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中国首条工业4.0智慧工厂示范线在深圳揭牌,智慧工厂揭秘?

发布时间:2017-09-04 06:35:30    作者:普中智能科技   来源:普中    浏览次数:1396次


827日,中国首条工业4.0智慧工厂示范线在深圳亮相,示范线主要生产电视机顶盒,该智能工厂仅仅由2人在中央监控室进行管理,而在工业4.0实现之前,仅生产线员工就要59人。那么怎么才算是智慧工厂呢?


一、什么叫智慧工厂

美国ARC总结:以制造为中心的数字制造、以设计为中心的数字制造、以管理为中心的数字制造,并考虑了原材料、能源供应、产品销售的销售供应,提出用工程技术、生产制造、供应链这三个维度来描述工程师的全部活动。



通过建立描述这三个维度的信息模型,利用适当的软件,能够完整表达围绕产品设计、技术支持、生产制造已经原材料供应、销售和市场相关的所有环节的活动。


实时数据的支持,实时下达指令制导这些活动,全面的优化,在三个维度之间交互,我们叫数字化工厂或智慧工厂。



二、智慧工厂的技术构成

无线感测器

无线感测器将是未来实现智慧工厂的重要利器

智慧感测是基本构成要素,但如果要让制造流程有智慧判断的能力,仪器、仪表、感测器等控制系统的基本构成要素,仍是关注焦点。仪器仪表的智慧化,主要是以微处理器和人工智慧技术的发展与应用为主,包括运用神经网路、遗传演算法、进化计算、溷沌控制等智慧技术,使仪器仪表实现高速、高效、多功能、高机动灵活等性能。

如专家控制系统(expert control systemECS)就是一种而具有大量的专门知识与经验的程式系统。它运用人工智慧技术和电脑技术,根据某领域一个或多个专家提供的知识和经验,进行推理和判断,模拟人类专家的决策过程,解决那些需要人类专家才能解决好的复杂问题。

控制系统网路化

随着工厂制造流程连接的嵌入式设备越来越多,透过云端架构部署控制系统,无疑已是当今最重要的趋势之一。

在工业自动化领域,随着应用和服务向云端运算转移,资料和运算位置的主要模式都已经被改变了,由此也给嵌入式设备领域带来颠覆性变革。如随着嵌入式产品和许多工业自动化领域的典型IT元件,如制造执行系统(manufacturing execution systemsMES)以及生产计划系统(production planning systemsPPS)的智慧化,以及连线程度日渐提高,云端运算将可提供更完整的系统和服务,生产设备将不再是过去单一而独立的个体。但将孤立的嵌入式设备接入工厂制造流程,甚至是云端,其实具有高度的颠覆性,必定会对工厂制造流程产生重大的影响。一旦完成连线,一切的制造规则都可能会改变。

包括体系结构、控制方法以及人机协作方法等,都会因为控制系统网路化,而产生变化,如控制与通信的耦合、时间延迟、资讯调度方法、分散式控制方式与故障诊断等,都使得自动控制理论在网路环境下的控制方法和演算法,都需要不断地创新。



工业通信无线化

工业通信无线化也是当前智慧工厂探讨比较热烈的问题。根据专家分析,到2013年,全球工厂自动化中的无线通讯系统应用,将每年增加约40%。随着无线技术日益普及,各家供应商正在提供一系列软硬体技术,协助在产品中增加通信功能。这些技术支援的通信标准包括蓝牙、Wi-FiGPSLTE以及WiMax

然而,在增加无线连网功能时,晶片及相关软体的选择极具挑战性,包括优化性能、功耗、成本和规模,都必须加以考虑,更重要的是,由于工厂需求不像消费市场一样的标准化,必须适应生产需求,有更多弹性的选择,最热门的技术未必是最好的通信标准和客户需要的技术。

但是,无线技术虽然在布建便利性方面,对比有线显然有相当的优势,但无线技术目前的完善、可靠性、确定性与即时性、相容性等还有待加强。因此,工业无线技术的定位,目前仍应是传统有线技术的延伸,多数仪表以及自动化产品虽会嵌入无线传输的功能,但要舍弃有线技术,目前还言之过早。

三、智慧工厂的必要性

1生产改造的必要性

传统的生产企业面临各种的挑战,高污染、高能耗、低效率的生产模式早已不适合现在的生产要求。综合来说,生产制造企业主要面临供应链管理、生产管控、资产管理、能源管理和安全环保的问题。




2供应链管理

供应链管理包括计划、采购、制造、配送、退货五大基本内容。而现代的商业环境对生产提出了更高的要求,企业不仅要满足销售产品的需要,还需要为客户和消费者提供满意的服务,让其产生幸福感。这也是区别于传统的物流管理的方面内容之一。因此,这也对供应链提出了信息资源共享的要求,使得企业提高服务质量扩大客户需求的同时,实现各方利益的最大化。

3生产管理

市场需求的多变,需要企业做出灵活的生产判断;而许多原材料的质量单一,因此对加工工艺提出了更高的要求;劳动力成本的不断加大,企业的利润却在逐渐降低,导致很多的企业面临经营困难处境,甚至出现了一大波的倒闭潮。

4资产管理

面对企业的资产复杂性日益增加,且维修费用在生产中的比重居高不下,因此,企业中资产的可用性、安全性,影响企业生产的高效和安全。能源资源管理,内因,企业生产过程中能耗费用占总成本的比例较大,总成本降不下来。外因,环境的日益恶化,国家对节能减排监管的日益加强。 安全和环保管理,国家对企业的生产监管日益严格,面对绿色低碳的大环境下,企业对生产的安全和环保意识在不断地加大提高。



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