优先理财养卡创业思考中国智能制造的十大关键技术

养卡达人 10个月前 ( 12-11 14:03 ) 0条评论
摘要: 中国智能制造的发展趋势,优先理财创业方向现在智能制造领域的技术基本可以通过以下是大部分来关联涵盖。在智能制造的关键技术当中,智能产品与智能服务可以帮助企业带来商业模式的创新;智能装...

中国智能制造的发展趋势,优先理财创业方向

现在智能制造领域的技术基本可以通过以下是大部分来关联涵盖。

在智能制造的关键技术当中,智能产品与智能服务可以帮助企业带来商业模式的创新;智能装备、智能产线、智能车间到智能工厂,可以帮助企业实现生产模式的创新;智能研发、智能管理、智能物流与供应链则可以帮助企业实现运营模式的创新;而智能决策则可以帮助企业实现科学决策。智能制造的十项技术之间是息息相关的,制造企业应当渐进式、理性地推进这十项智能技术的应用。 

一、智能制造十大关键技术

1、智能产品。智能产品通常包括机械、电气和嵌入式软件,具有记忆、感知、计算和传输功能。典型的智能产品包括智能手机、智能可穿戴设备、无人机、智能汽车、智能家电、智能售货机等,包括很多智能硬件产品。智能装备也是一种智能产品。企业应该思考如何在产品上加入智能化的单元,提升产品的附加值。

2、智能服务基于传感器和物联网(IoT),可以感知产品的状态,从而进行预防性维修维护,及时帮助客户更换备品备件,甚至可以通过了解产品运行的状态,帮助客户带来商业机会。还可以采集产品运营的大数据,辅助企业进行市场营销的决策。此外,企业通过开发面向客户服务的APP,也是一种智能服务的手段,可以针对企业购买的产品提供有针对性的服务,从而锁定用户,开展服务营销。

3、智能装备。制造装备经历了机械装备到数控装备,目前正在逐步发展为智能装备。智能装备具有检测功能,可以实现在机检测,从而补偿加工误差,提高加工精度,还可以对热变形进行补偿。以往一些精密装备对环境的要求很高,现在由于有了闭环的检测与补偿,可以降低对环境的要求。

4、智能产线。很多行业的企业高度依赖自动化生产线,比如钢铁、化工、制药、食品饮料、烟草、芯片制造、电子组装、汽车整车和零部件制造等,实现自动化的加工、装配和检测,一些机械标准件生产也应用了自动化生产线,比如轴承。但是,装备制造企业目前还是以离散制造为主。很多企业的技术改造重点,就是建立自动化生产线、装配线和检测线。自动化生产线可以分为刚性自动化生产线和柔性自动化生产线,柔性自动化生产线一般建立了缓冲。为了提高生产效率,工业机器人、吊挂系统在自动化生产线上应用越来越广泛。

5、智能车间。一个车间通常有多条生产线,这些生产线要么生产相似零件或产品,要么有上下游的装配关系。要实现车间的智能化,需要对生产状况、设备状态、能源消耗、生产质量、物料消耗等信息进行实时采集和分析,进行高效排产和合理排班,显着提高设备利用率(OEE)。因此,无论什么制造行业,制造执行系统(MES)成为企业的必然选择。

6、智能工厂。一个工厂通常由多个车间组成,大型企业有多个工厂。作为智能工厂,不仅生产过程应实现自动化、透明化、可视化、精益化,同时,产品检测、质量检验和分析、生产物流也应当与生产过程实现闭环集成。一个工厂的多个车间之间要实现信息共享、准时配送、协同作业。一些离散制造企业也建立了类似流程制造企业那样的生产指挥中心,对整个工厂进行指挥和调度,及时发现和解决突发问题,这也是智能工厂的重要标志。智能工厂必须依赖无缝集成的信息系统支撑,主要包括PLM、ERP、CRM、SCM和MES五大核心系统。大型企业的智能工厂需要应用ERP系统制定多个车间的生产计划(ProducTIon planning),并由MES系统根据各个车间的生产计划进行详细排产(producTIon scheduling),MES排产的力度是天、小时,甚至分钟。

7、智能研发。离散制造企业在产品研发方面,已经应用了CAD/CAM/CAE/CAPP/EDA等工具软件和PDM/PLM系统,但是很多企业应用这些软件的水平并不高。企业要开发智能产品,需要机电软多学科的协同配合;要缩短产品研发周期,需要深入应用仿真技术,建立虚拟数字化样机,实现多学科仿真,通过仿真减少实物试验;需要贯彻标准化、系列化、模块化的思想,以支持大批量客户定制或产品个性化定制;需要将仿真技术与试验管理结合起来,以提高仿真结果的置信度。

8、智能管理。制造企业核心的运营管理系统还包括人力资产管理系统(HCM)、客户关系管理系统(CRM)、企业资产管理系统(EAM)、能源管理系统(EMS)、供应商关系管理系统(SRM)、企业门户(EP)、业务流程管理系统(BPM)等,国内企业也把办公自动化(OA)作为一个核心信息系统。为了统一管理企业的核心主数据,近年来主数据管理(MDM)也在大型企业开始部署应用。实现智能管理和智能决策,最重要的条件是基础数据准确和主要信息系统无缝集成。

9、智能物流与供应链。制造企业内部的采购、生产、销售流程都伴随着物料的流动,因此,越来越多的制造企业在重视生产自动化的同时,也越来越重视物流自动化,自动化立体仓库、无人引导小车(AGV)、智能吊挂系统得到了广泛的应用;而在制造企业和物流企业的物流中心,智能分拣系统、堆垛机器人、自动辊道系统的应用日趋普及。WMS(Warehouse Management System,仓储管理系统)和TMS(Transport Management System,运输管理系统)也受到制造企业和物流企业的普遍关注。

10、智能决策。企业在运营过程中,产生了大量的数据。一方面是来自各个业务部门和业务系统产生的核心业务数据,比如与合同、回款、费用、库存、现金、产品、客户、投资、设备、产量、交货期等数据,这些数据一般是结构化的数据,可以进行多维度的分析和预测,这就是BI(Business Intelligence,业务智能)技术的范畴,也被称为管理驾驶舱或决策支持系统。同时,企业可以应用这些数据提炼出企业的KPI,并与预设的目标进行对比,同时,对KPI进行层层分解,来对干部和员工进行考核,这就是EPM(Enterprise Performance Management,企业绩效管理)的范畴。

二、智能制造趋势

中国制造业产业市场规模巨大,智能制造领域呈现较快的增长在2010年,中国制造业产值达到1.955万亿美元,超过美国1.952万亿美元的总产值,在全球制造业总产值中所占的比例为19.8%,此后中国制造业产值高居全球第一。随着“中国制造”升级“中国智造”2018年,中国智能制造产业产值规模将近16867亿元,预计到2019年产值规模将超19000亿元。《中国制造2025》明确指明智能制造已成为我国现代先进制造业新的发展方向。全球各国都开始意识到先进技术对制造业的重要作用,德国提出的工业4.0战略,将利用信息物理系统提升制造业水平。近几年我国制造走向智造步伐加快,智能制造发展持续向好。


在智能制造的产业链条上,云计算、大数据和人工智能技术的发展成为智能制造业发展的底层驱动力,是智能制造系统具备“数据采集、数据处理、数据分析”能力的基础设施。近年来,大数据产业园也是数量最多的产业园类别,达到111个,占比为20.7%。其次是综合型园区,占比为17.9%。新材料园区为智能产业发展提供了“物质引擎”,在航空航天、新能源汽车、3D打印等领域作用重要。由于新材料应用的广泛性,其园区占比也达到了17.1%。以工业机器人为代表的机器人产业在智能制造中发挥了关键作用,为了抢占一杯羹,各地纷纷建立了各自的机器人产业园,全国机器人产业园总数也达到了68家,占比为12.7%。


三、5G时代智能工厂前景展望

  从2016年到2018年,我国的5G基础研发测试分为三个阶段。第一阶段是5G关联技术试验,第二阶段是5G技术方案验证,第三阶段是5G的系统验证。

  我国于2016年1月启动了5G技术试验,为保证实验工作的顺利开展,IMT-2020(5G)推进组在北京怀柔规划建设了30个站的5G外场。在5G第二阶段试验完成之后,第三阶段试验将于2017年年底或2018年年初启动;预计5G第一个标准版本将于2018年6月完成,完整版本或将于2019年9月完成,并有望在2020年实现大规模商用。

  面对第三阶段试验,为了做好配合,进一步丰富场景,我国未来计划在6个城市开展更多的试验,包括5G技术与智慧城市的核心规划结合,助力智慧城市的建设;借助5G的试验推动双创,以及在工业互联网、智能制造方面充分利用5G技术。

  智能工厂是5G技术的重要应用场景之一。利用5G网络将生产设备无缝连接,并进一步打通设计、采购、仓储、物流等环节,使生产更加扁平化、定制化、智能化,从而构造一个面向未来的智能制造网络。在此,编者整理了业界对5G时代智能工厂的前景展望,让我们一同期待新时代的到来。

  1、助推柔性制造 实现个性化生产

  全球人口正在接近80亿,中产阶层消费群不断扩大,有望形成巨大市场,进而对消费布局产生影响。带有客户需求和产品“信息”功能的系统成为硬件产品销售新的核心,个性化定制成为潮流。为了满足全球各地不同市场对产品的多样化、个性化需求,生产企业内部需要更新现有的生产模式,基于柔性技术的生产模式成为趋势。国际生产工厂研究协会的定义为:柔性制造系统是一个自动化的生产制造系统,在最少人的干预下,能够生产任何范围的产品族,系统的柔性通常受到系统设计时所考虑的产品族的限制。柔性生产的到来,催生了对新技术的需求。

  一方面,在企业工厂内,柔性生产对工业机器人的灵活移动性和差异化业务处理能力有很高要求。5G利用其自身无可比拟的独特优势,助力柔性化生产的大规模普及。5G网络进入工厂,在减少机器与机器之间线缆成本的同时,利用高可靠性网络的连续覆盖,使机器人在移动过程中活动区域不受限,按需到达各个地点,在各种场景中进行不间断工作以及工作内容的平滑切换。

  5G网络也可使能各种具有差异化特征的业务需求。大型工厂中,不同生产场景对网络的服务质量要求不同。精度要求高的工序环节关键在于时延,关键性任务需要保证网络可靠性、大流量数据即时分析和处理的高速率。5G网络以其端到端的切片技术,同一个核心网中具有不同的服务质量,按需灵活调整。如设备状态信息的上报被设为最高的业务等级等。

  另一方面,5G可构建连接工厂内外的人和机器为中心的全方位信息生态系统,最终使任何人和物在任何时间、任何地点都能实现彼此信息共享。消费者在要求个性化商品和服务的同时,企业和消费者的关系发生变化,消费者将参与到企业的生产过程中,消费者可以跨地域通过5G网络,参与产品的设计,并实时查询产品状态信息。


  2、工厂维护模式全面升级

  大型企业的生产场景中,经常涉及到跨工厂、跨地域设备维护,远程问题定位等场景。5G技术在这些方面的应用,可以提升运行、维护效率,降低成本。5G带来的不仅是万物互联,还有万物信息交互,使得未来智能工厂的维护工作突破工厂边界。工厂维护工作按照复杂程度,可根据实际情况由工业机器人或者人与工业机器人协作完成。在未来,工厂中每个物体都是一个有唯一IP的终端,使生产环节的原材料都具有“信息”属性。原材料会根据“信息”自动生产和维护。人也变成了具有自己IP的终端,人和工业机器人进入整个生产环节中,和带有唯一IP的原料、设备、产品进行信息交互。工业机器人在管理工厂的同时,人在千里之外也可以第一时间接收到实时信息跟进,并进行交互操作。

  设想在未来有5G网络覆盖的一家智能工厂里,当某一物体故障发生时,故障被以最高优先级“零”时延上报到工业机器人。一般情况下,工业机器人可以根据自主学习的经验数据库在不经过人的干涉下完成修复工作。另一种情况,由工业机器人判断该故障必须由人来进行操作修复。

  此时,人即使远在地球的另一端,也可通过一台简单的VR和远程触觉感知技术的设备,远程控制工厂内的工业机器人到达故障现场进行修复,工业机器人在万里之外实时同步模拟人的动作,人在此时如同亲临现场进行施工。

  5G技术使得人和工业机器人在处理更复杂场景时也能游刃有余。如在需要多人协作修复的情况下,即使相隔了几大洲的不同专家也可以各自通过VR和远程触觉感知设备,第一时间“聚集”在故障现场。5G网络的大流量能够满足VR中高清图像的海量数据交互要求,极低时延使得触觉感知网络中,人在地球另一端也能把自己的动作无误差地传递给工厂机器人,多人控制工厂中不同机器人进行下一步修复动作。同时,借助万物互联,人和工业机器人、产品和原料全都被直接连接到各类相关的知识和经验数据库,在故障诊断时,人和工业机器人可参考海量的经验和专业知识,提高问题定位精准度。


  3、工业机器人加入“管理层”

  在未来智能工厂生产的环节中涉及到物流、上料、仓储等方案判断和决策,5G技术能够为智能工厂提供全云化网络平台。精密传感技术作用于不计其数的传感器,在极短时间内进行信息状态上报,大量工业级数据通过5G网络收集起来,庞大的数据库开始形成,工业机器人结合云计算的超级计算能力进行自主学习和精确判断,给出最佳解决方案。在一些特定场景下,借助5G下的D2D(Device-to-Device,意为:设备到设备)技术,物体与物体之间直接通信,进一步降低了业务端到端的时延,在网络负荷实现分流的同时,反应更为敏捷。生产制造各环节的时间变得更短,解决方案更快更优,生产制造效率得以大幅度提高。

  我们可以想象未来10年内,5G网络覆盖到工厂各个角落。5G技术控制的工业机器人,已经从玻璃柜里走到了玻璃柜外,不分日夜地在车间中自由穿梭,进行设备的巡检和修理,送料、质检或者高难度的生产动作。机器人成为中、基层管理人员,通过信息计算和精确判断,进行生产协调和生产决策。这里只需要少数人承担工厂的运行监测和高级管理工作。机器人成为人的高级助手,替代人完成人难以完成的工作,人和机器人在工厂中得以共生。


  4、按需分配资源

  5G网络通过网络切片提供适用于各种制造场景的解决方案,实现实时高效和低能耗,并简化部署,为智能工厂的未来发展奠定坚实基础。

  首先,利用网络切片技术保证按需分配网络资源,以满足不同制造场景下对网络的要求。不同应用对时延、移动性、网络覆盖、连接密度和连接成本有不同需求,对5G网络的灵活配置尤其是对网络资源的合理快速分配及再分配提出了更严苛的要求。

  作为5G网络最重要的特性,基于多种新技术组合的端到端的网络切片能力,可以将所需的网络资源灵活动态地在全网中面向不同的需求进行分配及能力释放;根据服务管理提供的蓝图和输入参数,创建网络切片,使其提供特定的网络特性。比如极低的时延、极高的可靠性、极大的带宽等,以满足不同应用场景对网络的要求。例如在智能工厂原型中,为满足工厂内的关键事务处理要求,创建了关键事务切片,以提供低时延,高可靠的网络。

  在创建网络切片的过程中,需要调度基础设施中的资源。包括接入资源、传输资源和云资源等。而各个基础设施资源也都有各自的管理功能。通过网络切片管理,根据客户不同的需求,为客户提供共享的或者隔离的基础设施资源。由于各种资源的相互独立性,网络切片管理也在不同资源之间进行协同管理。在智能工厂原型中,展示了采用多层级的、模块化的管理模式,使整个网络切片的管理和协同更加通用、更加灵活并且易于扩展。

  除了关键事务切片,5G智能工厂还将额外创建移动宽带切片和大连接切片。不同切片在网络切片管理系统的调度下,共享同一基础设施,但又互不干扰,保持各自业务的独立性。

  其次,5G能够优化网络连接,采取本地流量分流,以满足低延迟的要求。每个切片针对业务需求的优化,不仅体现在网络功能特性的不同,还体现在灵活的部署方案上。切片内部的网络功能模块部署非常灵活,可按照业务需求分别部署在多个分布式数据中心。原型中的关键事务切片为保证事务处理的实时性,对时延要求很高,将用户数据面功能模块部署在靠近终端用户的本地数据中心,尽可能地降低时延,保证对生产的实时控制和响应。

  此外,采用分布式云计算技术,以灵活的方式在本地数据中心或集中数据中心部署基于NFV(Network Function Virtualization,意为:网络功能虚拟化)技术的工业应用和关键网络功能。5G网络的高带宽和低时延特性,使智能处理能力通过迁移到云端而大幅提升,为提升智能化水平铺平了道路。

  在5G网络的连接下,智能工厂成为了各项智能技术的应用平台。除了上述四类技术的运用,智能工厂有望与未来多项先进科技相结合,实现资源利用、生产效率和经济收益的最大化。例如借助5G高速网络,采集关键装备制造、生产过程、能源供给等环节的能效相关数据,使用能源管理系统对能效相关数据进行管理和分析,及时发现能效的波动和异常,在保证正常生产的前提下,相应地对生产过程、设备、能源供给及人员等进行调整,实现生产过程的能效提高;使用ERP(Enterprise Resource Planning,意为:企业资源计划)进行原材料库存管理,包括各种原材料及供应商信息。当客户订单下达时,ERP自动计算所需的原材料,并且根据供应商信息即时计算原材料的采购时间,确保在满足交货时间的同时做到库存成本最低甚至为零。

  因此,5G时代的智能工厂将大幅改善劳动条件,减少生产线人工干预,提高生产过程可控性,最重要的是借助于信息化技术打通企业的各个流程,实现从设计、生产到销售各个环节的互联互通,并在此基础上实现资源的整合优化,从而进一步提高企业的生产效率和产品质量。

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作者:养卡达人本文地址:http://www.jiruikeji.vip/post/348.html发布于 10个月前 ( 12-11 14:03 )
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