面向工業(yè)4.0的智能工廠建設
未來無論是工廠還是物流吐葵,都將在自動化基礎上向智能化發(fā)展偏戳。而如何建設一個面向4.0的智能工廠和智能物流系統(tǒng)挂悲,以及從工業(yè)4.0到中國制造2025制依,我們能說什么音诫、看什么和做什么?
面向工業(yè)4.0的智能工廠
智能工廠是構成工業(yè)4.0的核心元素雪位。在智能工廠內不僅要求單體設備是智能的竭钝,而且要求工廠內的所有設施、設備與資源(機器雹洗、物流器具香罐、原材料、產品等)實現(xiàn)互通互聯(lián)时肿,以滿足智能生產和智能物流的要求庇茫。通過互聯(lián)網等通信網絡,使工廠內外的萬物互聯(lián)螃成,形成全新的業(yè)務模式旦签。
從某種意義上說,工業(yè)4.0是用CPS系統(tǒng)對生產設備進行智能升級寸宏,使其可以智能地根據實時信息進行分析宁炫、判斷、自我調整氮凝、自動驅動生產羔巢,構成一個具有自律分散型系統(tǒng)(ADS)的智能工廠,最終實現(xiàn)制造業(yè)的大規(guī)模黎蠢、低成本定制化生產霹早。
在建設智能工廠時,要重點關注模塊化岔歼、數(shù)字化爬韧、自動化和智能化四大技術課題。模塊化是實現(xiàn)智能工廠規(guī)慕趿校化生產和客戶需求個性化定制的前提條件奏喜,這需要主要零部件供應商向模塊供應商轉型,全程參與產品設計誊预、供應模式選擇以及單元化物流的規(guī)劃效益。
數(shù)字化,縱向看是實現(xiàn)工廠內各個層面,乃至每臺設備數(shù)字化建模與互聯(lián)互通缔道;橫向看屈淫,是打造從客戶需求,到產品設計享甸、供應商集成截碴、制造以及物流服務的全流程供應鏈集成體系。
智能化蛉威,制造企業(yè)應搭建一個虛實融合系統(tǒng)日丹,根據客戶個性化定制需求,實現(xiàn)虛擬的設計蚯嫌、制造與裝配哲虾,再通過智能工廠完成生產制造過程,有效解決定制產品周期長择示、效率低束凑、成本高的問題。由此栅盲,在智能工廠里企業(yè)可與客戶實現(xiàn)零距離對話汪诉,客戶也可通過多種方式參與到產品“智造”全過程中來。
面向工業(yè)4.0的智能生產
工業(yè)4.0時代谈秫,隨著信息技術向制造業(yè)全面滲入扒寄,可實現(xiàn)對生產要素的高靈活配置和大規(guī)模定制化生產,由此打破傳統(tǒng)的生產流程渗某、生產模式及管理方式磕糙。
未來是智能聯(lián)網式生產的時代劫陌,不僅是單一工廠折焙、而是企業(yè)多個工廠之間將通過聯(lián)網構建起虛擬制造體系,為企業(yè)生產提供全面智能支持碱框。而標準化层漠、模塊化和數(shù)字化的產品設計,是實現(xiàn)智能生產的前提册灾。
德國汽車工業(yè)已率先引入低成本客戶化定制的概念涨旨,產品設計實現(xiàn)了標準化與模塊化,生產制造實現(xiàn)了全面信息化與深度自動化拷拗,基本達到了智能生產槽叮、智能裝配、智能物流以及智能供應鏈管理涩霞。
以寶馬3系為例津贩,從325i到335i多個車型的發(fā)動機共用同一產線,絕大部分硬件是通用的,只是通過選配不同的電控和軟件產品來實現(xiàn)發(fā)動機產品多樣化尝江,這種低成本涉波、定制化生產的核心基礎即是標準化。為此炭序,寶馬能在不改變生產節(jié)拍的前提下啤覆,實現(xiàn)每臺下線車型都能滿足大規(guī)模定制的市場需求,即每一臺寶馬汽車都是根據客戶化定制生產出來的惭聂。
工業(yè)4.0時代的制造企業(yè)不再自上而下地推動生產窗声,而是從客戶需求開始,實現(xiàn)訂單彼妻、客戶化設計嫌佑,采購、物流侨歉、生產計劃到生產的全流程拉式生產屋摇,并通過虛實融合實現(xiàn)各環(huán)節(jié)的互通互聯(lián)。這種高效靈活的拉動生產方式也代表著制造業(yè)未來的發(fā)展方向幽邓。
面向工業(yè)4.0的智能物流
工業(yè)4.0時代炮温,客戶需求高度個性化,產品創(chuàng)新周期繼續(xù)縮短核必,生產節(jié)拍不斷加快茸汇,這些不僅是智能生產面臨的重要課題,也是對支撐生產的物流系統(tǒng)提出的巨大挑戰(zhàn)荒鳖。
智能物流是工業(yè)4.0核心組成部分居饵。在工業(yè)4.0智能工廠框架內,智能物流是聯(lián)接供應末昂、制造和客戶的重要環(huán)節(jié)减严,也是構建未來智能工廠的基石。智能單元化物流技術二蚓、自動物流裝備以及智能物流信息系統(tǒng)是打造智能物流的核心元素肮碗。
作為歐洲權威的物流規(guī)劃和應用研究機構、工業(yè)4.0物流技術研發(fā)和應用研究的前沿陣地停就,德國物流研究院(Fraunhofer IML)自主研發(fā)了inBin智能周轉箱技術始踪。通過在周轉箱上加裝感知與智能控制單元,實現(xiàn)了物流單元的智能化颈癌。
智能箱既能自主管理箱內的庫存洁糟,又能向上級系統(tǒng)及時報告智能箱的狀態(tài),實現(xiàn)自動要貨和補貨的功能猖败∷倮拢基于智能箱的輸送系統(tǒng)可采用分散控制技術哥桥,智能箱不再是被動單元,而是給輸送系統(tǒng)發(fā)號施令的“主人”激涤。在智能箱的指揮下拟糕,輸送系統(tǒng)可以自動地將箱子送達目的地。
另一方面倦踢,可通過智能箱與智能物流設備(如穿梭車)集成送滞,實現(xiàn)面向工業(yè)4.0的智能、高效辱挥、靈活的物流系統(tǒng)犁嗅。2003年,德國物流研究院率先研制出全球首臺輕型高速穿梭車Multi Shuttle晤碘,開啟了高柔性自動化物流系統(tǒng)的新紀元褂微。在Multi Shuttle基礎上,德國物流研究院于2011年研發(fā)出可在貨架和地面行走的兩棲穿梭車“魔浮”Multi Shuttle Move园爷,打通了物流與生產環(huán)節(jié)的傳統(tǒng)壁壘宠蚂。
2014年又推出可自行攀爬的蜘蛛車Rack Racer,打破了穿梭車技術的最后一個瓶頸——提升機對流量的限制卷芜。與傳統(tǒng)穿梭小車不同的是夷朽,Multi Shuttle Move每臺小車都能獨立“思考”。即在行走過程中元粹,需要與哪些設備聯(lián)網通信熄朴,遇到障礙物如何處理......都可以智能地獨立解決。
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