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2017年2月17日 星期五

BMW i8 Smart Factory




來源:e-works


智慧工廠、數位化工廠與智慧製造有什麼區別
1.數位化工廠
對於數位化工廠,德國工程師協會的定義是:
數位化工廠(Digital Factory)是由數位化模型、方法和工具,構成的綜合網路,包含仿真和3D/虛擬現實可視化,透過連續的沒有中斷的數據管理,整合在一起。

數位化工廠整合了產品、過程和工廠模型數據庫,透過先進的可視化、仿真和文檔管理,以提高產品的品質,和生產過程所涉及的品管和動態性能: 
 
  

2.智慧工廠
智慧工廠是在數位化工廠的基礎上,利用物聯網技術和監控技術,加強資訊管理服務,提高生產過程可控性、減少生產線人工干預,以及合理計劃排程。

同時,集初步智慧手段和智慧系統等新興技術於一體,構建高效、節能、綠色、環保、舒適的人性化工廠。 

  
智慧工廠已經具有了自主能力,可採集、分析、判斷、規劃;透過整體可視技術,進行推理預測,利用仿真及多媒體技術,將實境擴增展示設計,與製造過程。

系統中各組成部分,可自行組成最佳系統結構,具備協調、重組及擴充特性。使系統具備了自我學習、自行維護能力。

因此,智慧工廠實現了人與機器的相互協調合作,其本質是人機交互。

3.智慧製造
工廠是在數位化工廠基礎上的升級版,但是與智製造還有很大差距。

製造系統在製造過程中,能進行智活動,諸如分析、推理、判斷、構思和決策等。透過人與智機器的合作,去擴大、延伸和部分地取代技術專家,在製造過程中的腦力勞動。它把製造自動化擴展到柔性化、智化和高度整合化。
  

智慧製造系統不只是「人工智慧系統,而是人機一體化智慧系統,是混合智慧。系統可獨立承擔分析、判斷、決策等任務,突出人在製造系統中的核心地位,同時在智慧機器配合下,更好發揮人的潛能。

機器智和人的智真正地整合在一起,互相配合,相得益彰。本質是人機一體化。
 
  

很多企業都在炒作智慧製造,但是絕大多數企業還處在部分使用應用軟體的階段,少數企業也只是實現了資訊整合,也就是可以達到數位化工廠的水平;極少數企業,能夠實現人機的有效交互,也就是達到智慧工廠的水平。

走進三一重工18號廠房

對岸中國的三一18號廠房是亞洲最大的智慧化製造車間,有混凝土機械、路面機械、港口機械等多條裝配線,是三一重工總裝車間。2008年開始籌建,2012年全面投產,總面積約十萬平方米。
  
  
三一重工總裝車間分為裝配區、高精機加區、結構件區、立庫區、展示廳、景觀區六大功能區域;主要生產泵車、拖泵、車載泵和平地機、壓路機、攤鋪機、正面吊等產品。

廠房規劃全面應用數位化工廠仿真技術,進行方案設計與驗證,此舉大大提高了規劃的科學性,及佈局的合理性。

智慧加工中心與生產線
三一重工在上海臨港產業園,建成全球最大最先進的挖掘機生產基地,焊接機器人大規模投入使用,使得三一挖掘機的使用壽命大約翻了兩番,售後問題下降了四分之三。目前,三一重工已經完成車間機加設備的研發採購與安裝調試。
  
  智慧加工中心與生產線

智慧化立體倉庫和物流運輸系統
三一智慧化立體倉庫,由華中科大與三一聯合研製,總投資 RMB 6000多萬元,分南北兩個庫,由地下自動輸送設備連成一個整體,總佔地面積9000平方米,倉庫容量大概是16000個貨位。這個庫區有幾千種物料,能支持每月數千台產品的生產量。 
 
  自動配送物料的AGV小車

智慧化生產執行過程控制
三一集團製造執行系統,它充分利用資訊化技術,從生產計劃下達、物料配送、生產節拍、完工確認、標準作業指導、品質管理、相關重件條碼採集等,多個維度進行管控,並通過網路即時將現場資訊,即時準確地傳達到生產管理者與決策者。
  
  高度智慧化的生產車間
  
智慧化生產控制中心
採用了Andon系統之後,一旦發生問題,操作員可以在工作站拉一下繩索,或者按一下按鈕,觸發相應的聲音,和點亮相應的指示燈,提示監督人員立即找出發生故障的地方,以及故障的原因,可以減少停工時間,同時又提高了生產效率。


智慧工廠的智慧化基因
在智慧工廠裡,人、機器和資源,如同在一個社交網路裡,自然地相互溝通協作,生產出來的智慧產品,能夠理解自己被製造的細節,以及將如何使用,能夠回答"哪組參數被用來處理我"、"我應該被傳送到哪裡"等問題。

同時,智慧輔助系統,將從執行例行任務中解放出來,使他們能夠專注於創新;靈活的工作組織能夠幫助工人,把生活和工作實現更好地結合,個體顧客的需求將得到滿足。

1.三元策略

美國與德國的工業發展策略核心,均為CPS(Cyber- Physical System)系統,是典型的二元策略。美國是C(Cyber,包括:數位、資訊、網路等虛擬世界) + P(Physical,包括機器、設備、設施等實體世界),德國是P+C,兩國均是基於高素質勞動者、國家人力匱乏、企業高協同化、高法制化的基礎之上,而提出的策略!

  三元策略

2.六維智慧
所謂「六維智慧理論」,就是在設備聯網+遠端數據採集的基礎上,實現智慧化的生產過程管理與控制,從6個方面打造適合中國國情的智慧工廠,這6個方麵包括:  

 六維智慧
  

智慧計劃排產,是從計劃源頭上整合ERP,進行APS高級排產。

智慧生產協同,從生產準備過程上,實現物料、刀具、工裝、工藝的並行協同準備。

智慧的設備互聯互通,是CPS資訊實體系統的典型體現,實現數位化生產設備的分布式網路化通訊、程序集中管理、設備狀態的即時監控等。

智慧資源管理,包括對物料、設備、刀具、量具、夾具等生產資源,進行精益化管理、庫存智慧預警等。

智慧品質過程管控,是對影響產品品質的生產程序參數,進行即時採集、控制,確保產品品質。

智慧決策支持,是基於大數據分析的決策支持,形成管理的循環,以實現數位化、網路化、智化的高效生產模式。

4.智能工廠核心架構
工業4.0是什麼?每個人站在不同的角度,會有不同的理解,是互聯、整合(縱向、橫向、端到端)、數據、創新、服務、轉型,或是CPS、是智慧工廠、是智慧製造亦或企業目標。

工業4.0核心內容就是建一個網路、三項整合、大數據分析、八項計劃和研究兩個主題。

建一個網路(CPS)

CPS讓物理設備具有計算、通信、精確控制、遠端協調和自治等五大功能,從而實現虛擬網路世界,與現實實體世界的融合,將網路空間的高級計算能力,有效的運用於現實世界中,從而在生產製造過程中,與設計、開發、生產有關的所有數據,將透過傳感器採集,並進行分析,形成可自律操作的智慧生產系統。 
 
  
三個整合
工業4.0中的三項整合包括:橫向整合、縱向整合與端對端的整合。
  
  圖片來自工業4.0研究院

工業4.0將無處不在的傳感器、嵌入式終端系統、智慧控制系統、通信設施,經過CPS形成一個智慧網路,使人與人、人與機器、機器與機器,以及服務與服務之間能夠互聯,從而實現橫向、縱向和端對端的高度整合,整合是實現工業4.0的重點也是難點

數據處理:大數據分析
隨著資訊實體系統的推廣,智慧裝備和終端的普及,以及各種各樣傳感器的使用,將會帶來無所不在的感知,和無所不在的連接,所有的生產裝備、感知設備、聯網終端,包括生產者本身都在源源不斷地產生數據,這些數據將會滲透到企業經營、價值鏈,乃至產品的整個生命週期,是工業4.0和製造革命的基石。
  
  

總體來說,工業4.0關注的企業數據分為四類:
產品相關的數據,俗稱企業主數據;
經營數據,一般稱為交易數據
整個價值鏈上的數據,如供應商、分銷商、客戶等數據,也是屬於企業主數據管理的範疇
對企業經營分析有價值的外部數據。

智慧工廠實施解決方案
1.西門子
西門子實現虛擬生產和與現實生產環境的融合,採用創新軟體、自動化技術、驅動技術及服務。

這些能夠縮短產品上市時間、提高生產效率和靈活性。

2.蘭光創新
在對數控設備進行DNC聯網的基礎上,以圖形化高級排產為技術核心,以機床的數據自動採,集形成循環管理,建成程序編制、物料準備、刀具準備等協同製造環境。

3.元工國際
元工製造執行系統MES,是精益生產、數位化工廠、智慧工廠的支撐平台; MES和SCM基於多年積累的智配平台。

元工CPS是工業4.0的執行平台,支持多種物聯協議。

4. LG CNS
LG CNS通過AA (Advanced Analytics)解決方案, 為客戶提供從收集大數據,到實現客戶業務為止的整合服務,End-to-End解決方案。

5.艾普工華
以MOM解決方案為主體,通過艾普工華MDI系統,提供主流的數位化設計系統,與數位化管理系統的整合,與咨詢實施服務,形成的一套離散製造業數位化工廠整體解決方案。


                                                                                                                                                                                                                 


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