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工业4.0时代:自动化的机遇

  每一次科技革命都会给工业制造带来巨大的颠覆,从蒸汽机的出现到电力化时代,无数的协助提高生产力的机器不断涌现,从单一的生产设备到半自动化制造再而发展到全自动化无人作业,越来越先进的自动化机器逐步解放了人力劳动。
  过去的制造业逼于成本而不得不大规模生产产品,稍有不慎就会陷入产能过剩的危机,甚至落下倒闭跑路的结果,而全自动化生产带来了高效率低成本的制造,未来工厂联网后将进入定制化生产时代,这也就是时下唱得正热的“工业4.0”--互联网制造。
  “工业4.0”最早由德国政府提出,重点研究智能化生产系统及过程,以及网络化分布式生产设施的实现,涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。目前多国政府已经意识到互联制造的重要性并纷纷出台政策大力扶持相关产业,中德双方针对“工业4.0”签署了《中德合作行动纲要》,我国将研究出台互联网与工业融合创新指导意见,将互联网技术融入到工业领域更大的机器设备中,制造业很快就会进入工业4.0时代!
  为了帮助业内人士更好地了解认识“工业4.0”概念及其对自动化行业带来的机遇挑战,本站收集多方资料编制了《工业4.0时代:自动化的机遇》专题。自动化技术为生产制造业服务而生,多年来帮助工厂提升生产力,减轻制造成本做出巨大的贡献,现在“工业4.0”的出现又将会带来哪些机遇?
  工业4.0时代又可以叫做智能制造时代、工业互联时代、大数据时代,它通过通讯技术、虚拟实现技术、和现实工厂、机器设备相结合,实现制造业的智能化转变。
  数字化技术实现虚拟制造
  数字化制造是通过计算机辅助设计,计算机辅助制造,计算机集成制造系统、产品数据库管理等系统,对产品的设计到生产制造全过程进行监控管理,制造商可利用数字化制造系统对整个生产线进行三维仿真、分析,从而有效降低制造成本。随着智能制造的出现,未来工业制造中将会通过先进的数字化技术,实现供货合同、设计、生产、试验、储运等问题,都可以一并解决。
  数字化制造的实现过程可以分为四大步骤,首先,要建立企业网和工程数据库初步实现CAD、CAPP、CAM功能;第二,进行信息集成,推行PDM技术,特征建模技术,形成CAD、CAPP、CAM的集成系统;第三,在设计、工艺、制造部门建立统一的产品模型。初步实现并行工程,进一步将MIS、MRPII与CAD/CAM系统进行集成,实现整个企业内部的信息集成,全面实现并行工程;第四,在上述工作的基础上,对企业内的生产、经营等多方面的活动进行建模、仿真,实现虚拟制造。
  目前这项技术已经应用到汽车制造业中,借助虚拟现实技术建立的3维汽车模型,可显示汽车的悬挂、底盘、内饰直至每一个焊接点,设计者可确定每个部件的质量,了解各个部件的运行性能。这种三维模型准确性很高,汽车制造商可按得到的计算机数据直接进行大规模生产。
  像美国通用、福特汽车公司都已经在应用这项技术,在福特汽车公司中产品设计师运用虚拟现实软件可以看到虚拟汽车车门及发动机罩的铰接,可以设想在驾驶室的座位上来解决人机工程和视野问题。也可以观察到汽车在乡村公路上奔跑的情景。同时,动力系统的工程师借助更换一个虚拟机油滤清器来模拟发动机的维护。
  机器人迈向智能制造
  随着人力成本的不断上涨,越来越多的制造商开始考虑采用机器人等自动化设备来解决用工难的问题。近日,全球最大汽车电动工厂与杜尔公司签订了史上最大的机器人采购订单--100台喷漆机器人、48台开门/盖机器人和26台密封机器人。
过去廉价的劳动力成就了“世界工厂”的地位,而今天这种优势中国已经不复存在,“机器换人”一触即发,巨大的需求让中国成为了全球最大的机器人市场。机器人是智能工厂形成过程的必要产物,中国要从“制造大国”向“制造强国”转型,就必需引入先进自动化,迈向智能制造。
  近年来,中国政府对“机器换人”大力扶持,各地纷纷建设机器人产业园,数十家上市公司通过并购形式进入机器人行业,目前大大少少的机器人企业已经有四千多家,在中国市场机器人将开始进入激烈的竞争阶段。近日《深圳市机器人产业发展白皮书(征求意见稿)》发布,据统计2014年深圳机器人企业已达237家,产业总产值480亿元,其中85%以上的产值来自工业机器人企业。
  虽然目前中国的机器人大部份市场由国外几家世头占据,但以新松、埃夫特、广州数控为代表的国内机器人企业,在汽车制造、焊接等高端领域也开始崭露头角。工信部近日印发了《原材料工业两化深度融合推进计划(2015-2018年)》提出,培育打造15-20家标杆智能工厂,关键工艺流程数控化率超过80%,先进过程控制投用率超过60%。计划表示,鼓励机器人研发单位和原材料企业共同合作,开发应用一批专用工业机器人,到2018年累计新增机器人应用5000台。
  大数据技术成为新据点
  大数据分析广泛应用在电子商务、互联网信息领域,并产生了巨大的商业效益,目前也已经引起了世界各国的高度重视。大数据将是创新、竞争和生产力的下一个领域。
  所谓工业大数据是指在工业领域信息化应用中所产生的大数据,随着两化融合的推进,工业中的条形码、二维码、RFID、工业传感器、工业自动控制系统、工业物联网、自动化软件等形成巨大的数据。在工业生产中通过采集和处理工厂设备所产生的巨大数据,进行分析,管理优化,将会大大提升制造业的效能。
  工业大数据技术将会给全球工业带来深刻的变革,工业企业带来了更快的速度、更高的效率和更高的洞察力。工业大数据的典型应用包括产品创新、产品故障诊断与预测、工业生产线物联网分析、工业企业供应链优化和产品精准营销等各个方面。
大数据是信息产业发展的必然趋势,也是我国两化融合的结果,通过大数据技术可以大幅提升生产效率,降低制造过程的成本,为未来高效先进制造打开坚实的基础。

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