智能製造與智能工廠的主要特徵與典型案例

一輪工業革命的本質是未來全球新工業革命的標準之爭,各個國家都在構建自己的智能製造體系,智能製造和智能工廠也成為了新一輪工業革命的兩大主要目標。

01 | 智能製造的主要特徵

智能製造是新工業革命的核心,它並不在於進一步提高設備的效率和精度,而是更加合理化和智能化地使用設備,通過智能運維實現製造業的價值最大化;對工業企業來說,在生產和工廠側,它依然可以規模化、標準化、自動化為基礎,但它還需被賦予柔性化、定製化、可視化、低碳化的新特性;在商業模式側,會出現顛覆性的變化——生產者影響消費者的模式被消費者需求決定產品生產的模式取而代之;在國家層面,則需要建立一張比消費互聯網更加安全可靠的工業互聯網。

智能製造作為廣義的概念包含了五個方面:產品智能化、裝備智能化、生產方式智能化、管理智能化和服務智能化。

產品智能化

產品智能化是把傳感器、處理器、存儲器、通信模塊、傳輸系統融入各種產品,使得產品具備動態存儲、感知和通信能力,實現產品可追溯、可識別、可定位。

計算機、智能手機、智能電視、智能機器人、智能穿戴都是物聯網的“原住民”,這些產品從生產出來就是網絡終端。而傳統的空調、冰箱、汽車、機床等都是物聯網的“移民”,未來這些產品都需要連接到網絡世界。專家估計,到2020年這些物聯網的“原住民”和“移民”加起來將超過500億個,且這個進程將持續10年、20年甚至50年。

裝備智能化

通過先進製造、信息處理、人工智能等技術的集成和融合,可以形成具有感知、分析、推理、決策、執行、自主學習及維護等自組織、自適應功能的智能生產系統以及網絡化、協同化的生產設施,這些都屬於智能裝備。

在工業4.0時代,裝備智能化的進程可以在兩個維度上進行:單機智能化,以及單機設備的互聯而形成的智能生產線、智能車間、智能工廠。

單純的研發和生產端的改造不是智能製造的全部,基於渠道和消費者洞察的前端改造也是重要的一環。

生產方式智能化

個性化定製、極少量生產、服務型製造以及雲製造等新業態、新模式,其本質是在重組客戶、供應商、銷售商以及企業內部組織的關係,重構生產體系中信息流、產品流、資金流的運行模式,重建新的產業價值鏈、生態系統和競爭格局。

工業時代,產品價值由企業定義。而智能製造能夠實現個性化定製,不僅打掉了中間環節,還加快了商業流動,產品價值不再由企業定義,而是由用戶來定義。

管理智能化

隨著縱向集成、橫向集成和端到端集成的不斷深入,企業數據的及時性、完整性、準確性不斷提高,必然使管理更加準確、更加高效、更加科學。

服務智能化

智能服務是智能製造的核心內容,越來越多的製造企業已經意識到了從生產型製造向生產服務型製造轉型的重要性。今後,將會實現線上與線下並行的O2O服務,兩股力量在服務智能方面相向而行,一股力量是傳統制造業不斷拓展服務,另一股力量是從消費互聯網進入產業互聯網,比如微信未來連接的不僅是人,還包括設備和設備、服務和服務、人和服務。個性化的研發設計、總集成、總承包等新服務產品的全生命週期管理,會伴隨著生產方式的變革不斷出現。

西門子以及弗勞恩霍夫應用研究促進協會的專家認為,工業4.0要建立一個智能生態系統,當智能無所不在、連接無處不在,數據無處不在的時候,設備和設備之間、人和人之間、物和物之間、人和物之間的聯繫就會越來越緊密,最終必然出現一個系統連接另一個系統、小系統組成大系統、大系統構成更大系統的情況——對於工業4.0的目標智能製造而言,它就是系統的系統。

02 | 智能工廠的主要特徵

智能工廠實現自己運轉、連接並和機器進行交流,產品設備之間通信,實現“機器製造機器”。每臺機器都是有生命力的,工廠會越來越像一個人,有智商高低的區別。隨著工廠“智商”的提高,其智能化程度也越來越高。

智能工廠有三大特徵:

第一:信息基礎設施高度互聯,包括生產設備、機器人、操作人員、物料和成品。

第二:有實時系統,可以及時進行信息傳輸和對接。

第三:從柔性化、敏捷化、智能化到信息化,這是智能工廠的發展趨勢。

每個階段,柔性化對環境的調整能力能夠實現不同產品需要,實現多品種小批量生產,同時能控制這種個性化生產所帶來的成本飆升問題。

03 | 智能製造和智能工廠的典型案例

西門子安貝格工廠

位於德國巴伐利亞州東部城市安貝格的西門子工廠經過25年的數字化發展,已經成為了智能化未來工廠典範。其自動化運作程度已達到75%左右,產能提升了8倍,該工廠的1150名員工主要是從事計算機操作和生產流程的監控。該工廠不僅實現了從管理、產品設計、研發、生產到物流配送的全過程數學化,還能通過先進的信息技術,與美國研發中心進行實時的數據互聯。

特斯拉“超級工廠”

智能制造与智能工厂的主要特征与典型案例

“汽車界的蘋果”特斯拉,在一定程度上已經與智能製造的理念相匹配,它對自己所生產汽車的核心定位並非一輛電動車,而是一個大型可移動的智能終端,具有全新的人機交互方式,通過互聯網終端把汽車做成了一個包含硬件、軟件、內容和服務的體驗工具。特斯拉的成功不僅僅體現在能源技術方面的突破,更在於其互聯網思維融入了汽車製造。

海爾集團

海爾從2012年開始探索互聯工廠。目前海爾已在四大產業建成工業4.0示範工廠,包括瀋陽冰箱互聯工廠(全球家電業第一個智能互聯工廠)、鄭州空調互聯工廠(全球空調行業最先進的互聯工廠)、滾筒洗衣機互聯工廠、青島熱水器互聯工廠等。


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