2022年6月22日 星期三

· 智慧製造與智慧產業背景

 
工業 4.0，智慧工廠物聯網解決方案

 


I-SCOOP


智慧製造被定義為完全整合的協作製造系統，能夠即時響應以滿足智慧工廠、供應網路和客戶需求中，不斷變化的需求和條件。

智慧工業是工業 4.0 或第四次工業革命中的工業轉型的代名詞，智慧製造事實上契合其中。

也稱為工業 4.0 或工業物聯網，智慧製造使製造商能夠最大限度地利用現有生產能力的產量，並開發在數位經濟(IDC)中競爭所必需的下一代生產能力

工業、製造企業、製造企業和製造流程都在全面轉型。

這主要是由於自動化程度的提高、數位化轉型、數位和實體環境的橋接（由物聯網 IoT 實現）、不斷發展的工業和 製造技術 （如增材製造）、數據/分析的密集使用（隨著雲和智慧向邊緣的轉變）、工業和製造業的挑戰、人類、經濟和社會的演變和需求，以及資訊技術和營運技術（IT 和 OT）的整合。

製造業

在此頁面上，我們將了解行業和製造業務、製造流程和製造技術中，各種演變和轉型的背景。 

我們還著眼於工業和製造公司，在今天和不久的將來是如何運作的，概述了影響工業市場和製造業的技術，並為我們帶來了我們通常所說的智慧工業和智慧製造。

整個頁面都提到並解釋了，不同的技術術語和演變。將特別關注上述物聯網和大數據分析的使用、工業網路或工業 4.0 和第四次工業革命、增材製造等新製造工藝、工業的未來，以及工業物聯網等幾種新技術，以及什麼他們的意思。但是，在此之前，我們先了解一下智慧工業和智慧製造的本質。

智慧製造是在連續循環中利用技術和數據，來連接產品開發、設計、製造、供應鏈和售後活動，以增加收入和改善製造成果的實踐（Prashant Kelker，ISG）

智慧工業與智慧製造的異同

當人們談論智慧工業和智慧製造時，他們通常指的是完全相同的東西。當他們談到智慧製造時，他們通常指的是智慧工廠。

但是，這是不正確的。因此，在解釋什麼是智慧工業、工業 4.0、智慧製造等以及我們在這裡關注哪些行業之前，先簡要說明一下這些差異。

工業和製造業的區別

正如我們將看到的，製造是製造要出售的商品。工業具有更廣泛的含義，包括經濟體和特定領域內的商品生產、相關生態系統和相關服務。

舉個例子：汽車行業包括汽車製造商，但汽車製造業不等於汽車行業。我們在這裡處理的大多數其他行業也是如此，主要涉及第一和第二產業（後者是製造業），我們的重點是製造業、採礦業、物流和供應鏈、石油和天然氣等電力行業、建築業行業等等。

智能工業與智能製造

換句話說：傳統上（儘管這是許多變化之一，並且有幾個重疊）通常與作為消費者、公民、患者等身份的個人的直接接觸較少的行業。這意味著我們不不要只看金融服務行業、零售行業或醫療保健行業等，即使他們面臨的挑戰和經歷的轉型，以及他們使用的技術也重疊。我們確實關注所謂的「重工業」和製造業。更多關於製造和智慧製造的定義如下。

智慧工業與智慧製造

因此，儘管部門、工業和製造業等術語可以互換使用，但還是有區別的。

這就是為什麼我們談論第四次工業革命，而不是第四次製造業革命。這也是我們談論智慧工廠、智慧供應鏈、智慧物流、智慧這個和智慧那個的原因。最後，這就是為什麼在工業 4.0 等術語之上，還有物流 4.0、能源 4.0、服務 4.0 等。

4.0 顯然與第四次工業革命，以及該革命的各種技術推動因素有關。但是所有的智慧（或智能）呢：從提到的智慧工業、智慧製造和智慧工廠到智慧電網、智慧建築、智慧服務、智慧工作場所、智慧行動、智慧城市、智慧供應鏈和所有其他智慧家庭和智慧辦公室等智慧產品？

工業範圍內的智慧和智慧等術語，在多個領域可以追溯到很久以前。它們已經用於「第三次工業革命」。一個例子：智慧建築系統。

最初，它們主要圍繞連接性，以及獲取和交換數據的能力，以提高自動化、分析、維護等層面的效率，以及工廠工人、合作夥伴，當然還有企業主等各種利益相關者。

如今，除此之外，「智慧」一詞幾乎自動與物聯網（在我們的工業市場和智慧工廠中成為工業物聯網）、高級分析、人工智慧和機器學習、大數據，以及所有技術相關聯。稱為第三平台，以及第四次工業革命的所有典型技術，如我們的工業 4.0 指南中所述。

它主要圍繞我們在這個互聯數據時代，擁有的額外數據來，具有非常重要的作用。然而，人的維度是不容忽視的：如果它不服務於一個目的，最重要的是許多人類目的，那麼沒有什麼是聰明的。雖然智慧工廠和智慧製造等術語在全球範圍內使用，但智慧工業更多地用於特定國家，本質上是工業 4.0 的代名詞，工業 4.0 又稱為工業網路或工業物聯網。

製造業中的物聯網

下圖顯示了工業 4.0 技術堆棧的一些典型方面，但遠不止網路安全、物聯網、大數據、雲端運算、自主機器人、增強現實、增材製造等。我們提到了人工智能和機器學習，還有虛擬實境，雖然和類比重疊有數位孿生，除了自主機器人還有協作機器人，在雲端運算之上，邊緣運算變得越來越重要等等。

第四次工業革命的一些技術 - 更多在這裡
第四次工業革命的一些技術 —— 更多在這裡

此外，已用於製造和工業市場的現有技術（例如 SCADA 系統、PLC、製造執行系統等）也在發生變化。

更多關於這些和其他工業轉型技術的資訊如下。

融合中的製造技術演進

什麼是智慧製造？製造定義和概述

嚴格意義上的製造是利用製造設備和工具、人力和製造過程的混合，製造要出售和購買的商品。

換句話說：它也可以應用於個人或小團隊製作商品的活動和工藝。儘管這種形式的手工藝仍然存在，但今天，隨著我們進入第四次工業革命，製造主要意味著工業生產和工業製造以自動化方式發生，大量技術在連接的供應鏈和價值鏈中被大規模利用。

elow)：“不斷適應客戶使用情況的互聯產品和服務將帶來可觀的增長紅利。 將這些知識整合到工程設計中至關重要，而智能製造是實現這一目標的手段。”

引用 智慧製造研究 ISG（來自以下研究的更多數據）：「不斷適應客戶使用情況的聯網產品和服務，將帶來顯著的成長紅利。將這些知識整合到工程設計中非常重要，而智慧製造是實現這一目標的手段。」

智慧製造和大規模客製化

在「智慧工廠」和「智慧供應鏈」中，對工業生產生態系統中，要求苛刻的客戶越來越多地利用「智慧」技術的眾多後果之一是，除了自先前工業革命以來存在的大規模生產之外，製造業已經進入並將繼續進入大規模客製化的時代。

正如我們所知，製造業的數位化轉型 （或工業 4.0 方法、流程和技術的工業轉型）以及大規模客製化、靈活製造、準時製造、精益製造和越來越多的自動化的可能性越來越大它與許多中介機構。

從原材料到成品的端到端鏈中的這些中間商，包括其他製造商、批發商/分銷商、零售商和最終客戶。今天，一些製造商能夠直接向消費者銷售客製化商品。這當然取決於製造的類型和商品的類型。典型的例子包括運動器材。這只是工業 4.0 為智慧製造和智慧工業提供價值的眾多方式之一。

工業 4.0 價值

智慧製造與供應鏈

製造商的生態系統由供應商、物流合作夥伴、前面提到的客戶和合作夥伴，以及其他製造商組成。

在更複雜的製造形式中，通常一家製造公司附近，有其他幾家製造公司生產更複雜的製造公司成品所需的商品。典型的例子包括汽車製造商在汽車的幾個組件上依賴他人，從汽車座椅到更多技術組件。

最先進和數位化成熟的製造商，正在開發基於數據和服務的新業務模式和收入來源，隨著所有公司成為數位化公司，製造業務的面貌發生了翻天覆地的變化。它們真正成為整個智慧供應鏈的一部分，並超越了自動化和優化目標。

智能製造——百 通的互聯工廠在行動 

智慧製造的優先事項和挑戰

在一篇關於「智慧製造」的 2022 年製造業調查的報導中，我們引用了 ISG的 Prashant Kelker （該研究負責人）的話說，「不斷適應客戶使用情況的互聯產品和服務，將帶來顯著的成長紅利。將這些知識整合到工程設計中相當重要，而智能製造是實現這一目標的手段。」

Kelker 將智慧製造描述為「在連續循環中利用技術和數據，來連接產品開發、設計、製造、供應鏈和售後活動，以增加收入和改善製造成果的實踐」。

總而言之，智慧製造作為一個概念，對於大多數組織來說仍然相對較新。例如，該研究顯示，73% 的受訪者擁有不到兩年的持續智慧製造經驗。相比之下，70% 的人表示他們在智慧製造路線圖上進展緩慢，甚至進展甚微。

然而，智慧製造在企業議程中排名靠前，69% 的受訪者表示他們的組織有專門的結構，來營運和協調智慧製造計劃。

智能製造 2022 - 優先事項、挑戰和成熟度
智慧製造 2022 – 優先事項、挑戰和成熟度

2022 年，智慧製造的首要任務是：

  • 直接節省成本（64% 的受訪者）
  • 間接成本節約（57%）
  • 客戶體驗改善（39%）

成長目標在企業優先事項列表中排名較低。其中：

  • 縮短上市時間 (34%)
  • 收入增加（29%）

根據這項研究，智慧製造計劃面臨的最大挑戰是：

  • 組織對變革的抵制（57%）
  • 將 IT 與運營技術整合 (34%)
  • 技術債務和遺留設備（30%）

73% 的製造組織擁有不到兩年的持續智慧製造經驗。相比之下，70% 的人表示他們在智慧製造路線圖上進展緩慢，甚至進展甚微。

離散製造與流程製造

通常，流程製造和離散製造之間存在區別。

儘管這是最常提到的兩種製造「形式」，但也存在其他製造形式：重複製造、流程製造等。此外，在傳統上定義了兩種不同類型的過程製造。然而，在本概述的範圍內，我們著眼於當今已知（和研究）的主要兩個：離散製造和流程製造。

離散製造與流程製造的區別

在離散製造中，我們生產幾種不同的成品，這些成品很容易辨識，並且由不同的部分組成，因此理論上可以將商品/產品還原為不同的部分，例如當它損壞並需要回收時。

示例範圍從運動器材和消費電子產品等消費品到汽車、飛機等。離散製造通常發生在按庫存或按訂單製造的過程中，而不是像在過程製造中那樣處理大批量，我們使用單獨的批量組裝商品。

在過程製造中，我們製造的產品對已使用的各種材料（通常是化學轉化）進行某種形式的加工，因此成品沒有區別，通常不能恢復到使用過的各種組件和材料，因為加工或精煉的影響。

示例範圍從軟飲料、油漆和藥物等消費品到精煉油、紡織品和化妝品。在大多數情況下，過程製造是批量生產和基於配方或基於配方的，如化學轉化、精煉或混合和處理幾種成分，原始成分無法恢復到原始狀態。

兩者之間的差異主要來自挑戰和優先事項的差異，並且主要從企業資源計劃（ ERP）、製造流程和製造業務流程的角度，來看待各種類型的製造。

然而，事實上，現代技術的使用有很多重疊之處，儘管目的不同。離散製造和流程製造本身的差異也很大，但特別是在流程製造中，我們遇到瞭如此多的行業，它們具有如此不同的優先級、工作方式和產品，以至於談論“流程工業」的演變並不是很誠實。

換句話說：人們必須更深入地研究特定的製造環境，但同時不要忘記整個製造業的許多重疊演變。

工業 4.0 演進到 2022 年

製造業務轉型和數位化轉型

製造業正在經歷多方面的巨大變化，並且與任何其他行業一樣，正在經歷數字化轉型。

當整個製造業在許多國家實現創紀錄的成長時，它就是這樣做的。與此同時，該行業被打亂了，而不僅僅是在技術方面。此外，想要引領工業 4.0 演進的地區和國家之間日益激烈的競爭，以及在反全球化加劇的地緣政治背景下的地方差異，和雄心壯志也是事實。儘管如此，該行業與其他行業一樣受到干擾。

你可以在下面有關製造業數位化轉型的報導中，閱讀有關這些挑戰的更多資訊。

製造業的數位化轉型

有關智慧工業和智慧製造的其他資源

請繼續關注更多關於產業轉型演變和關鍵技術的資訊。除了前面提到的報導之外，這裡還有一些關於這兩個主題的附加報導和一些外部資源。

更多關於智慧製造

以下是我們自己在智慧製造和智慧工廠領域的一些貢獻。

由於這是一個選擇，如果你正在尋找有關新製造工藝、工業物聯網的使用和無數技術（從感測器和物聯網堆棧的第一層到製造工廠）等主題的深入文章，請使用搜索引擎安全和人機介面。

更多關於智慧工業

這是一個列表，其中包含我們在智慧行業背景下撰寫的更多報導。由於這是一個選擇，我們邀請你使用搜索引擎來搜索全球的智慧工業和工業轉型計劃和項目等主題。請記住，智慧工業實際上與工業 4.0 和工業網路（以及某些工業物聯網）相同，後者在特定國家使用得更多。

上圖：Shutterstock –版權所有：  elenabsl – 改編的智慧工廠圖像和工業 4.0 圖像：Shutterstock –版權所有：  elenabsl – 所有其他圖像均為其各自提及的所有者的財產。 


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