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全球视野:工业4.0的理解以及布局

日期:2018-07-02   人气:  来源:互联网
简介:简单的说工业4.0,是以智能制造为主导的第四次工业革命。 随着信息技术与工业技术的高度融合,网络、计算机技术、信息技术、软件与自动化技术的深度交织产生新的价值模型,在制造领域,这种资源、信息、物品和人相互关联的虚拟网络-实体物理系统(Cyber-Ph……

简单的说工业4.0,是以智能制造为主导的第四次工业革命。

随着信息技术与工业技术的高度融合,网络、计算机技术、信息技术、软件与自动化技术的深度交织产生新的价值模型,在制造领域,这种资源、信息、物品和人相互关联的虚拟网络-实体物理系统(Cyber-PhysicalSystem,CPS),德国人称其为工业4.0。

工业4.0概念首先由德国提出。2013年4月德国在汉诺威工业博览会上首次发布《实施工业4.0战略建议书》,德国电气电子和信息技术协会于2013年12月发布工业4.0标准化路线图。2014年汉诺威工业博览会的主题融合的工业下一步很好地契合了德国自2013年以来力推的创新概念工业4.0。

业内对工业4.0的定义是:在现代智能机器人、传感器、数据存储和计算能力实现突破的条件下,通过工业互联网将供应链、生产过程和仓储物流智能连接,从而实现智能生产的四化:供应和仓储成本较小化,生产过程全自动化,需求相应速度较大化和产品个性化。

工业4.0的终极目的是使制造业脱离劳动力禀赋的桎梏,将全流程成本降到较低,从而实现制造业竞争力的较大化。在4.0时代,不仅制造环节的人工将得到节省(机器人为主体的自动化生产连线),前端供应链管理、生产计划(互联网接入,工业机器人维修,实施管理订单)、后端仓储物流管理(WMS+自动化立体仓库)都将实现实现无人化,以及较低的渠道库存和物流成本。

工业4.0的特点是什么?

回顾前三次工业革命,实际上是应用机械、电气和信息技术等越来越先进的工具逐步将人力从生产中解放,从而提高生产效率、降低生产成本的过程。而对于即将到来的工业革命4.0,一项更为伟大的工具–互联网将深度参与到生产过程中去,从而将制造业对劳动力的依赖和生产成本的优化带到一个全新的高度。

1)工业革命1.0:18世纪末期始于英国的第一次工业革命,19世纪中叶结束。这次工业革命的结果是机械生产代替了手工劳动,经济社会从以农业、手工业为基础转型到了以工业以及机械制造带动经济发展的模式。

2)工业革命2.0:第二次工业领域大变革发生在20世纪初期,形成生产线生产的阶段。通过零部件生产与产品装配的成功分离,开创了产品批量生产的新模式。

3)工业革命3.0:20世纪70年代以后,随着电子工程和信息技术充实到工业过程之中,KUKA机器人电路板维修,实现了生产的优化和自动化。自此,机械能够逐步替代人类作业。

工业4.0概念火爆如何了解并布局工业4.0?

与现行的大规模、批量化生产相对应,工业4.0将确保多批次,小产量状态下产业的获利能力,确保工艺流程的灵活性和资源利用率。这种生产模式成功后,能够提供品种更丰富的个性化、功能更齐全的多样性、性能更稳定的高质量、使用更人性化的产品,中国依靠大规模工业化生产的、高性价比产品的吸引力将会降低。

业内指出,互联网让工厂设备能说话,会思考:

在理想化的智能车间里,所有加工设备、待加工部件(运输小车)、装料机器人都装有CPS,都具有无线上网功能。待加工部件不通过中央控制器,直接与加工设备联系确定,到哪台设备进行哪些加工。工件控制工厂负责下道工序的加工设备直接调用待加工件,独立自主的运输小车根据地下铺设的感应线路,把工件送给装料机器手。所有后续工序需要的产品信息,包括生产销售文件都由各工件自己携带。如果出现差错,或顾客的特别要求与现有的CAM数据不符,研发部的工程师会立刻得到报警。补充改进措施会立刻在一个虚拟的试验环境下检查,然后发给工件。

为什么要推动工业4.0?

随着人口红利的消失,劳动力供给减少、人工成本上升和新一代劳动力制造业就业意愿的下降,对我国制造业的国际竞争力形成了巨大制约。有数据显示中国沿海地区劳动力综合成本已经与美国本土部分地区接近。客观上说,推进工业化和信息化融合,抢先进入工业4.0时代,以保持第一大支出产业-制造业竞争力,是中国无法不选择的一个命题。

李克强总理2014年10月份访德期间签订工业4.0战略合作框架,显示出高层对制造业4.0升级改造的强力支持,工业4.0大概率将上升到国家战略高度。

工业4.0在国际上的发展情况

在国际分工体系中德国成为市场主导者:

德国成为新一代工业生产技术(即CPS)的供应国和主导市场(标准制定者、领先供应商),从而使德国制造业在持续发展的前提下提升它的全球竞争力。意味着德国人创建了新的生产环境,包括新的管理、流程、模型等,还提供新的智能生产装备和新的技术手段。将推动德国的机器人、制造成套装备、IT技术、控制技术、信息技术等核心产业的变革,并加入到工业4.0体系内,再借助这新的工业体系生产制造出来的产品冲击世界原有生产体系中的产品,确保了德国制造业的未来。

德国的工业4.0概念是建立在德国在自动化装备全球领先的优势地位上,几乎所有国内的大型自动化工业企业,以及上千的中小企业也将加入到这一体系里去。西门子、菲尼克斯电气、倍福、施耐德电气、库卡等都在朝这一方向努力。

西门子(Siemens):凭借全集成自动化(TIA)和数字化企业平台,西门子长久以来占据着信息技术集成领域的领导地位。西门子公司还将与德国弗劳恩霍夫研究院以及大众汽车公司,通过利用产品生命周期管理软件(PLM)进行虚拟生产规划,可降低生产线上机器人的能耗高达50%。

菲尼克斯电气(PhoenixContact):全面投入Profinet工业以太网的开发,目前形成了全面的基于Profinet工业以太网的竞争力。

倍福(Beckhoff):与传感器、视觉系统及机械厂商一起参与科技自动化-系统化工程与极速控制-标准加工设备能效提升两个项目的实施。

施耐德电气(SchneiderElectric):推出的EcoStruxure能效管理平台,除了实现了对电力、工业、建筑楼宇、数据中心和安防5大领域的技术和专业经验的整合,EcoStruxure与其子系统更强调软件带来的灵活性。

罗克韦尔自动化(RockwellAutomation):通过与思科密切合作,推进标准以太网EtherNet/IP快速发展。Ethernet/IP是未经修改的以太网标准,可以和现在所有的标准以太网设备透明衔接,使得产业融合成为可能。值得关注的是:2014年4月全球最大的工业展会汉诺威工业博览会上,西门子展示的新一代汽车生产线吸引了很多人。从表面来看只是机器人对生产线上的车体进行组装,任何一个汽车工厂都有这样的组装线。不过,制造的思路却完全不同。在该生产线上,车体与机器人一边对话一边进行组装。其工作原理为在车体内嵌入IC标签,记录汽车型号、必要零部件以及组装顺序等信息。车体接近机器人时会发出需要5扇门等指示。机器人会按照指示进行作业。

其他工业化先进国家也在积极推进新工业战略

与德国的工业4.0相比,其他工业化国家虽然未普遍使用这一术语,但尽可能降低生产操作成本、提高灵活性和加快创新周期也是这些国家的共同目标。

美国:在美国,GE主导的工业互联网革命同样如火如荼,已经成为美国制造业回归的一项重要内容。

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