智能制造这么火,到底怎么做?
转载 2019-09-20 11:55 图灵智能制造 来源:图灵智能制造智能制造的目标是产品,而不是智能制造本身,因此,产品的智能化是企业必须考虑的首要问题之一。生产过程(包括研发、设计)中的每一个关键环节上的装备,一定要智能化。当下,中国智能制造的重点努力方向是产品和装备的智能化问题。
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智能制造的目标是产品
推动智能制造的目标是什么。显然,企业追求的是产品。
企业销售产品的时候,不是要宣传企业的生产线有多漂亮、多现代,而是说明这个产品的价值何在。
产品是企业面向社会的表现。智能制造的目标是产品,而不是智能制造本身。因此,产品的智能化是企业必须考虑的首要问题之一。智能制造如果不能生产出智能的产品,智能制造就失去了时代的意义,企业今后被淘汰的可能性就很大。
第二个支点是装备,生产过程中每一个关键环节上的装备,一定要智能化。如果智能化实现不了,生产力和劳动效率就不能得到很大提高,便无法生产出企业想要的智能化产品。
第三个支点是企业生产过程的智能化问题。装备智能化解决的是生产过程中“点”的智能化问题,企业只有实现生产全过程的智能化,才能实现企业全局的智能化,才能够实现智能化效益的最大化。
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智能产品是第一支点
任何一个企业在考虑其智能制造如何发展时,首先应该想到的是自己的产品怎么实现智能化。
产品的智能化,是通过产品中包含各种复杂程度不等的计算机系统,尤其是嵌入式系统来实现的。嵌入式系统是智能制造最重要最具有代表性的技术,而且会形成一个庞大的产业链。中国的嵌入式系统起步并不晚,但发展的速度比较缓慢。
产品智能化是当今计算技术发展的一个新的重大趋势。计算技术发明的初衷是为了科学计算。后来发展为支持人类各种业务活动的信息处理和传播,即业务计算。
现在,计算技术开始向各种产品领域渗透,提升产品的智能化水平。智能产品数以百亿,甚至千亿计,产品计算的覆盖范围可以说是无远弗届。因此,计算技术应用的下一个热点,是产品计算。所有的产品都要程度不等地走向智能化。这一点,跟工业互联网快速发展的需求有很大的关系。
现在的智能产品跟以前所谓的嵌入式系统功能需求还不完全一样,主要功能体现在3个方面。第一个是传感,产品需要能够感受外部的情况变化,或者能够整合产品内部的数据。第二个是计算,包括产品本身的操作系统,以及产品使用的各种应用系统。例如,从数据分析到高端计算——也就是人工智能。第三个是联网,随着全球物联网的发展,产品可能具有雾计算、边缘计算和云计算相联结的功能。因此新一代的智能产品,跟以前讲的嵌入式系统的概念已经大不相同。
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智能装备是最大难点
装备是智能制造最大的难点。生产装备一般都比较复杂,批量可能不大,所采用的工业软件也往往非常复杂。这使得生产成本很高,市场很小,因此愿意或有实力从事智能装备制造的企业并不多。而且,由于装备的开发周期长,导致企业经营的风险很大。
另外,装备制造的难点很大程度上是在软装备上面,即以工业软件为代表的软装备,包括CAD/CAE这样的软件工具。没有软装备,就不可能有“数字化、网络化、智能化”。抽去软件,信息化的一切成果都不复存在。工业软件首先是一个工业产品,而且往往是高端工业产品。这是中国制造2025主要的难点,而工业界对这一点的认识,还很不充分。
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过程智能化是奋斗目标
过程智能化最典型的代表,正是工业4.0和工业互联网的奋斗目标。工业4.0提出,企业的信息系统要走向一体化,包括纵向一体化和横向一体化。纵向一体化就是《三论智能制造》系列之一中提到的企业的内部网,而横向一体化正是企业的外部网。现在,要把内部网和外部网完全整合在一起,将数据完全打通。
此外,要把整合之后的系统,打造成一个智能物理系统(Cyber-Physical-System, CPS)。在很多现代化企业里,不管内部网或外部网,都还只是一个独立的计算机网络或者系统,或者实现了初步的整合。如何跟企业这个物理实体融为一体,有效地运转,是一门大学问。
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过程智能化的实现
工业4.0或者工业互联网的目标,不仅要把内部网、外部网连起来,而且要变成一个智能物理系统(CPS)。二者都可以通过一个“5C(五层)”结构来表述。
最下面一层是智慧的连接层,第二层是数据转换成信息,第三层是Cyber层,是企业的云计算数据中心。在这里,需要把第二层处理所得的有效数据,与企业计算机系统中相对应的期望值做对比分析。第四层是认知层,根据对比差异,找到问题之所在及解决问题的方法。因此,这一层实际上是一个决策层。第五层是配置层,可以按照决策要求,通过计算机网络,对人、对物、对计算机进行重新配置或更改。这样的一个五层结构,构成了一个标准的反馈控制系统,可以对企业的控制对象,进行实时的反馈和控制。正是利用这些先进技术,工业互联网实现了企业整个业务活动全过程的的智能控制。
根据这个思路,工业4.0和工业互联网在2015年分别完成了系统的架构设计。工业互联网的参考架构,可以清楚地说明系统的要素和相互之间的关系,并提供了一个开放的“工业互联网系统设计指南”。
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智能制造与工业物联网
现在,国内关于工业互联网平台的概念讨论很多。工业互联网平台,是一个以企业为中心的平台,而不是说在整个工业行业建一个大的所谓“工业互联网平台”。
如果一定要说有一个工业和产业共用共享的平台,那这个平台就是全球物联网平台(Internet of Things, IOT),它不是为哪个工业,为哪个部门而设计的,而是面向全世界各行各业乃至个人服务的全球物联网。
工业互联网平台是一个理想的过程智能化的平台。设想非常完美,但系统非常复杂,不同产业类别的企业平台之间的差异也很大。所以,每个企业一定要从自身的紧迫需求和实际效益出发,分步推进,绝对不能盲目跟随,过程智能化的路途还比较遥远。
如果把智能制造的全部资源和精力都投在工业互联网平台上,又把平台理解为产业的平台,可能就误判了智能制造的发展方向。当务之急,还是我们的产品和装备的智能化问题,这对当下的中国来讲,是智能制造的重点努力方向。