无锡市精睿机械设备有限公司

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  工业制造智能化的技术本源和经济前景(二)
 
添加时间:2016/5/30 点击数: 1002
 

 

 
 

从“智眼”到“智人”

  

  如果说工业无人化的关键在于工业价值链的系统整合,在于智能制造,那么智能制造的核心就是从“智眼”到“智人”。

  

  未来制造业必定向着越来越精致化、人性化、个性化的方向发展,必定要走向无人生产、灵动制造之路。这都要靠智能制造来实现,其核心竞争力比的是“快速和精准”。智能制造核心是“智”,就是信息获取的快和准、信息处理的快和准。如同武功高手之间的对决,拼的是“手眼身法步”,而“眼力”和“招法”是核心关键。

  

  工业价值链的系统整合,需要视觉与图像技术相结合,就是给工业设备安装一双超级“智眼”。未来的工业生产将以“智眼”为核心,装备在千千万万、形形色色的设备上,指挥各种各样的“手、脚、身体”动作,实现“深度感知、智慧决策、自动执行”,成为“智人”。

  

  设想一下,在一个电子产品的生产车间,各种芯片和元器件的尺寸已经从几毫米几十毫米缩小到几微米几十微米,元器件的焊接和组装在视觉系统的引导下由机器人进行精密操作,由于器件的尺寸和质量都减小了几百倍,装配速度大幅提高,每秒钟可以完成上百次动作,生产效率提高了百倍。

  

  视觉系统实现多角度立体成像,大范围毫米级成像和超精密微米级成像相结合,整个系统同时获取的图像信息都可以实时处理,并综合完成目标定位,精确测量,发出精确动作指令。一旦某个产品的一个焊点出现问题了,比如合格焊接面积2微米,实际只达到了0.85微米,这将导致信号传输的阻抗增大而使工作频率达不到正常范围,视觉系统立即导引检验机器人,剔除废品至分支工序进行修复。组装车间各个成像单元监控各种环境指标,并把全部图像数据和其他数据综合到中央信息服务器。问题找到了,立即进行故障隐患排除,系统飞速运转如常。

  

  智能制造需要“快速和精准”的视觉成像,实现智能识别、智能测量、智能检测和智能互联。

  

  智能识别是为下一步操作找到目标,目标识别要从大量信息中找到关键特征,需要把海量信息快速收敛,其智能程度要求高,准确度和可靠度是关键,这取决于智能测量的精准度。在测量的基础上完成。

  

  智能检测,根据测量结果和目标之间的偏离度,判断合格与否,但是检测往往不是单一指标的结果比较,需要多信息多指标综合分析判断。

  

  智能互联,或者说万物互联(工业物联网),是基于大数据而来的。数据互联就像人的大脑神经元,当信息和节点超过一定数量,就能产生自主学习、自主创造能力。工业大数据很大一部分源于视觉成像,当图像的海量数据在多节点采集互联,同时将人员、设备、生产物资、环境、工艺等数据互联,就会衍生出深度学习、智能优化、智能预测等创新能力,显示出大数据和智能制造的真正威力。

  

  低成本的产品定制化

  

  德国产业界将200年工业革命的历史进程划分为四个阶段:以蒸汽机为标志的机械化工业革命1.0,使人的体力被解放和大幅提升;以电力为标志的电气化工业革命2.0实现了大规模流水线作业,开创了产品批量标准化生产的新模式;以微电子和计算机为标志的自动化工业革命3.0实现了程序化自动化生产,不但解放了体力劳动,还部分接管了脑力劳动,工业迈入少人化;工业4.0则是向两大方向深度推进,产品端是定制化,制造端是智能化、无人化。

  

  不要简单以为在生产车间内用一款机器人代替车间工人的流水化操作就是智能工厂,或是工业无人化。

  

  真正的智能制造和工业无人化远远不止如此。它们是制造企业从单一产品制造向智能制造生态系统构建、向产品加服务转型的探索。通过智能化、无人化改造,客户个性化产品单个生产的费用可以变得和大批量生产的费用一样。

  

  将传统工业生产与现代信息技术相结合的高级阶段,是在未来工厂中每个生产环节清晰可见、高度透明,整个车间悄然高效地运转的,工业机器人与其他自动化设备不仅彼此协作,还与遍布全球的员工、客户以及智能分析动态系统进行协作。

  

  信息技术的改造已经实现了产品的智能制造,更大的变化是生产组织方式:通过对客户历史采购量和中长期需求等数据进行分析,依据产出能力自主安排生产时间和数量,客户经理、操作工人以及原料供应商“串”在同一条信息链上。

  

  未来的工厂即无人化的智能工厂,就是代表高效率的乐园:次品、停机、浪费和等待这些问题统统不复存在。工厂经理和CIO(首席数据官)们齐心协力,确保数据和生产、IT和制造无缝结合起来,每个机器的每次转动、每个刀具的每次切割以及全球交付链上每个部件的每次运输,都一览无遗。

  

  建立体系优势,应对国际挑战

  

  工业无人化实质上是工业制造智能化、高端化的一个缩影,前提是工业自动化的持续跨越升级。迈入工业4.0,先要经历2.0、2.5还有3.0之路。其间要思考,一个企业、一个团队,能否掌握信息革命的这些工具,能否攻克工业革命的堡垒?

  

  制造业经过智能化改造之后,人员结构将会从原来的一线产业工人占主要比重的金字塔形,向中间的技术工人越来越多的倒梯形转变。“无人工厂”也并非完全无人,而是追求一种人与机器之间的有机互动与平衡。

  

  近些年来,国内劳动密集型的“万人工厂”越发逼近薄利甚至零利。企业和政府往往基于成本压力,以“机器换人推动产业升级”的角度去看待工业信息化和无人化。而真正应该深入思考的,是如何利用智能装备来改变工艺生产流程,解决制造周期、成本以及整个工艺流程的问题,让产品更有竞争力,从而实现全体系的转型升级。

  

  制造业的转型升级,除了国内高度关注的工业4.0或者是说信息化和工业化深度融合之外,还有一个维度是全球化。

  

  宏观层面,政府正在推进“走出去”战略,鼓励一些中国有优势的传统制造业,把产能向海外转移;微观层面,国内大型制造业企业高度强调要打造成国际化公司。

  

  可是信息化和工业化深度融合之后,必然会冲击国内企业的全球化思维。工业4.0模式基本上可以做到无人化,工业无人化必将冲击全球制造业格局。不管在美国、欧洲、中国或是东南亚、南亚国家都是一样的,基于劳动力成本的差距消失了,整个世界的制造业格局将被改写和刷新。

  

  工业4.0或者中国制造2025,都会带来一个新的“刷屏”时代。新形势下,怎么促进全球化,利用什么优势来实现全球化?

  

  制造业的智能化改造已经成为政府和企业家的共识。“机器换人”推动产业创新升级、自动化进程,就必须在政策制定和实施过程中全面考虑到包括机器人技术发明家、企业创业家、产业资本家、应用先行者、基地服务员和产业组织者六大人群的实际需求。整合资源,在系统层次(系统框架、发展方向)上寻求创新突破。

  

  面向智能制造的产业升级不是某项单一技术、甚至某个产业的升级,而是以新的运行方式和更紧密的产业互动重塑整个工业体系。这个转型升级不是升级几条生产线、或是新一代产品设计这么简单。它对于从系统层次把握工业全局(即顶层设计)的能力提出了更高要求。而中国制造业未来的信息化、无人化转型升级,在于营造“全链条”生态环境和产业体系,建立体系优势,应对国际挑战。

 
 
 
 
 
 
 

 

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