未来工厂:从“机器生产机器”到智能化生产"
2016-9-22 作者:干晔 来源:汽车电子应用
从最早工匠使用工具开始,科技进步的物质形式基本体现在了制造发展的过程,将科技应用到制造的过程最能体现人类理性应用工具和技术等先进手段追求利润最大化和效率最高的伟大境界。

 

从最早工匠使用工具开始,科技进步的物质形式基本体现在了制造发展的过程,将科技应用到制造的过程最能体现人类理性应用工具和技术等先进手段追求利润最大化和效率最高的伟大境界。

在自动化程度已经相当高的特斯拉工厂内,可以看到几乎都是以机器自动化生产为主导。但一向思想超前的创始人马斯克显然不会满足于仅仅是用“机器生产机器”,他准备让自家工厂的自动化程度再上一个台阶,想让特斯拉工厂“有自我意识”。尽管马斯克一直对人工智能技术忌惮三分,但他确实想在5年内对生产效率进行大幅提高,他认为这次升级的最终效果会让人介于震惊和害怕之间。

不过,真正意义上的智能工厂,甚至是无人工厂,离我们还有多远?业界的看法也各有千秋。

全方位的数字化是前提

对于这个美好的愿望,擅长工业自动化领域的菲尼克斯电气则认为,通往梦想之路还很长。近日,菲尼克斯电气中国区总裁顾建党对本刊指出,要实现正在的智能化生产,一个最大的前提是要实现全方位的数字化。而机器人则是“智能工厂中最主要的智能硬件。”

“工业机器人的核心是运动控制。”顾建党同时强调,对于工业生产领域来说,机器人必须是一个系统的解决方案,才能真正服务于生产制造的各个环节。据了解,菲尼克斯电气一直致力于自动化软件的设计与研发,并打造了基于工业计算机的高性能机器人运动控制平台软件,融合IT的自动化系统可以将工业通信技术、以太网技术、IT技术与工业自动化技术有机结合,提供机器人生产线的完整控制方案。

 

向更智能化的制造升级,在全球范围内展开。可以预见的是,数字化、人工智能、云计算等一切先进技术的发展将给生产、制造模式带来新的颠覆。

来看一下德国数字化工厂的先驱者西门子的工厂自动化程度:

西门子用25年的时间实现了75%的生产作业自动化生产线上的在线监测节点超过1000个,每天采集数据超过5000万。每年生产元器件30亿个,可24小时为客户供货,产能较数字化前提高了8倍。

工业4.0这一崭新的工业制造逻辑和方式意味着网络渗透工厂大生产的过程之中。

与过去是以中心控制指挥系统每一分钟对机器发出指令的方式不同,在工业4.0时代由商品所附带的信息告诉机器需要怎样的生产过程,以制造出符合客户要求的产品成为大势所趋。也就是说,每一个部件都具备身份信息,并且“知道”什么时候经过哪条生产线或哪个工艺过程。这是因为,在生产之前,各个部件生产所需的全部信息都已存在于虚拟现实中。

在未来的工厂里,甚至可以实现设备和工件之间的直接交流,进而自主决定后续的生产步骤,组成一个分布式、高效和灵活的系统。因此,生产自动化、物流自动化、信息流的自动化三个方面成为智能生产的全过程中不可或缺的组成因素。

而要实现这一切,首先需要实现的是全连接。缺少任一节点的连接,都有可能影响全面自动化的实现。这其中包括各个生产零部件之间的连接,以及其他相关信息包括资金量、管理信息流、物流信息流、服务信息流等各个相关环节需要全面连接。

在全连接的基础上,还要实现各个生产节点的全控制。数据信息的流动是实现智能制造的核心,连接着整个制造过程的相关环节,随时了解各个节点的运行状况以及出现问题第一时间进行干预对于避免进一步损失、提高生产效率和质量十分重要。而要实现这一点,各个节点的交互设计和计算能力是基础,这样才能实现任何一点细微的偏差都能有迹可循。除了对环节的控制,还需要对智能设备(包括工业机器人)进行监测和控制。智能制造的生产线上将由多个智能设备来替代人类完成执行工作。人与机器的配合及人对机器的控制和管理也是智能制造中的关键点之一。

此外,各部门间若不能实现信息共享,就势必会有成本的时间消耗在一些共同环节上,自然影响效率。这也是传统制造生产的一大痛点。而在信息自动化的过程中,通过设备自动完成信息的流动过程,设备之间进行自主的信息交流将有效解决这一点。

实现从研发、生产到物流的无缝衔接是所有企业的共同课题。在以智能制造为特点的未来工厂中,通过技术手段打通从研发到生产、物流的全价值链,才能打造出真正意义的业务透明的数字化工厂。

柔性智造是关键拼图

近日,KUKA机器人展出了一整套工业4.0柔性生产线展示系统。该系统是一款以 MES 生产管理系统为核心,结合云计算中心,以电气控制网络化为基础,结合 RFID 物联网技术的“智慧工厂”,实现智能化生产、加工、装配、仓储、数字化物流跟踪等过程的智能化柔性生产线。其中的智能化装配拆卸生产系统采用KUKA机器人KR 10 R1100 FIVVE,配套智能机器视觉系统,通过手眼协调工作,完成七巧板物料在托盘上的拆卸和装配。

据了解,该系统模拟工业现场环境,完成产品的智能物流和自动装配、智能仓储,实现工厂的无人化管理和生产,减少人力成本和人为误差。高性能高品质的KUKA机器人在其中扮演重要角色,作为智能化装配拆卸生产系统的中心,为实现智能工厂的图景提供关键保证。

“柔性生产”也是近来被产业界一再提及的一大热词。

“真正的‘中国制造2025’不单单指机器人,也不是简单地指工业物联网,它实际上是一个系统工程,要让头脑、神经、肢体有机地融合。” 施耐德电气(中国)有限公司(以下简称“施耐德电气”)高级副总裁、工业事业部中国区负责人马跃这样对媒体解释。诞生于工业1.0的“蒸汽时代”,崛起于工业2.0的“电气时代”,壮大于工业3.0的“信息化时代”的施耐德电气,如今也面对这第四次工业革命的挑战。

ABB副总裁顾纯元与之有类似见解。在此前的一次相关产业论坛上,顾纯元针对智能制造到底要如何切入这一问题,也指出,在当前的信息化时代,对于制造业的升级,关键在于要让“人、物和服务有机联系在一起”,这三者应该是一体的。

“以消费电子品为代表,现在产品的生命周期很短,往往6个月,最多9个月就要更新迭代,你肯定不想这么快就淘汰掉你的设备,这个时候以机器人技术为代表的柔性自动化技术特点可以显示出来了。”顾纯元认为柔性自动化是未来方向。

马跃同样也强调从制造到智造应该是一个“柔性的过渡”。“工业4.0更多讲的是柔性生产的概念。工业3.0时代解决了质量和成本两大难题之后,带来了一个副产品——生产的柔性不足。比如我们做手机一条生产线一个月可以生产100万台,但没有任何灵活性可言,就像一个人很健壮,但是胳膊腿不灵活。”

 

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