揭秘“工業(yè)4.0”背景下的智能工廠發(fā)展趨勢(shì) - 全文

　　德國(guó)制造業(yè)是世界上投入最大、最專(zhuān)注、最精尖，最具競(jìng)爭(zhēng)力的，在全球制造裝備領(lǐng)域占據(jù)領(lǐng)頭羊地位，擁有良好的技術(shù)基礎(chǔ)。而中國(guó)制造業(yè)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在相當(dāng)?shù)牟罹啵诙鄠€(gè)領(lǐng)域都需要提升。

　　中國(guó)制造2025與工業(yè)4.0的異同

　　2013年，專(zhuān)精先進(jìn)制造業(yè)的德國(guó)，率先提出了“工業(yè)4.0”計(jì)劃。而制造業(yè)規(guī)模上已經(jīng)成為世界第一的中國(guó)也不甘人后，在2015年提出了“中國(guó)制造2025”。

　　一時(shí)間，風(fēng)起云涌，沸沸揚(yáng)揚(yáng)，整個(gè)工業(yè)界乃至經(jīng)濟(jì)界，直到普通媒體，都在熱議這兩個(gè)名詞。

　　德國(guó)提出這一愿景，最主要是為了實(shí)現(xiàn)工廠大規(guī)模的個(gè)性化定制，形成具有精益制造、高科技的智能工廠，并將成本控制在消費(fèi)者可以接受的范圍內(nèi)，同時(shí)提高質(zhì)量水平、節(jié)約人工成本。

　　“中國(guó)制造2025”的目標(biāo)涵蓋了“工業(yè)4.0”，但涉及的內(nèi)容更加繁多。中國(guó)制造和德國(guó)制造的起跑線是不一樣的。

　　德國(guó)制造業(yè)是世界上投入最大、最專(zhuān)注、最精尖，最具競(jìng)爭(zhēng)力的，在全球制造裝備領(lǐng)域占據(jù)領(lǐng)頭羊地位，擁有良好的技術(shù)基礎(chǔ)。而中國(guó)制造業(yè)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在相當(dāng)?shù)牟罹?，在多個(gè)領(lǐng)域都需要提升。

　　而在那些“補(bǔ)課”“追趕”“提升”的額外任務(wù)清單之外，最具新意、最受關(guān)注的，依然是與德國(guó)“工業(yè)4.0”相同的目標(biāo)任務(wù)——智能制造。這是各大國(guó)搶占新一輪發(fā)展的制高點(diǎn)。

　　共同的核心目標(biāo)——智能工廠

　　可見(jiàn)，扒去那些看似遙遠(yuǎn)模糊而高深莫測(cè)的概念，“中國(guó)制造2025”與“工業(yè)4.0”的主攻方向都是相同的——推進(jìn)制造過(guò)程智能化。

　　據(jù)工業(yè)風(fēng)向標(biāo)了解到智能制造的基本依托，在于信息化與工業(yè)化的深度融合，既物聯(lián)網(wǎng)的全面應(yīng)用。

　　物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)和傳統(tǒng)工業(yè)行業(yè)融合的集中體現(xiàn)，也是智能制造的基礎(chǔ)性設(shè)施。高級(jí)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將打通所有生產(chǎn)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)壁壘，無(wú)線掌控一切。

　　有了物聯(lián)網(wǎng)做基礎(chǔ)，還需要打造出一個(gè)個(gè)的實(shí)施節(jié)點(diǎn)。

　　這需要緊密?chē)@重點(diǎn)制造領(lǐng)域關(guān)鍵環(huán)節(jié)，深入研究制造工藝的仿真優(yōu)化、數(shù)字化控制、智能測(cè)量等智能控制核心裝置，加快推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人、人機(jī)智能交互、智能物流管理等技術(shù)裝備的工程應(yīng)用。

　　而整個(gè)智能制造體系的綜合呈現(xiàn)，就是智能工廠——數(shù)字化車(chē)間。

　　它是通過(guò)信息系統(tǒng)來(lái)控制產(chǎn)品的生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)制造、增加生產(chǎn)的靈活性，提升生產(chǎn)效率和精度，同時(shí)大幅度降低成本。最終實(shí)現(xiàn)真正的柔性制造、無(wú)人工廠、遠(yuǎn)程協(xié)同生產(chǎn)。

　　就此，“中國(guó)制造2025”提出了一個(gè)宏偉的愿景：到2025年，制造業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域全面實(shí)現(xiàn)智能化，試點(diǎn)示范項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)成本降低50%，產(chǎn)品生產(chǎn)周期縮短50%，不良品率降低50%。

　　智能工廠不僅是制造，還在于連接

　　要想實(shí)現(xiàn)成本降低50%、生產(chǎn)周期縮短50%這種看起來(lái)不可能的目標(biāo)，單一提升制造節(jié)點(diǎn)本身是不可能實(shí)現(xiàn)的。

　　因?yàn)橹悄芄S的核心要義除了先進(jìn)，還在于連接。

　　智能工廠意味著人類(lèi)、機(jī)器和資源能夠?qū)崿F(xiàn)互相通信，生產(chǎn)設(shè)備不再是過(guò)去單一而獨(dú)立的個(gè)體，信息在不同的設(shè)備之間“流動(dòng)”，實(shí)現(xiàn)機(jī)器對(duì)話(huà)機(jī)器，機(jī)器對(duì)話(huà)生產(chǎn)部件，就像社交網(wǎng)絡(luò)中一樣自然。

　　工業(yè)風(fēng)向標(biāo)認(rèn)為智能設(shè)備“知道”它們?nèi)绾伪恢圃斐鰜?lái)的細(xì)節(jié)，也知道它們的用途。智能集成感控系統(tǒng)按照實(shí)現(xiàn)設(shè)定的程序自己完成生產(chǎn)全部過(guò)程，減少人在生產(chǎn)中的參與，以此提升產(chǎn)品質(zhì)量，解放人力。

　　徹底打通企業(yè)從上到下的生產(chǎn)管理信息流，這比早期的數(shù)字化工廠、柔性智能自動(dòng)化工廠，又是一個(gè)大臺(tái)階的飛躍。

　　工業(yè)4.0時(shí)代直接將人、設(shè)備與產(chǎn)品實(shí)時(shí)聯(lián)通，工廠接受消費(fèi)者的訂單直接備料生產(chǎn)，省卻了銷(xiāo)售和流通環(huán)節(jié)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)整體成本降低50%、生產(chǎn)周期縮短50%的目標(biāo)。

　　綜合的提升與附加的好處——綠色制造

　　最終，我們能將所有工業(yè)相關(guān)的技術(shù)、銷(xiāo)售與產(chǎn)品體驗(yàn)統(tǒng)合起來(lái)，建構(gòu)出一個(gè)有感知意識(shí)的新型智能工業(yè)世界。

　　工業(yè)4.0時(shí)代的智能工廠，機(jī)器設(shè)備具有強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力，它們提供的信息、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)分析能夠使生產(chǎn)變得更精益、更節(jié)能。

　　現(xiàn)在的許多生產(chǎn)線的能效低于60％，這意味著它們還有相當(dāng)大的提升空間。節(jié)約水電對(duì)現(xiàn)代工廠管理來(lái)說(shuō)也是一個(gè)重要因素，智能工廠能夠幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)環(huán)保目標(biāo)。

　　進(jìn)一步，更可利用智能物聯(lián)網(wǎng)預(yù)測(cè)部分狀況，通過(guò)先進(jìn)分析，及時(shí)精準(zhǔn)生產(chǎn)或調(diào)度現(xiàn)有資源、減少多余成本與浪費(fèi)等等，創(chuàng)建具有適應(yīng)性、資源效率的智能工廠。

　　以上這樣的架構(gòu)雖然還在摸索，但如果得以從操作智能、運(yùn)營(yíng)智能和商業(yè)智能三個(gè)層次，把設(shè)備、生產(chǎn)線、工廠、客戶(hù)等緊密地連接在一起，最終能進(jìn)一步通過(guò)分析各種大數(shù)據(jù)，直接生成滿(mǎn)足客戶(hù)需求的產(chǎn)品。

　　這將意味著，工業(yè)4.0將是一件非常激動(dòng)人心的實(shí)體經(jīng)濟(jì)形態(tài)大變革。

　　方興未艾的未來(lái)

　　工業(yè)4.0的關(guān)鍵自然是智能工廠。當(dāng)然，這當(dāng)中的難點(diǎn)非常之多，需要大量的跨專(zhuān)業(yè)的技術(shù)整合。將來(lái)的人才也需要更高的要求。

　　在最早的發(fā)起者德國(guó)，聯(lián)邦教育及研究部和聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)及科技部預(yù)計(jì)將投資達(dá)2億歐元，用來(lái)提升制造業(yè)智能化。

　　德國(guó)機(jī)械及制造商協(xié)會(huì)、德國(guó)電氣電子及信息技術(shù)協(xié)會(huì)設(shè)立了“工業(yè)4.0平臺(tái)”，發(fā)布了標(biāo)準(zhǔn)化路線圖。博世、西門(mén)子等著名大企業(yè)積極投入其中。

　　在美國(guó)，以智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為代表領(lǐng)導(dǎo)聯(lián)盟的組織，也發(fā)起積極推進(jìn)智能化制造業(yè)的未來(lái)。目標(biāo)是促進(jìn)智能化先進(jìn)制造，帶來(lái)制造業(yè)向美國(guó)回歸。

　　而在中國(guó)，對(duì)于許多剛完成了自動(dòng)化的制造業(yè)企業(yè)而言，智能制造似乎還只是一個(gè)遙遠(yuǎn)的愿景。但需要指出的是，已有部分自動(dòng)化程度較高的工程以及標(biāo)桿性的海爾互聯(lián)網(wǎng)工廠嶄露頭角。

　　對(duì)實(shí)現(xiàn)“中國(guó)制造2025”的目標(biāo)來(lái)說(shuō)，這將是一個(gè)很好的開(kāi)始。