科技使能制造業(yè)向智慧化方向發(fā)展
為加強和推進我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的進一步發(fā)展铅歼,自2017年11月公壤,國務院發(fā)布《深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導意見》,2018年6月7日椎椰,工信部又發(fā)布《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展行動計劃(2018-2020年)》 境钟、《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)APP培育工程實施方案(2018-2020年)》等系列文件,從政策和資金支持角度俭识,為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供保障,提出到2020年底洞渔,初步建成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎設施和產(chǎn)業(yè)體系套媚,推動30萬家以上工業(yè)企業(yè)上云,培育超過30萬個工業(yè)APP磁椒。
在國家政策的有力支持下堤瘤,越來越多的傳統(tǒng)企業(yè)開始擁抱工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),迎接數(shù)字新時代浆熔。富士康成立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有限公司本辐,打造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺,致力從傳統(tǒng)制造企業(yè)變成先進制造企業(yè)矢匾,便是其中一個典型的代表懂崭。
目前,我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)形成比較健全的產(chǎn)業(yè)體系区戚,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)進入大發(fā)展時代处淘。據(jù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟專家測算,2017年我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)直接產(chǎn)業(yè)規(guī)模約為5700億元挣堪,預計到2020年將達到萬億元規(guī)模栈眉。
科學技術(shù)推動智慧制造向智慧化制造的發(fā)展,這些科學技術(shù)包括傳感技術(shù)豁惨、物聯(lián)網(wǎng)榛架、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)箍负、數(shù)字孿生(Digital Twin)、云計算唤鳍、VR\AR\MR麦回、工業(yè)大數(shù)據(jù)、增材制造赖钞、工業(yè)軟件腰素、新一代人工智能等。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)制造的萬物互聯(lián)
傳感器和傳感技術(shù)不僅是工業(yè)智能設備的關鍵的部件雪营,同時也是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集弓千、分析、利用的源頭和基礎献起。隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在工廠自動化等領域的應用洋访,相關機構(gòu)預測,到2019年谴餐,傳感器在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領域的消費將達到200億美元姻政,傳感器產(chǎn)業(yè)迎來一片“藍海”岂嗓。這一方面給傳感器帶來更為廣闊的市場汁展,同時也給傳感器的企業(yè)在研發(fā)的投入上注射了一支加強劑。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的普及使得傳感器大量使用厌殉,對傳感器輕量化食绿、低功耗、低成本提出了要求选浅,同時也要求傳感器向網(wǎng)絡化屏酌、集成化、智能化發(fā)展尚技。
每天制造業(yè)都產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)予问,但這些雜亂無章的數(shù)據(jù)在沒有物聯(lián)網(wǎng)之前,都是數(shù)字垃圾潭耙。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展涕笛,這些原來屬于垃圾的垃圾,通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關將原來制造業(yè)設備等數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成數(shù)字的形式都宅,變成了可以利用的數(shù)字信息锉累。通過工業(yè)大數(shù)據(jù)和云計算,能實時掌握設備的運行情況及未來設備的故障時間提前預警澜茁,工作人員可以憑借這些信息適時更換磨損的部件猩蓝,避免設備的長時間的停止運行,造成不必要的損失从肮。
另外筐子,通過物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)扰藕,還可以適時掌握產(chǎn)品在各個工序之間的制作情況以及產(chǎn)品的良好率,適時處理不良品芳撒。
在制造智能聯(lián)接產(chǎn)品時邓深,人們可以選擇把大部分軟件直接與硬件集成,這樣可以得到更快的響應速度笔刹、較低的網(wǎng)絡依賴程度和更高的安全性芥备;也可以把所有的應用都放在云端,硬件變成了終端接口舌菜,制造的復雜度會大大降低萌壳,而所有有價值的應用可以通過網(wǎng)絡靈活配置,選擇更廣日月、更新更快袱瓮,硬件的價值也會因此降低。
仿真技術(shù)實現(xiàn)制造的虛擬化
計算機仿真技術(shù)作為一門新興的高新技術(shù)爱咬,其實建立在計算機能力基礎之上的尺借,隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展,其應用領域及其作用也越來越大精拟。尤其航空燎斩、航天、國防及重大項目上的研究開發(fā)過程中甫蹄,計算機仿真一直是一個不可或缺的工具锤观。在設計產(chǎn)品方案之初,首先建立產(chǎn)品的數(shù)字化樣機特棕,然后在計算機上,運用不同的仿真分析軟件迟赶,模擬產(chǎn)品的性能屬性创哩,最大限度縮短產(chǎn)品開發(fā)時間,優(yōu)化產(chǎn)品性能堵但,減少物理樣機的問題波笆,從而提高設計的效率。
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運用铁厌,出現(xiàn)與實體工廠相互映射褂苔,一一對應的虛擬的數(shù)字工廠。仿真技術(shù)與制造業(yè)的結(jié)合緊密性前所未有惹模。仿真技術(shù)的應用范圍大大地擴大了贩贵,在產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)灵妨、測試解阅、維護等產(chǎn)品生命周期落竹,仿真技術(shù)已貫穿其中。目前仿真技術(shù)正從傳統(tǒng)的制造領域向產(chǎn)品的銷售和服務領域拓展货抄。
VR/AR/MR實現(xiàn)制造的可視化
VR虛擬現(xiàn)實述召,是利用電腦模擬產(chǎn)生一個三維空間的虛擬世界,提供使用者關于視覺蟹地、聽覺积暖、觸覺等感官的模擬,讓使用者如同身歷其境一般怪与,可以及時夺刑、沒有限制地觀察3D空間內(nèi)的事物。
AR增強現(xiàn)實琼梆,是通過電腦技術(shù)性誉,將虛擬的信息應用到真實世界,真實的環(huán)境和虛擬的物體實時地疊加到了同一個畫面或空間同時呈現(xiàn)茎杂。
在產(chǎn)品全生命周期的生產(chǎn)曾搪、研發(fā)過程中使用VR/AR技術(shù),可以實現(xiàn)設計和裝配工藝的真實模擬并優(yōu)化扯连,提高概念設計的效率权饥,精簡設計單位,而且能夠更加有效地進行工廠規(guī)劃梨浑、客戶溝通面族,整個制造系統(tǒng)都真實地呈現(xiàn)在人們眼前。為制造業(yè)的研發(fā)迂儡、生產(chǎn)芙捏、管理、服務杰打、銷售和售后市場等各環(huán)節(jié)帶來了深刻變革粤唤。
MR混合現(xiàn)實,既包括增強現(xiàn)實和增強虛擬搁鞭,指的是合并現(xiàn)實和虛擬世界而產(chǎn)生的新的可視化環(huán)境预锅。在新的可視化環(huán)境里物理和數(shù)字對象共存,并實時互動恢恼。MR大大擴展了開展復雜協(xié)同工作的場所民傻,讓不同地點的工人操作相同的數(shù)字內(nèi)容,就像他們在一個會議室中把玩同一個物件一樣场斑。這種工作模式提供充滿沉浸感和存在感的溝通工具實現(xiàn)了同一公司內(nèi)部以及跨公司環(huán)境下無縫協(xié)作漓踢。
VR/AR/MR技術(shù)的發(fā)展,給智能制造帶來可視化制造和管理的藍圖漏隐,讓制造不僅可以通過傳感器等物理感知彭雾,還能通過可視化實現(xiàn)視覺感知碟刺。VR/AR/MR運用于制造的管理過程中,則實現(xiàn)了制造的可視化管理薯酝,不僅可以使管理更形象直觀半沽,還提高工作效率;同時可視化管理透明度高吴菠,便于現(xiàn)場人員互相監(jiān)督者填,發(fā)揮更好的激勵作用。
不僅如此做葵,制造的可視化占哟,更改變了市場模式。顧客和消費者翠墩,可以通過VR/AR/MR自主提出個性化的需求谴童,也可以全程觀看所需產(chǎn)品的制造全過程,使得客戶在體驗中獲得最大程度的滿足帝匙。
人工智能實現(xiàn)制造的智慧化
新一代智能制造的主要特征表現(xiàn)在制造系統(tǒng)具備了學習能力整雷,知識產(chǎn)生、獲取反狞、運用和傳承效率發(fā)生革命性變化珠焦。新一代人工智能通過深度學習、增強學習等技術(shù)應用于制造領域跳清,顯著提高創(chuàng)新與服務能力股背。
從應用上講,人工智能技術(shù)正在被不斷地被應用到圖像識別客止、語音識別痹橙、智能機器人、故障診斷與預測性維護巾甲、質(zhì)量監(jiān)控等各個領域涕克,覆蓋從研發(fā)創(chuàng)新、生產(chǎn)管理竣付、質(zhì)量控制、故障診斷等多個方面滞欠。
人工智能可以對復雜過程進行智能化指引古胆。
以產(chǎn)品研發(fā)設計為例,工業(yè)設計軟件在集成了人工智能模塊后筛璧,可以理解設計師的需求逸绎,還可以與客戶需求、社會環(huán)境因素等多元化數(shù)據(jù)進行對接夭谤,由此形成的數(shù)據(jù)模型可向設計者智能化推薦相關的設計研發(fā)方案棺牧,甚至自主設計出多個初步的產(chǎn)品方案供設計者選擇巫糙。
人工智能在生產(chǎn)制造管理方面發(fā)揮作用,創(chuàng)新生產(chǎn)模式颊乘,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量参淹。人工智能技術(shù)通過物聯(lián)網(wǎng)對生產(chǎn)過程、設備工況乏悄、工藝參數(shù)等信息進行實時采集浙值,隨時掌控運行狀況;人工智能對產(chǎn)品質(zhì)量褥辰、缺陷進行檢測和統(tǒng)計构鸭,保證產(chǎn)品的質(zhì)量;在離線狀態(tài)下力邻,利用機器學習技術(shù)挖掘產(chǎn)品缺陷與物聯(lián)網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)之間的關系旬性,形成控制規(guī)則;在在線狀態(tài)下认平,通過增強學習技術(shù)和實時反饋抒崖,控制生產(chǎn)過程減少產(chǎn)品缺陷。
在維護服務環(huán)節(jié)中登徐,系統(tǒng)利用傳感器對設備狀態(tài)進行監(jiān)測翁乌,通過機器學習建立設備故障的分析模型,在故障發(fā)生前哟笨,將可能發(fā)生故障的工件替換蒙搅,從而保障設備的持續(xù)無故障運行。
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