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智慧生活設計事務所

2017年2月10日 星期五

What is Smart Manufacturing? - 6 Minute version



來源:中機人


一分钟让你了解智能制造
  
將感覺、記憶、回憶、思維、語言、行為的整個過程,稱為智慧過程,將這個過程導入於生產製造的流程,或可稱之為智慧製造生產⋯⋯

一、 智慧製造的概念
一分钟让你了解智能制造
  
「智慧製造」可以從製造和智慧兩方面進行解讀。

首先,製造是指對原材料進行加工或再加工,以及對零組件進行裝配的過程。

通常,按照生產方式的連續性不同,製造分為流程製造與離散製造(也有離散和流程混合的生產方式)。

二、 什麼是智慧工廠
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智慧工廠是實現智慧製造的載體。在智慧工廠中,透通過生產管理系統、電腦輔助工具,和智慧裝備的整合與互操作,來實現智慧化、網路化分布式管理,進而實現企業業務流程、製造流程,及資金流程的協同,以及生產資源(材料、能源等)在企業內部,及企業之間的動態配置。

  
一方面,「工欲善其事,必先利其器」。實現智慧製造的利器是數位化、網路化的工具軟體和製造裝備,包括以下類型:

1、電腦輔助工具
如CAD(電腦輔助設計)、CAE(電腦輔助工程)、CAPP(電腦輔助製程設計)、CAM(電腦輔助製造)、CAT(電腦輔助測試,如ICT資訊測試、FCT功能測試)等。

2、電腦仿真工具
如物流仿真、工程物理仿真(包括結構分析、聲學分析、流體分析、熱力學分析、運動分析、複合材料分析等多物理場仿真)、製程仿真等。

3、工廠/車間業務與生產管理系統
如ERP(企業資源計劃)、MES(製造執行系統)、PLM(產品全生命週期管理)/PDM(產品數據管理)等。

4、智慧裝備
如高檔數控機床與機器人、增材製造裝備(3D打印機)、智慧鍋爐、反應釜及其他智慧化裝備、智慧傳感與控制裝備、智慧檢測與裝配裝備、智慧物流與倉儲裝備等。

5、新一代資訊技術,如物聯網、大數據等

另一方面,智慧製造是一個覆蓋更寬泛領域,和技術的「超級」系統工程,在生產過程中,以產品全生命週期管理為主線,還伴隨著供應鏈、訂單、資產等全生命週期管理,如圖1所示。

  1:智慧製造生命週期管理
  
在智慧工廠中,借助於各種生產管理工具/軟體/系統和智慧設備,打通企業從設計、生產到銷售、維護的各個環節,實現產品仿真設計、生產自動排程、資訊上傳下達、生產過程監控、品質線上監測、物料自動配送等智慧化生產。

下面介紹了幾個,智慧工廠中的典型「智慧」生產場景。

場景1:設計/製造一體化。
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在智慧化較好的航空航太製造領域,採用基於模型定義(MBD)技術,實現產品開發,用一個整合的三維實體模型,完整地表達產品的設計資訊和製造資訊(產品結構、三維尺寸、BOM等),所有的生產過程,包括產品設計、製程設計、安裝設計、產品製造、檢驗檢測等,都基於該模型實現,這打破了設計與製造之間的壁壘,有效解決了產品設計與製造一致性問題。

製造過程某些環節,甚至全部環節都可以,在全國或全世界進行代工,使製造過程性價比最優化,實現協同製造。

場景2:供應鏈及庫存管理。

  
企業要生產的產品種類、數量等資訊通過訂單確認,這使得生產變得精確。

例如:使用ERP或WMS(倉庫管理系統),進行原材料庫存管理,包括各種原材料及供應商資訊。當客戶訂單下達時,ERP自動計算所需的原材料,並且根據供應商資訊,即時計算原材料的採購時間,確保在滿足交貨時間的同時,使得庫存成本最低甚至為零。

  供應鏈及庫存管理

因此,智慧工廠的建立,可大幅改善勞動條件,減少生產線人工干預,提高生產過程可控性,最重要的是借助於資訊化技術,打通企業的各個流程,實現從設計、生產到銷售各個環節的互聯互通,並在此基礎上,實現資源的整合優化和提高,從而進一步提高企業的生產效率和產品的品質。

三、 全球製造業現狀和首要任務
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除七大工業國,其他很多國家的製造業現狀是 「2.0補課、3.0普及、4.0示範」。其中工業2.0、3.0、4.0對應的含義如下:

2.0實現「電氣化、半自動化」

使用電氣化和機械化製造裝備,但各生產環節和製造裝備,都是「資訊孤島」,生產管理系統與自動化系統資訊不貫通,甚至企業尚未使用ERP或MES系統,進行生產資訊化管理。

台灣也有許多中小企業尚處於此階段; 所以早期將需勞力密集的作業,移往中國,而隨人口紅利的消退,又轉往中南半島等國。

  
3.0實現「高度自動化、數位化、網路化」
使用網路化的生產製造裝備,製造裝備具有一定智慧功能(如標識與維護、診斷與警報等),採用ERP和MES系統,進行生產資訊化管理,初步實現了企業內部的橫向整合與縱向整合;

  
4.0實現「數位化、網路化、智慧化」
適應多品種、小批量生產需求,實現客製化和柔性化生產,使用高檔數控機床、工業機器人、智慧測控裝置、3D列印機、智慧倉庫和智慧物流等智慧裝備,借助各種電腦輔助工具,實現虛擬生產,利用網路、雲端運算、大數據,實現價值鏈企業協同生產、產品遠端維護智慧服務等。

  
要實現智慧製造必須2.0、3.0、4.0並行發展,既要在改造傳統製造方面「補課」,又要在綠色製造、智慧升級方面「加課」。

對於製造企業而言,應著手於完成傳統生產裝備網路化和智慧化的升級改造,以及生產製造製程數位化,和生產過程資訊化的升級改造。

對於裝備供應商和系統整合商,應加快實現安全可控的智慧裝備,與工業軟體的開發和應用,以及提供智慧製造頂層設計,與全系統整合服務。


                                                                                                                                                                  


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