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工業(yè)4.0 從自動生產(chǎn)到智能制造

2015-03-05 07:06 性質:轉載 作者:工廠工程 來源:工廠工程
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“全面感知+可靠通信+智能駕駛”汽車;自主上菜、送餐、站一邊聽招呼的機器人服務員;根據(jù)顧客需求定制個性化產(chǎn)品;自動實現(xiàn)生產(chǎn)、包裝...
  “全面感知+可靠通信+智能駕駛”汽車;自主上菜、送餐、站一邊聽招呼的機器人服務員;根據(jù)顧客需求定制個性化產(chǎn)品;自動實現(xiàn)生產(chǎn)、包裝、運送的智能工廠??近年來,隨著信息化與制造業(yè)的不斷融合,以智能制造為主要特征的新一輪工業(yè)革命——工業(yè)4.0的浪潮席卷而來。
  馬云曾說,很多人沒搞清楚電腦是什么時,互聯(lián)和移動互聯(lián)來了;還沒搞清楚移動互聯(lián),大數(shù)據(jù)時代來了。如今,當我們還沉浸在工業(yè)自動化的歡愉中時,以“智能制造”為主要標志的工業(yè)4.0時代來了。
  可以預見,在這一進程中,無數(shù)傳統(tǒng)行業(yè)將發(fā)生顛覆性重構,產(chǎn)業(yè)鏈和社會分工將重新組織,世界工業(yè)版圖將重新描繪??面對這場變革,無論前方是艷陽高照,還是暗流涌動,我們都無法逃避,只能勇敢面對。
  信息化催生工業(yè)4.0
  回顧人類工業(yè)發(fā)展史,科學和技術的每一次革新,都首先體現(xiàn)在制造業(yè)上,都極大地促進了人類生產(chǎn)方式的改變和創(chuàng)新。
  18世紀末期,英國發(fā)生第一次工業(yè)革命,蒸汽動力實現(xiàn)了生產(chǎn)制造的機械化,人類進入工業(yè)1.0時代。20世紀初期,電力的廣泛運用促進了生產(chǎn)流水線的出現(xiàn),工業(yè)進入2.0時代。20世紀70年代以來,電子技術和計算機技術獲得快速發(fā)展,機械自動化生產(chǎn)制造方式逐步取代了人類作業(yè),這正是當下工業(yè)3.0時代的典型特征。
  近來年,隨著網(wǎng)絡信息技術、大數(shù)據(jù)、云計算運用威力初顯,一項更為偉大的工具——互聯(lián)網(wǎng)技術正在參與到生產(chǎn)過程中去,信息化和工業(yè)化的交織,正在催生著人類工業(yè)4.0時代的到來。
  這種以智能制造為主導的新型工業(yè)形式,首先以德國人在2011年的德國漢諾威工業(yè)博覽會上提出的,以實現(xiàn)資源、信息、物品和人相互關聯(lián)的“虛擬網(wǎng)絡—實體物理系統(tǒng)(Cyber-Physical System,CPS)”為標志。2013年,德國政府將其上升為國家戰(zhàn)略。
  根據(jù)德國版“工業(yè)4.0”描繪的美好前景,在現(xiàn)代智能機器人、傳感器、數(shù)據(jù)存儲和計算能力成熟后,現(xiàn)有工廠將能夠通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)把供應鏈、生產(chǎn)過程和倉儲物流智能連接起來,真正使生產(chǎn)過程全自動化,產(chǎn)品個性化,前端供應鏈管理、生產(chǎn)計劃、后端倉儲物流管理智能化。人類從此進入智能制造時代。
  智能制造時代圖譜
  那么,智能制造時代到底是啥樣呢?
  在2014年德國漢諾威工業(yè)博覽會上,一個由多家德國公司聯(lián)合研發(fā)的“智能工廠”向世人初步展示這一場景:展臺上一條模塊化生產(chǎn)線正在生產(chǎn)名片盒。與傳統(tǒng)生產(chǎn)線不同的是,關于制作這一名片盒的所有信息都通過互聯(lián)網(wǎng)被輸入到產(chǎn)品零部件本身,這些產(chǎn)品零部件通過與生產(chǎn)設備進行信息交流,指揮設備“你應該這樣生產(chǎn)我”。
  而在未來的智能工廠中,這只算是小菜一碟。因為在將來,工廠里所有的加工設備、原材料、運輸車輛、裝料機器人都裝有前文提到的那個CPS,都是“能說話,會思考”的。
  原材料將直接和加工設備聯(lián)系,告訴它“我需要找哪臺設備進行加工”。然后,這些工件會告知負責下道工序的加工設備,“我還需要哪些材料”。接下來,運輸車輛知道自己的任務來了,它會根據(jù)地下鋪設的感應線路,把材料送給裝料機器人。生產(chǎn)所有的后續(xù)工序,包括生產(chǎn)銷售文件都由這些工件自己攜帶。如果工件出了錯,或者顧客有了個性化要求,研發(fā)部門的智能工程師會立刻報警,并將演算后的改進措施發(fā)給工件。
  控制這些智能工廠的企業(yè),其業(yè)務流程和組織將會重組再造,產(chǎn)品研發(fā)、設計、計劃、工藝到生產(chǎn)、服務的全生命周期數(shù)據(jù)信息將實現(xiàn)無縫鏈接。由此產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)及其分析運用,將催生率先滿足動態(tài)的商業(yè)網(wǎng)絡、異地協(xié)同設計、大規(guī)模個性化定制、精準供應鏈管理等新型商業(yè)模式的興起。
  對于整個制造業(yè)產(chǎn)業(yè)體系來說,諸如全生命周期管理、總集成總承包、互聯(lián)網(wǎng)金融、電子商務等產(chǎn)業(yè)新價值鏈也將會出現(xiàn),由此產(chǎn)生的生產(chǎn)力是極為巨大的。根據(jù)美國通用電氣公司預測,這種變革將至少會為全球GDP 增加10萬億?15萬億美元——相當于再創(chuàng)一個美國經(jīng)濟。
  更為深遠的影響是,制造業(yè)的這種革命將會滲透到人類社會。所有人和人、人和物以及物和物之間通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)“萬物互聯(lián)”,這將重構整個社會的生產(chǎn)工具、生產(chǎn)方式和生活場景。這種如同科幻電影般的景象或許更讓人激動。
  中國制造升級版
  制造業(yè)的興衰,印證著大國的興衰。
  2008年金融危機爆發(fā)后,美國的《制造業(yè)促進法案》、《先進制造伙伴計劃(AMP)》,日本的《日本制造業(yè)》,英國的《英國發(fā)展先進制造業(yè)的主要策略和行動計劃》相繼出臺。歐盟斥資2000億歐元重點推動智能制造、ICT(信息、通信和技術)驅動制造升級、物聯(lián)網(wǎng)應用等??各個發(fā)達國家紛紛將信息化條件下的高端制造業(yè)作為實現(xiàn)“再工業(yè)化”、重振雄風的突破口。
  有數(shù)據(jù)顯示,我國沿海地區(qū)勞動力綜合成本已經(jīng)與美國本土部分地區(qū)接近。隨著人口紅利的消失,制造業(yè)人工成本上升和新一代勞動力就業(yè)意愿的下降,我國制造業(yè)的國際競爭力將面臨重大危機。推進“工業(yè)化和信息化”融合,搶先進入工業(yè)4.0時代,保持住我國制造業(yè)的競爭力,已經(jīng)是必須選擇的命題。
  2014年10月,李克強總理訪問德國期間簽訂了“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略合作框架?!斑@意味著我國要在工業(yè)化與信息化同步發(fā)展的戰(zhàn)略中更快地促進兩者的融合。”中國工程院原副院長、院士鄔賀銓說。
  在2014年5月由科技部、中國科學院、中國工程院主辦的智能制造國際會議上,工業(yè)和信息化部部長苗圩提出的“打造中國制造業(yè)升級版”引發(fā)廣泛關注。苗圩認為,以信息化實現(xiàn)工業(yè)化的“升級”,關鍵在于兩點。
  一是深入實施創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略。重點是通過長期的基礎研究,突破如智能機器人核心部件、高端芯片、新型顯示、關鍵電子元器件等關鍵技術、共性技術,并將這些科技成果轉化成現(xiàn)實的生產(chǎn)力?,F(xiàn)在的問題是,我們如何讓企業(yè)成為有環(huán)境、有條件、能擔當?shù)膭?chuàng)新主體?
  二是推進信息化和工業(yè)化的深度融合。例如制定信息技術改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的管理體系和技術體系的“國標”,用互聯(lián)網(wǎng)思維推動物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算技術在工業(yè)領域的應用,推進制造方式、銷售和服務模式的互聯(lián)網(wǎng)化等等。
  盡管前路漫漫,作為“世界工廠”,我們也擁有很多機遇,比如良好的政策環(huán)境、互聯(lián)網(wǎng)時代眾多的弄潮兒、足夠堅實的創(chuàng)新底蘊等。在這個狹路相逢勇者勝的大時代,我們相信,只要腳踏實地,勇于開拓,命運就永遠操控在自己手里。

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