作场地、信息化接口、维护成本等。而且在2.0、3.0、4.0升级的长时间内,机器或“机器人”仅仅是一种自动化或智能化设备,其很难独立满足日益复杂的生产要求。“人”作为智能制造的重要资源,在应对定制化生产和复杂多变生产环境方面仍处于中心地位。特别对于现阶段“2.0补课、 3.0普及、4.0示范”,人、信息系统、物理系统的协同显得尤为重要,智能制造仍需要人工智力参与政策解读、法规约束、知识积累、工匠传承、文化发扬和统筹组织等,以实现有序生产并产生效益,这些都是现阶段的机器无法替代的。●误区三:自动化+软件=智能制造自动化和软件是实现智能制造的必要条件但不是充分条件。智能制造强调自动化系统和工业软件的集成与纵横协同,并体现先进的工艺技术和管理理念。除此之外,更需要植入先进的感知系统、控制手段、网络技术和云计算等,进行长时间的数据收集积累,开展数据分析和建模,并不断迭代优化,以实现生产过程快速有效的运行,才能支撑先进的制造方式实现自适应,进而应对复杂的生产环境。●误区四:互联网+大数据=智能制造互联网和大数据只是提升智能化的手段之一。智能制造的本体是“制造”,制造装备和生产过程的数字化是基础。没有制造装备与系统的数据采集与互联互通,互联网、云、大数据都将是无源之水。

2.2梳理问题

以离散制造业为例,我们通过调研总结,目前我国企业智能化升级过程中常见问题如下:(1)产品品种规格多样,物料清单(BOM)结构复杂多变,生产工艺随之动态调整,导致生产计划调度困难;(2)生产对象不一样,生产车间可能包括铸造、锻造、表面处理、机加、装配等车间,不同形态的车间管理需求不同;(3)许多企业未实施或未应用好MES,生产计划调度和管理主要依靠人工,导致任务执行进度、设备状态、物料状态等难以跟踪;(4)系统集成困难,ERP和MES接口不开放,底层设备的通信协议和接口不统一,有的设备甚至不具备网络接口;(5)制造装备类型繁多,服役周期不同,数控机床及各种加工装备、工业机器人、表面贴装设备(SMT)、检测仪器和物流系统等底层设备自动化和数字化程度差别大;(6)产品质量管理,许多企业通常还是以离线检验为主,特别针对多品种、小批量的产品生产,产品的质量和生产率很大程度上依赖于工人技术水平,废品率得不到有效控制。企业在实施智能制造过程中,应认清基础,梳理存在问题,明确经济目标,系统规划,才能有计划有选择地打好自动化、数字化基础。

2.3实施要点

工业2.0并非必须先实现3.0才能追求4.0。在进行升级改造过程中,企业应总体规划自动化、数字化、网络化、智能化升级方案,并行推进。但这并不意味着工业2.0和3.0的技术基础是可以省略和跨越的。根据工业2.0、3.0、4.0的主要特征,建议从制造本体出发实现智能制造的一个基本路线如图1所示。图1中工业2.0到3.0的最重要内容是采用ERP和MES(两者融合趋势明显)等生产管理系统(或称IT信息系统)进行运营和生产管理,并实现与自动化系统(或称OT运行系统)的纵向集成,推荐采用OPCUA解决方案,建立设备信息模型并提供统一接口。图中工业4.0阶段尚未实现制造系统的自适应、自组织、自决策并跨企业、跨行业、跨地域调动生产资源等智能制造愿景,因此将其称为准智能化。3.0到4.0的最重要内容是实现产品全生命周期管理,实现信息流与价值流(含物流、资金流)的协调整合。

参考文献:

[1]董景辰.卷首语——论中国智能制造的三个基本范式[J].电器与能效管理技术,2017(24):2-5.

[2]许庆彦.铸造技术路线图:数字化、网络化、智能化铸造[J].铸造,2017,66(12):1243-1250.

[3]宋天虎.走向机械制造的数字化网络化智能化[J].焊接,2017(09):6.

[4]孙彦广.钢铁工业数字化、网络化、智能化制造技术发展路线图[J].冶金管理,2015(09):4-8.

论文作者:胡亚军

论文发表刊物:《基层建设》2018年第23期

论文发表时间:2018/9/18

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