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什(shén)麽是智能制造:五大(dà)特征、八大(dà)模式、十大(dà)技術

2024年04月(yuè)28日

智能制造(Intelligent Manufacturing,IM)是一種由智能機器和(hé)人(rén)類專家共同組成的(de)人(rén)機一體化(huà)智能系統,它在制造過程中能進行智能活動,諸如分(fēn)析、推理(lǐ)、判斷、構思和(hé)決策等。通(tōng)過人(rén)與智能機器的(de)合作共事,去擴大(dà)、延伸和(hé)部分(fēn)地取代人(rén)類專家在制造過程中的(de)腦(nǎo)力勞動。它把制造自動化(huà)的(de)概念更新,擴展到柔性化(huà)、智能化(huà)和(hé)高(gāo)度集成化(huà)。

智能制造,源于人(rén)工智能的(de)研究,一般認爲智能是知識和(hé)智力的(de)總和(hé),前者是智能的(de)基礎,後者是指獲取和(hé)運用(yòng)知識求解的(de)能力。

智能制造應當包含智能制造技術和(hé)智能制造系統,智能制造系統不僅能夠在實踐中不斷地充實知識庫,而且還(hái)具有自學習(xí)功能,還(hái)有搜集與理(lǐ)解環境信息和(hé)自身的(de)信息,并進行分(fēn)析判斷和(hé)規劃自身行爲的(de)能力。

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一、智能制造五大(dà)特征

1.生産現場(chǎng)無人(rén)化(huà),真正做(zuò)到“無人(rén)”工廠工業機器人(rén)、機械手臂等智能設備的(de)廣泛應用(yòng),使工廠無人(rén)化(huà)制造成爲可(kě)能。數控加工中心、智能機器人(rén)和(hé)三坐(zuò)标測量儀及其他(tā)柔性制造單元,讓“無人(rén)工廠”更加觸手可(kě)及。

2.生産數據可(kě)視化(huà),利用(yòng)大(dà)數據分(fēn)析進行生産決策當下(xià)信息技術滲透到了(le)制造業的(de)各個(gè)環節,條形碼、二維碼、RFID、工業傳感器、工業自動控制系統、工業物(wù)聯網、ERP、CAD/CAM/CAE/CAI等技術廣泛應用(yòng),數據也(yě)日益豐富,對(duì)數據的(de)實時(shí)性要求也(yě)更高(gāo)。這(zhè)就要求企業順應制造的(de)趨勢,利用(yòng)大(dà)數據技術,實時(shí)糾偏,建立産品虛拟模型以模拟并優化(huà)生産流程,乃至降低生産能耗與成本。

3.生産設備網絡化(huà),實現車間“物(wù)聯網”

4.生産文檔無紙化(huà),實現高(gāo)效、綠(lǜ)色制造構建綠(lǜ)色制造體系,建設綠(lǜ)色工廠,實現生産潔淨化(huà)、廢物(wù)資源化(huà)、能源低碳化(huà),是我國“智能制造”的(de)重要戰略之一。傳統制造業,在生産過程中會産生繁多(duō)的(de)紙質文件,不僅産生大(dà)量的(de)浪費現象,也(yě)存在查找不便、共享困難、追蹤耗時(shí)等問題。實現無紙化(huà)管理(lǐ)之後,工作人(rén)員(yuán)在生産現場(chǎng)即可(kě)快(kuài)速查詢、浏覽、下(xià)載所需要的(de)生産信息,大(dà)幅降低基于紙質文檔的(de)人(rén)工傳遞及流轉,從而杜絕了(le)文件、數據丢失,進一步提高(gāo)了(le)生産準備效率和(hé)生産作業效率,實現綠(lǜ)色、無紙化(huà)生産。

5.生産過程透明(míng)化(huà),智能工廠的(de)“神經”系統

推進制造過程智能化(huà),通(tōng)過建設智能工廠,促進制造工藝的(de)仿真優化(huà)、數字化(huà)控制、狀态信息實時(shí)監測和(hé)自适應控制,進而實現整個(gè)過程的(de)智能管控,是中國制造2025的(de)重大(dà)戰略。在機械、汽車、航空、船舶、輕工、家用(yòng)電器和(hé)電子信息等行業,企業建設智能工廠的(de)模式爲推進生産設備(生産線)智能化(huà),目的(de)是拓展産品價值空間,基于生産效率和(hé)産品效能的(de)提升,實現價值增長(cháng)。


二、八大(dà)模式

1. 互聯工廠-打通(tōng)企業運營的(de)“信息孤島”

2. 全生産過程能源優化(huà)管理(lǐ)-提高(gāo)能源資源利用(yòng)率

全過程能源優化(huà)管理(lǐ)模式主要應用(yòng)于石化(huà)化(huà)工、有色、鋼鐵等行業,該模式以提高(gāo)能源資源利用(yòng)率爲核心,通(tōng)過MES采集各裝備、各環節的(de)能效數據,構建能源管理(lǐ)系統(EMS)或MES中具有能源管理(lǐ)模塊,對(duì)生産過程、設備、能源供給及人(rén)員(yuán)等實時(shí)進行優化(huà)。

3. 産品全生命周期可(kě)溯-提升産品質量管控能力

産品全生命周期可(kě)追溯模主要應用(yòng)于食品、制藥等領域,該模式以質量管控爲核心,主要做(zuò)法是讓産品在全生命周期具有唯一标識,通(tōng)過MES系統開展質量判異和(hé)過程判穩等在線質量檢測和(hé)預警等。

4. 柔性制造-快(kuài)速響應多(duō)樣化(huà)市場(chǎng)需求

快(kuài)速響應多(duō)樣化(huà)市場(chǎng)需求的(de)柔性制造模式,主要應用(yòng)于鑄造、服裝等領域,主要做(zuò)法是實現生産線可(kě)同時(shí)加工多(duō)種産品/零部件,車間物(wù)流系統實現自動配料,構建高(gāo)級排産系統(APS),并實現工控系統、制造執行系統(MES)、企業資源計劃系統(ERP)之間的(de)高(gāo)效協同與集成。

5. 大(dà)規模個(gè)性化(huà)定制,滿足用(yòng)戶個(gè)性化(huà)需求

大(dà)規模個(gè)性化(huà)定制模式主要應用(yòng)于服裝、紡織、家居、家電等消費品領域,通(tōng)過産品模塊化(huà)設計、構建産品個(gè)性化(huà)定制服務平台和(hé)個(gè)性化(huà)産品數據庫等手段,實現定制服務。

6. 遠(yuǎn)程運維服務-提高(gāo)裝備/産品運維服務水(shuǐ)平

互聯工廠模式主要應用(yòng)于石化(huà)、鋼鐵、電子、家電等領域,應用(yòng)物(wù)聯網技術構建生産數據采集系統、制造執行系統(MES)和(hé)企業資源計劃系統(ERP),打通(tōng)企業運營中的(de)“信息孤島”。

7. 網絡協同制造- 供應鏈上下(xià)遊協同優化(huà)

網絡協同制造模式主要應用(yòng)于航空航天、汽車制造等領域,該模式以供應鏈優化(huà)爲核心,建設跨企業制造資源協同平台,實現企業間研發、管理(lǐ)和(hé)服務系統的(de)集成和(hé)對(duì)接,開展制造服務和(hé)資源的(de)動态分(fēn)析和(hé)柔性配置等。

8. 産品生命周期數字一體化(huà),實現縮短産品研制周期

産品全生命周期數字一體化(huà)模式主要應用(yòng)于航空裝備、汽車、船舶、工程機械等裝備制造領域,通(tōng)過(MBD)産品研發技術、全生命周期管理(lǐ)系統(PLM)等手段,實現縮短産品研制周期這(zhè)一核心目的(de)。


三、十大(dà)關鍵技術

1. 智能決策(Smart Decision Making)

企業在運營過程中,産生了(le)大(dà)量的(de)數據,比如與合同、回款、費用(yòng)、庫存、現金、産品、客戶、投資、設備、産量、交貨期等,這(zhè)些數據一般是結構化(huà)的(de)數據,可(kě)以進行多(duō)維度的(de)分(fēn)析和(hé)預測。同時(shí),應用(yòng)這(zhè)些數據還(hái)可(kě)以提煉出企業的(de)KPI,并與預設的(de)目标進行對(duì)比。

2. 智能管理(lǐ)(Smart Management)

制造企業核心的(de)運營管理(lǐ)系統包括人(rén)力資産管理(lǐ)系統(HCM)、客戶關系管理(lǐ)系統(CRM)、企業資産管理(lǐ)系統(EAM)、能源管理(lǐ)系統(EMS)、供應商關系管理(lǐ)系統(SRM)、企業門戶(EP)、業務流程管理(lǐ)系統(BPM)等。實現智能管理(lǐ)和(hé)智能決策,最重要的(de)條件是基礎數據準确和(hé)主要信息系統無縫集成。

3. 智能物(wù)流與供應鏈(Smart logisTIcs and SCM)

制造企業内部的(de)采購(gòu)、生産、銷售流程都伴随著(zhe)物(wù)料的(de)流動,因此,越來(lái)越多(duō)的(de)制造企業在重視生産自動化(huà)的(de)同時(shí),也(yě)越來(lái)越重視物(wù)流自動化(huà),自動化(huà)立體倉庫、無人(rén)引導小車(AGV)、智能吊挂系統得(de)到了(le)廣泛的(de)應用(yòng);而在制造企業和(hé)物(wù)流企業的(de)物(wù)流中心,智能分(fēn)揀系統、堆垛機器人(rén)、自動輥道系統的(de)應用(yòng)日趨普及。WMS(Warehouse Management System,倉儲管理(lǐ)系統)和(hé)TMS(Transport Management System,運輸管理(lǐ)系統)也(yě)受到制造企業和(hé)物(wù)流企業的(de)普遍關注。

4. 智能研發(Smart R&D)

研發對(duì)智造企業來(lái)講至關重要。企業要開發智能産品,需要機電軟多(duō)學科的(de)協同配合;要縮短産品研發周期,需要深入應用(yòng)仿真技術,建立虛拟數字化(huà)樣機,實現多(duō)學科仿真,通(tōng)過仿真減少實物(wù)試驗;需要貫徹标準化(huà)、系列化(huà)、模塊化(huà)的(de)思想,以支持大(dà)批量客戶定制或産品個(gè)性化(huà)定制;需要将仿真技術與試驗管理(lǐ)結合起來(lái),以提高(gāo)仿真結果的(de)置信度。

5. 智能産線(Smart ProducTIon line)

自動化(huà)生産線就是智能産線的(de)一種形式。很多(duō)行業的(de)企業高(gāo)度依賴自動化(huà)生産線,比如鋼鐵、化(huà)工、制藥、食品飲料、煙(yān)草(cǎo)、芯片制造、電子組裝、汽車整車和(hé)零部件制造等。自動化(huà)生産線可(kě)以分(fēn)爲剛性自動化(huà)生産線和(hé)柔性自動化(huà)生産線,爲了(le)提高(gāo)生産效率,工業機器人(rén)、吊挂系統在自動化(huà)生産線上應用(yòng)越來(lái)越廣泛。

6. 智能車間(Smart workshop)

一個(gè)車間通(tōng)常有多(duō)條生産線,要實現車間的(de)智能化(huà),需要對(duì)生産狀況、設備狀态、能源消耗、生産質量、物(wù)料消耗等信息進行實時(shí)采集和(hé)分(fēn)析,進行高(gāo)效排産和(hé)合理(lǐ)排班,顯著提高(gāo)設備利用(yòng)率(OEE)。因此無論哪個(gè)制造行業,制造執行系統(MES)成爲企業的(de)必然選擇。

7. 智能工廠(Smart Factory)

一個(gè)工廠通(tōng)常由多(duō)個(gè)車間組成,大(dà)型企業有多(duō)個(gè)工廠。作爲智能工廠,不僅生産過程應實現自動化(huà)、透明(míng)化(huà)、可(kě)視化(huà)、精益化(huà),同時(shí),産品檢測、質量檢驗和(hé)分(fēn)析、生産物(wù)流也(yě)應當與生産過程實現閉環集成。

8. 智能産品(Smart Product)

任何制造企業都應該思考如何在産品上加入智能化(huà)的(de)單元,提升産品的(de)附加值。典型的(de)智能産品包括智能手機、智能可(kě)穿戴設備、無人(rén)機、智能汽車、智能家電、智能售貨機等。

9. 智能裝備(Smart Equipment)

智能裝備也(yě)是一種智能産品,可(kě)以補償加工誤差,提高(gāo)加工精度

10. 智能服務(Smart Service)

智能服務是一種大(dà)數據技術:基于傳感器和(hé)物(wù)聯網(IoT)可(kě)以感知産品的(de)狀态,從而進行預防性維修維護,及時(shí)幫助客戶更換備品備件,甚至可(kě)以通(tōng)過了(le)解産品運行的(de)狀态,幫助客戶帶來(lái)商業機會。還(hái)可(kě)以采集産品運營的(de)大(dà)數據,輔助企業進行市場(chǎng)營銷的(de)決策。



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