智能製造.工業4.0及國內工廠智能化現狀分析

2011年的漢諾威工業博覽會上正式推出《工業4.0》,其核心目的是為了提高德國工業的競爭力,在新一輪工業革命中佔領先機。隨後由德國政府列入《德國2020高技術戰略》中所提出的十大未來項目之一。該項目由德國聯邦教育局及研究部和聯邦經濟技術部聯合資助,投資預計達2億歐元。旨在提升製造業的智能化水平,建立具有適應性、資源效率及基因工程學的智慧工廠,在商業流程及價值流程中整合客戶及商業夥伴,其技術基礎是網絡實體系統及物聯網。


智能製造.工業4.0及國內工廠智能化現狀分析

工業4.0技術支柱及特點

工業4.0是德國人提出的概念,是指利用物聯信息系統(Cyber—Physical System簡稱CPS)將生產中的供應,製造,銷售信息數據化、智慧化,最後達到快速、有效、個性化的產品供應。認為製造業未來只能通過智能化的生產創造價值,即製造本身是創造價值的,德國在工業發展的不同階段均處於全球製造裝備領域領頭羊的地位,所以德國提出的工業4.0主要聚焦製造業的高端產業和高端環節。而美國則提出工業互聯網,以通用電氣(GE)為代表,注重通過機器互聯、軟件及大數據分析,提升生產效率,創造數字工業的未來。

中國製造2025:兩化融合

2015年5月,國務院正式印發《中國製造2025》,部署全面推進實施製造強國戰略,中國製造2025核心和實質就是我們通常提到的“兩化融合”:以信息化帶動工業化、以工業化促進信息化,走新型工業化道路。有些企業或行業還處於工業2.0時代,大部分企業處於工業3.0初級階段,與世界先進水平相比,中國製造業仍然大而不強,在自主創新能力、資源利用效率、產業結構水平、信息化程度、質量效益等方面差距明顯,中國製造2025是對製造業轉型升級的整體謀劃,不僅要提出培育發展新興產業的路徑和措施,還要加大對量大面廣的傳統產業的改造升級力度,同時還要解決製造業創新能力、產品質量、工業基礎等一系列階段性的突出矛盾和問題。


智能製造.工業4.0及國內工廠智能化現狀分析

《中國製造2025》發展路線

所以說中國的“兩化融合”是一個系統工程,軟件實施只是其中一環,諮詢實施一體化將單純的軟件實施擴展為之前的IT戰略規劃、業務流程梳理、流程優化、非ERP的流程E化、管理和信息化應用提升等。

信息系統如何跟上企業的快速變革,支撐企業的發展戰略,信息系統必須能夠支撐企業增收節支,實現精細化管理。同時,製造企業的發展也越來越需要藉助於併購、擴張,以及向上下游的延伸,因此,製造企業的組織形態正在迅速由單工廠變為多工廠,由單組織變為多組織;滿足企業從接單、評估、快速設計、計劃下達、物資採購、物流配送、生產過程、質量控制等多環節的快速拉動和響應,提升企業效率和客戶滿意度;適應製造模式的變化:逐漸由離散製造變為流水線製造、精益生產、敏捷製造,上下游企業間的協同商務管理;生產過程中質量檢測、完工數據、設備運行等的實時採集,以及用於物料識別的條碼、RFID等技術的廣泛應用與集成;大數據決策分析需要。


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製造企業業務驅動模型

當前,我國製造企業面臨著巨大的轉型壓力。一方面,勞動力成本迅速攀升、產能過剩、競爭激烈、客戶個性化需求日益增長等因素,迫使製造企業從低成本競爭策略轉向建立差異化競爭優勢。在工廠層面,製造企業面臨著招工難,以及缺乏專業技師的巨大壓力,必須實現減員增效,迫切需要推進智能工廠建設。另一方面,物聯網、協作機器人、增材製造、預測性維護、機器視覺等新興技術迅速興起,為製造企業推進智能工廠建設提供了良好的技術支撐。再加上國家和地方政府的大力扶持,使各行業越來越多的大中型企業開啟了智能工廠建設的征程。

我國汽車、家電、軌道交通、食品飲料、製藥、裝備製造等行業的企業對生產和裝配線進行自動化、智能化改造,以及建立全新的智能工廠的需求十分旺盛。目前,MES系統實現全程訂單執行管理,通過二維碼或者RFID進行全程追溯,實現機物互聯和人機互聯技術與方案逐步成型,部分製造企業嘗試對生產線進行MES部署及應用。

製造企業在推進智能工廠建設方面,還存在諸多問題:

重視硬件投入,忽略軟件系統應用:很多製造企業仍大量投入資金進行生產線自動化設備改造,大量購入高端數控設備,但卻沒有配備相應的軟件系統致使生產線及設備應用不足;底層數據接口:企業在購買設備時沒有要求開放數據接口,部分設備還不能自動採集數據,沒有實現車間聯網;企業運營方面還缺乏信息系統支撐:與生產管理息息相關的製造BOM數據、工時數據、質量標準等數據嚴重缺失,有些自動化設備製造商不開放數據接口,錯把數據採集當成MES全部,造成生產排程、質量管控、物流過程效率低下,精準追溯更是無法實現;設備基礎資料維護不全,績效不高:很多公司對設備管理僅僅停留在臺賬階段,維護保養計劃嚴重確實,設備備件要麼缺失要麼大量堆積形成浪費,設備的健康狀態未進行有效管理,常常由於設備故障造成非計劃性停機,影響生產;存在大量信息化孤島和自動化孤島:ERP系統、MES系統、生產線數據採集系統各自為政,互不相讓,很多企業只好採用半手工、半自動化的方式管理數據,效率低下,準確性也難以保障,有些公司管理上任然採用手工計劃與排程模式,生產效率並未因大量的設備改造而得到有效提升;大功率無線數據傳輸與通訊有待加強:大量的RFID與自動化數據採集系統通過有線傳輸不僅現場改造麻煩,設備震動致使網絡接口鬆動經常發生,大功率無線數據傳輸技術廣泛應用非常有必要。


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