十项为您诠释智能制造的意义

【中国智能制造网智能制造讯】当前,智能制造已经成为行业的热门话题。 2015年,工业和信息化部批准了46个智能制造试点示范项目和94个智能制造专项,并发布了《国家智能制造标准体系建设指南(2015年版)》。 不少企业跃跃欲试,希望通过推进智能制造来实现“少人力资源”。 降低成本,灵活应对市场变化,更好地满足客户需求。

那么,到底什么是智能制造? 它包括哪些类别? 目前业界尚无共识。 不同背景的专家往往给出截然不同的解释。 很多概念满天飞,很容易让制造企业无所适从。 因此,我想从制造企业的角度系统地分析这个问题,希望能够厘清源头。 可以肯定的是,智能制造中的“制造”一词是广义的,指的是“制造”,而不仅仅是生产。

与智能制造相关的概念有很多

列举如下: 数字化制造(Digital Manufacturing):这是一种软件技术,是指通过仿真软件对产品加工和设备流程,以及车间设备布局、物流、人机工程学等进行模拟。 目前主要软件有西门子的Tecnomatix和达索系统的Delmia。 在CIMdata对PLM的定义中,DM属于其中的一个领域。

数字化工厂:数字化工厂是指与产品制造价值链相关的各个环节,包括产品开发、工艺、制造、质量和内部物流等,均以数字化软件和自动化系统为支撑,能够实现实时数据采集和分析。 这一理念被西门子广泛采用。 西门子拥有专门提供相关产品和解决方案的数字化工厂集团。 西门子成都电子厂也被称为数字化工厂。 工厂广泛应用RFID和机器视觉,实现工控产品的混流生产。 数字化工厂的一个重要标志就是需要MES(制造执行系统)软件和WMS(仓库管理系统)软件的支持。

智能工厂:目前对于智能工厂还没有统一的定义。 据业务流程专家Scheer教授介绍,工业4.0的底层称为Realtimesmartfactory。 在我看来,与数字化工厂相比,智能工厂主要强调生产数据、测量数据、质量数据采集的自动化。 它们不需要人工录入信息,可以实现对采集数据的实时分析,实现PDCA循环。 SAP拥有MII系统(制造集成与智能),可以对工厂数据进行多维度分析。

业务流程管理专家Scheer教授解读智能工厂

关于智能制造,我认为它的内涵是实现制造全价值链的智能化和创新,进一步增强信息化和工业化的深度融合。 智能制造融合了信息技术、先进制造技术、自动化技术和人工智能技术。 智能制造包括开发智能产品; 应用智能装备; 自下而上建立智能生产线,建设智能车间,建设智能工厂; 践行智能化研发; 形成智能物流和供应链体系; 实行智能化管理; 推广智能化服务; 最终实现智能决策。 目前,智能制造的“智能”还停留在Smart层面。 智能制造系统具备数据采集、数据处理、数据分析能力,能准确执行指令,并能实现闭环反馈; 而智能制造的趋势就是真正实现“智能化”。 智能制造系统可以实现自主学习、自主决策、持续优化。

智能制造金字塔

在智能制造的金字塔中,智能产品和智能服务可以帮助企业创新商业模式; 智能装备、智能生产线、智能车间、智能工厂可以帮助企业实现生产模式创新; 智能研发、智能管理、智能物流、供应链,帮助企业实现运营模式创新; 而智能决策可以帮助企业实现科学决策。 智能制造十大技术密切相关,制造企业应逐步合理地推广这十大智能技术的应用。 下面对这些技术进行一一解释。

1.智能产品

智能产品通常包括具有记忆、感知、计算和传输功能的机械、电气和嵌入式软件。 典型的智能产品包括智能手机、智能穿戴设备、无人机、智能汽车、智能家电、智能售货机等,其中包括很多智能硬件产品。 智能设备也是智能产品。 企业应该思考如何在自己的产品中加入智能单元,以提高产品的附加值。 例如,在工程机械上添加传感器,可以对产品进行定位,监控关键部件的状态,为智能服务奠定基础。

2.智能服务

基于传感器和物联网(IoT),可以感知产品的状态以进行预防性维护,帮助客户及时更换备件,甚至可以通过了解产品的运行状态帮助客户带来商机。 它还可以收集产品运营的大数据,以协助企业进行营销决策。 此外,企业开发客服APP也是智能化服务的一种手段,可以为企业购买的产品提供针对性的服务,从而锁定用户,进行服务营销。 PLM公司之一的美国PTC公司在物联网和服务生命周期管理领域投入巨资,成为智能服务领域的公司之一。 就智能服务而言,没有比美国公司GE更好的例子了,它从销售发动机转向销售飞行小时服务。

3、智能设备(SmartEquipment)

制造设备经历了机械设备到数控设备,目前正逐步向智能装备发展。 智能设备具有检测功能,可以实现在机检测,从而补偿加工误差,提高加工精度,同时还可以补偿热变形。 以前一些精密设备对环境要求非常高,现在通过闭环检测和补偿,可以降低环境要求。 智能设备的一个基本要求是提供开放的数据接口,能够支持设备联网,国外称为M2M(机器对机器互联)。 3D打印机本质上是一种数控设备,而不是智能设备。

日本MAZAK智能机床配备了加工热位移、切削振动、机床干扰、主轴监控、维护、工作台动平衡、语音导航等智能功能。 他们可以监控机床的运行状态并提供独立的反馈。 从而大大提高机床的运行效率和安全性。 典型的智能制造装备还包括自动化上下料设备,一些装备制造企业还提供专用的CAM软件,例如HOMAG集团的木工加工中心。 DMGMORI推出了新型复合材料加工中心LaserTec65,该中心集增材制造和切削加工(减材制造)于一体,可通过激光堆焊的增材制造工艺快速生产毛坯。 Trumpf(特朗普集团)激光切割加工中心可实现三维切割,多个激光加工中心可共享激光源。 这些都是智能设备。 对于工业机器人来说,如果是简单地按照固定指令执行喷涂、搬运、焊接等工序的机器人,就不能称为智能装备。 但如果它具有机器视觉,能够准确识别工件,或者能够独立组装、自动避开工人等,甚至实现人机协作,那就是智能设备。 例如ABB推出的双臂机器人YUMI就是智能工业机器人的典范。 随着复合材料的广泛应用,复合材料加工智能装备及装备将拥有广阔的市场需求。

华中科技大学李德群院士在成形模拟的基础上,将工艺参数自动设定、自适应注射等智能技术应用到注射机上,提出注射速度在线反演平滑优化、二次闭环等方法工艺曲线控制,成功开发智能注射机。 其智能注塑机能耗低于我国及欧洲高能耗标准,响应时间、位置精度等关键指标达到先进水平,显着提高重复精度、良品比例和生产自动化注塑产品。 李德群院士介绍,这款智能注射机内置人工智能算法和机器学习能力。 通过三项测试可以准确找到合适的注射参数,保证产品质量。 这种设备不仅聪明,而且具有智能。

4.智能生产线

许多行业的企业都高度依赖自动化生产线,如钢铁、化工、医药、食品饮料、烟草、芯片制造、电子组装、汽车及零部件制造等,实现自动化加工、装配和测试,以及一些机械标准件的生产。 自动化生产线也得到应用,例如轴承。 但装备制造企业目前仍以离散制造为主。 许多企业技术改造的重点是建立自动化生产线、装配线和检测线。 美国波音公司的飞机装配厂建立了一条U型脉动装配线。 自动化生产线可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都设有缓冲区。 为了提高生产效率,工业机器人和悬挂系统越来越多地应用于自动化生产线。

目前,不少汽车主机厂已实现混流生产,一条装配线上可同时组装多种车型。 食品饮料行业的自动化生产线可以根据工艺配方调节DCS或PLC系统,改变工艺路线,生产多种产品。 汽车行业正在实施Andon系统,为生产线提供故障报警。 汽车行业的总装线往往由多条装配线组成。 例如,将车身和底盘的总装线集中在一起组装最终产品。 在装配过程中,通过准时顺序交付(Just In Sequence)实现混流生产。 目前,汽车、家电、轨道交通等行业企业对生产装配线自动化、智能化改造需求强烈。 许多企业正在逐步将关键工作站和高污染工作站改造为使用机器人进行加工、装配或上下料。 。

目前,智能生产线在我国制造企业的应用还处于起步阶段,但绝对是发展方向。 智能生产线的特点是:在生产和装配过程中,可以通过传感器或RFID自动采集数据,并通过电子看板显示实时生产状态; 它可以通过机器视觉和各种传感器进行质量检查,并自动剔除不合格的产品。 合格品,并对采集到的质量数据进行SPC分析,找出质量问题的原因; 可支持多种同类产品混线生产组装,灵活调整工艺,适应小批量、多品种生产模式; 灵活性强,如果生产线上设备出现故障,可以调整到其他设备进行生产; 可以对手动操作的工作站进行智能提示。 事实上,我认为西门子成都电子厂的总装线已经达到了智能生产线的水平。

西门子成都电子工厂智能装配线

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的零件或产品,要么存在上下游装配关系。 要实现车间的智能化,需要实时采集和分析生产状态、设备状态、能源消耗、生产质量、材料消耗等信息,以安排生产,合理调度工作。 因此,无论哪个制造业,制造执行系统(MES)都成为企业的必然选择。

目前,中国MES市场十分火爆。 主要自动化制造商西门子、罗克韦尔、GE、施耐德电气都拥有MES软件平台。 管理软件巨头SAP、ORACLE和EPICOR提供MES软件。 德国MPDV、PSI,国内浙江大学、中山大学提供MES软件。 康控、和利时、亿网、明基筑路、爱普工华、元工、兰光创新、广州苏维等厂商也十分活跃。 此外,先进生产排程(APS)系统也进入制造企业选型视野,并开始初步实践,实现基于实际产能约束的生产排程。 主流厂商有日本的ASPROVA、德国的JobDISPOAPS(兰光创新分销)。 ),国内永凯、安达发、易普友等,元工也提供APS解决方案。 APS软件对设备产能、工时等基础数据的准确性要求非常高。

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