無人工廠中的核心裝備是工業(yè)機器人,經(jīng)歷近半個世紀的迅速發(fā)展,機器人技術(shù)日趨成熟,已在諸多工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,諸如汽車制造、機械制造、電子器件、集成電路、塑料加工等較大規(guī)模生產(chǎn)企業(yè)都涉及工業(yè)機器人的應(yīng)用。
工業(yè)機器人及其他自動化技術(shù)代表工業(yè)自動化的高階應(yīng)用,而最終實現(xiàn)工業(yè)智能化、無人化,還有很長一段距離。
工業(yè)價值鏈的系統(tǒng)整合是工業(yè)無人化的關(guān)鍵。工業(yè)價值鏈主要包括產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)工程、生產(chǎn)執(zhí)行和服務(wù)等幾個部分,以前這些都是單獨實施的。如今,各種新技術(shù)把這些獨立的部分整合起來。制造業(yè)的未來在于,從這些技術(shù)當中找到最佳結(jié)合點,并學會將它們作為一個完整系統(tǒng)運用起來。這樣就能獲得整合系統(tǒng)的整體優(yōu)勢,從而推動制造效率的大幅提升。
要做到這一點,需要制造廠商把手頭的所有高科技工具匯合起來,這非??简灳C合技術(shù)能力。
如果說工業(yè)無人化的關(guān)鍵在于工業(yè)價值鏈的系統(tǒng)整合,在于智能制造,那么智能制造的核心就是從“智眼”到“智人”。
未來制造業(yè)必定向著越來越精致化、人性化、個性化的方向發(fā)展,必定要走向無人生產(chǎn)、靈動制造之路。這都要靠智能制造來實現(xiàn),其核心競爭力比的是“快速和精準”。智能制造核心是“智”,就是信息獲取的快和準、信息處理的快和準。如同武功高手之間的對決,拼的是“手眼身法步”,而“眼力”和“招法”是核心關(guān)鍵。
工業(yè)價值鏈的系統(tǒng)整合,需要視覺與圖像技術(shù)相結(jié)合,就是給工業(yè)設(shè)備安裝一雙超級“智眼”。未來的工業(yè)生產(chǎn)將以“智眼”為核心,裝備在千千萬萬、形形色色的設(shè)備上,指揮各種各樣的“手、腳、身體”動作,實現(xiàn)“深度感知、智慧決策、自動執(zhí)行”,成為“智人”。
設(shè)想一下,在一個電子產(chǎn)品的生產(chǎn)車間,各種芯片和元器件的尺寸已經(jīng)從幾毫米幾十毫米縮小到幾微米幾十微米,元器件的焊接和組裝在視覺系統(tǒng)的引導下由機器人進行精密操作,由于器件的尺寸和質(zhì)量都減小了幾百倍,裝配速度大幅提高,每秒鐘可以完成上百次動作,生產(chǎn)效率提高了百倍。
視覺系統(tǒng)實現(xiàn)多角度立體成像,大范圍毫米級成像和超精密微米級成像相結(jié)合,整個系統(tǒng)同時獲取的圖像信息都可以實時處理,并綜合完成目標定位,精確測量,發(fā)出精確動作指令。一旦某個產(chǎn)品的一個焊點出現(xiàn)問題了,比如合格焊接面積2微米,實際只達到了0.85微米,這將導致信號傳輸?shù)淖杩乖龃蠖构ぷ黝l率達不到正常范圍,視覺系統(tǒng)立即導引檢驗機器人,剔除廢品至分支工序進行修復。組裝車間各個成像單元監(jiān)控各種環(huán)境指標,并把全部圖像數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)綜合到中央信息服務(wù)器。問題找到了,立即進行故障隱患排除,系統(tǒng)飛速運轉(zhuǎn)如常。
智能制造需要“快速和精準”的視覺成像,實現(xiàn)智能識別、智能測量、智能檢測和智能互聯(lián)。
智能識別是為下一步操作找到目標,目標識別要從大量信息中找到關(guān)鍵特征,需要把海量信息快速收斂,其智能程度要求高,準確度和可靠度是關(guān)鍵,這取決于智能測量的精準度。在測量的基礎(chǔ)上完成。
智能檢測,根據(jù)測量結(jié)果和目標之間的偏離度,判斷合格與否,但是檢測往往不是單一指標的結(jié)果比較,需要多信息多指標綜合分析判斷。
智能互聯(lián),或者說萬物互聯(lián)(工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)),是基于大數(shù)據(jù)而來的。數(shù)據(jù)互聯(lián)就像人的大腦神經(jīng)元,當信息和節(jié)點超過一定數(shù)量,就能產(chǎn)生自主學習、自主創(chuàng)造能力。工業(yè)大數(shù)據(jù)很大一部分源于視覺成像,當圖像的海量數(shù)據(jù)在多節(jié)點采集互聯(lián),同時將人員、設(shè)備、生產(chǎn)物資、環(huán)境、工藝等數(shù)據(jù)互聯(lián),就會衍生出深度學習、智能優(yōu)化、智能預(yù)測等創(chuàng)新能力,顯示出大數(shù)據(jù)和智能制造的真正威力。
低成本的產(chǎn)品定制化
德國產(chǎn)業(yè)界將200年工業(yè)革命的歷史進程劃分為四個階段:以蒸汽機為標志的機械化工業(yè)革命1.0,使人的體力被解放和大幅提升;以電力為標志的電氣化工業(yè)革命2.0實現(xiàn)了大規(guī)模流水線作業(yè),開創(chuàng)了產(chǎn)品批量標準化生產(chǎn)的新模式;以微電子和計算機為標志的自動化工業(yè)革命3.0實現(xiàn)了程序化自動化生產(chǎn),不但解放了體力勞動,還部分接管了腦力勞動,工業(yè)邁入少人化;工業(yè)4.0則是向兩大方向深度推進,產(chǎn)品端是定制化,制造端是智能化、無人化。
不要簡單以為在生產(chǎn)車間內(nèi)用一款機器人代替車間工人的流水化操作就是智能工廠,或是工業(yè)無人化。
真正的智能制造和工業(yè)無人化遠遠不止如此。它們是制造企業(yè)從單一產(chǎn)品制造向智能制造生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建、向產(chǎn)品加服務(wù)轉(zhuǎn)型的探索。通過智能化、無人化改造,客戶個性化產(chǎn)品單個生產(chǎn)的費用可以變得和大批量生產(chǎn)的費用一樣。
將傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)與現(xiàn)代信息技術(shù)相結(jié)合的高級階段,是在未來工廠中每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)清晰可見、高度透明,整個車間悄然高效地運轉(zhuǎn)的,工業(yè)機器人與其他自動化設(shè)備不僅彼此協(xié)作,還與遍布全球的員工、客戶以及智能分析動態(tài)系統(tǒng)進行協(xié)作。
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