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智慧制造

智慧制造

曾晓宇

我们人类经过了文明起源的石器时代、进步提升的金属时代、第一次工业革命的蒸汽时代、空前发展的电气时代,跨入了更高级的信息时代。在时代的发展中,我们的制造业越来越发达,制造系统的发展历程在人类历史的长河中见证了无数的辉煌与寂寥。现在随着计算机科学、互联网等的发展,我们经常都听到数字化企业、智能制造、工业4.0等名词,但可能还没听过“智慧制造”,然而他们之间又有什么关系?“智慧制造”从哪里来,做什么,又到哪里去?

所谓智慧制造是一种面向服务、基于知识运用的人机物协同制造模式,在互联网、物联网、内容/知识网、人际网和先进制造技术等的支持下,将各种制造资源连接在一起形成统一的资源池,根据客户个性化需求和情境感知,在人机物共同决策下作出智能的响应,在制造全生命周期过程中为客户提供定制化的、按需使用的、主动的、透明的、可信的制造服务。从制造本身来理解,智慧制造包含服务计算、物参与的计算(普适计算)、智能计算以及人参与的计算等计算模式;从数据、信息和知识流动来看,它通过物联网感知获得“物”的原始数据和事件;然后通过内容/知识网对这些原始数据和事件进行进一步的加工处理,从中抽取出所需的信息、知识、智慧或事件;再通过物联网整合各种服务,围绕客户需求提供个性化的服务;最后通过人机物的融合决策,实现对物或机器的控制;从而形成一个“物—数据—信息—知识—智慧—服务—人—物”循环,或者说形成一个感知、识别、响应的智慧控制闭合回路。

今天,我们的智慧制造的智慧特性表现为设计的虚拟化、生产的自动化、制造的系统化、运营的可视化、产品的全生命周期可追溯以及决策的智慧化。

设计的虚拟化。通过虚拟产品开发CADCAE仿真等技术、设计过程管理、虚拟现实技术等集成起来,可以形成一个交互式环境,以支持产品设计过程中的并行工程方法。同时,标准化和规范化管理能提高数据的重复使用率,大大缩短研发周期、提高开发质量、降低开发成本,为企业带来了一个全新的发展空间。

生产的自动化。通过在工厂各个区域安装数千个传感器,采用各种检测仪表、调节仪表、控制装置、电子计算机等自动化技术工具收集温度、压力和流速等数据,然后利用计算机对这些信息进行储存和分析,再用简洁明了的形式把处理后的数据显示到控制室的大屏幕上。操作人员只要观察大屏幕就可以监控整个工厂的每项设备,甚至自动化生产系统自动调节各种设备,优化生产。

制造的协同化。基于敏捷制造、虚拟制造、网络制造、全球制造的生产模式,它打破时间、空间的约束,通过互联网络,使整个供应链上的企业和合作伙伴共享客户、设计、生产经营信息。从传统的串行工作方式,转变成并行工作方式,最大限度地缩短新品上市的时间,缩短生产周期,快速响应客户需求,提高设计、生产的柔性。使得制造管理、产品设计、产品服务生命周期和供应链管理、客户关系管理有机地融合在一个完整的企业与市场的闭环系统之中。

运营的可视化。基于自主研发的可视化技术平台,能够快速、规范、便捷地构建可视化场景。在可视化应用构建上,通过数据准备、组件封装、主题组装、场景编排、显示输出5个步骤即可快速完成企业可视化应用平台构建。包括指标统计分析、业务实时监控、流程监控预警、挖掘模拟预测、形象对外展示等。

全周期可追溯。智慧制造实现从供应链端,经过产品生产的班组、车间和工厂,到物流环节、批发商和零售商等全过程的可追溯,通过溯源实现销售渠道规范管理和产品质量监管问责。

决策的智慧化。智慧制造的核心是智慧决策。人在制造企业中的位置只有两个,一个是决策者,一个是执行者,有的人可能同时既是执行者也是决策者。人在不同的时间空间,他可能是不同的角色。制造领域的“智慧”包含了决策智慧和执行智慧,是实现智能制造的不可或缺不可分离的两个重要方面。

在未来,制造业将会进入一个指数级飞跃的时代,大规模定制、服务型制造以及分布式制造是未来制造业的三大趋势。

大规模定制就是指个性化的需求对产品特殊的要求成为数目众多,大量的定制。举个例子,客人需要制衣厂定制一款外套,他提出自己的设想,制衣厂根据客人的构想,通过CADCA等虚拟技术设计出产品,客人通过VR确认该设计是否是自己理想中的款式,与设计师沟通什么地方加长,什么地方裁短。有了VR,能让我们在虚拟的三维环境中,用动态交互的方式对产品进行身临其境的全方位的审视,包括从任意角度、距离和精细程度去观察产品,实现多种设计方案、多种环境效果、多种配色效果等的实时切换和比较。

服务型制造是工业化进程中制造与服务融合发展的一种新型产业形态,它是以满足市场需求为中心,以产业链利益相关方的价值增值为目标,通过对生产组织形式、运营管理方式和商业发展模式的优化升级与协同创新,实现制造业价值链的延展和提升。

由于传统的集中式制造以机械加工工艺为主,把所有的零部件从某地运到指定地方装备生产,周期长,物流成本高,加上流通环节,物流成本接近三分之一,而且反应的效率很低。而分布式制造则依托3D打印技术,把工厂建在靠近需求的地方,就近生产,依托众包技术实现当地化生产,当地完成当地交付,效率极高。

当前,我们中国的制造业也在蒸蒸日上、蓬勃发展,《中国制造2025》指出中国制造要向高端化、智能化、绿色化、服务化发展。希望智慧制造进一步融入“中国制造”,真正实现“中国智造”。

(作者系永川区统计局科员)


编辑: 李小川
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