2023年2月1日 星期三

■ 智慧工廠:它是什麼以及建構智慧工廠所需的重要解決方案

 
最智慧工廠自動化震驚世界



TECH Design



關於智慧工廠的話題已經有很多報導了。

在本報導中,我將嘗試將其簡化一點,首先簡要概述工業革命的歷史,介紹什麼是智慧工廠,然後更詳細地討論它鞥的特點、技術和解決方案。什麼是肉體(實體、硬體)和靈魂(網路、軟體)。

 

當時和現在的工業革命

要想全面瞭解什麼是智慧工廠,它的走向何方,首先要瞭解製造的歷史。

這一切都始於第一次工業革命,它在 18 世紀中葉,將機器引入工廠和農場。在過去 250 年左右的時間裡,製造業已經從手工發展到像紡紗珍妮這樣的機器,從機器的興起發展到 1908 年亨利·福特首次向公眾介紹的汽車,從新發明到數位技術,半導體、電腦和網路互聯成為可能。

直到幾十年前,第四次工業革命才帶來智慧製造技術,強調使用物聯網 (IoT) 實現自動化。

 

智慧工廠,為什麼它對你很重要

我們將簡要解釋什麼是智慧工廠,並深入挖掘其一些特徵,以及使其變得智慧所需的關鍵技術。

 

什麼是智慧工廠?

智慧工廠是採用智慧製造的生產線。智慧製造是使用工業 4.0 產生的各種技術和解決方案(如人工智慧和物聯網)來優化生產過程的製造。

透過使用智慧製造技術,智慧工廠以更少的錯誤、停機時間和人力來生產更多的商品,而傳統工廠依賴於容易出現人為錯誤,和生產延誤的手動流程。

智慧工廠的顯著特點是什麼?

智慧工廠具有以下特點:

  • 數位的。當工廠內部的事物相互「連接」(聯網)時,我們對工廠的瞭解更多。感測器和其他物聯網設備,用於收集有關設備和機器的數據。此類數據要麼儲存在本地伺服器中,要麼透過 Wi-Fi 或其他無線網路協議,傳輸到雲端以供進一步分析。這種感測器驅動的能力,有助於提高製造商對工廠中發生的事情的認識。
  • 它很聰明。當工廠能夠告訴我們更多關於自身的資訊時,我們會做出更好的決定。例如,當數位雙胞胎(實體對象的虛擬對應物)接收到有關資產性能的數據時,它將在數位世界中運行、模擬以診斷性能問題,並生成未來預測,從而為預測性維護 (PdM) 提供有價值的見解。西門子和 IBM IT 公司已經使用數位雙胞胎,來提高生產力並縮短開發週期。
  • 它是自動化的。我們以更少的人力更快地生產商品。在製造業,自動化是由機器學習、人工智慧和大數據等技術驅動的。當給出告訴我們機器的性能、能量輸出和溫度的洞察力時,製造商能夠找出模式,並制訂規則,因此如果可能發生故障,機器就會知道該做什麼,並自動採取行動以避免生產停機和延誤。

 

打造智慧工廠的關鍵技術有哪些?



工業 4.0 由物聯網、大數據、機器學習和數位孿生等技術提供支持 —— 所有這些流行語都與智慧工廠的主題相關聯。

以下是每個術語對未來工廠的含義的簡短解釋:

  • 物聯網 (IoT)。物聯網允許設備相互「交談」。當嵌入感測器、攝影機和其他設備的實體對象,連接到網路時,它們可以收集製造工廠內設備和機器的數據,對其進行分析,並使用由此產生的洞察力來優化營運。
  • 人工智慧(AI。人工智慧試圖讓機器像人類一樣「思考」。機器在消化物聯網設備收集的數據後,展示的這種智慧概念,在預測性維護 (PdM) 中發揮著重要作用。例如,支持人工智慧的系統,可以決定提前發送警報以預測故障。
  • 機器學習 (ML)。機器學習是人工智慧的一種「方法」(或應用)。它透過在數據中發現模式,來訓練機器從經驗中學習,從而使它們能夠做出預測,以預測可能的未來的決策。受過良好教育的機器,可以在檢測到可能發生的故障時自動發出警報。
  • 大數據。大數據是海量的數據。它是提供給人工智慧的資訊,讓它透過反複試驗學習,最終成長並變得更聰明。給出的數據越多,做出判斷的算法就可能變得越準確。
  • 數位孿生。數位攣生幫助人們瞭解實體事物的現在和未來。它們是汽車、建築物和機器等實體對象的數位對應物。當嵌入在這些對象中的感測器收集的數據,被映射到這些虛擬模型上時,它們可以告訴製造商這些對象在現實世界中的表現,甚至可以虛擬地運行不同場景的測試,而無需建構實體原型。
  • 機器人。機器人在日常生活中為人類提供幫助。在製造業中,機器人技術的應用包括機械臂在生產線上,承擔重複的常規任務,以及 AGV(自動導引車),幫助將重型材料,從一個地方運輸到另一個地方。機器人技術的重要性,更具體的機器人自動化,及其在智慧工廠中的作用,將在另一篇報導中討論。

簡而言之,這些數據驅動的技術是智慧工廠的支柱。當它們一起使用時,它們使機器能夠相互通信、獨立思考,並變得更智慧,從而實現更自動化和更高效的製造過程。

 

啟動智慧工廠的幾種解決方案

TECHDesign 是一棧式硬體開發平台,提供解決方案和服務,幫助你開發智慧解決方案。

為了掌握工廠的動態,這是實現工廠智慧化的第一步,我們選擇了幾個物聯網控制和監控解決方案:

利用所有這些提到的物聯網解決方案,你可以讓你的工廠高效運轉,生產更多商品,減少停機時間和錯誤。

 

工業 4.0 之後的下一步是什麼?

在本報導中,我們解釋了智慧工廠的特點、驅動它的關鍵技術,以及來自 TECHDesign 的解決方案,可以幫助你快速建構,這種在最新工業革命工業 4.0 中誕生的新型工廠模式。

第四次工業巨變之後會發生什麼?答案是工業 5.0

專注於彈性和永續性的工業 5.0

你可能已經閱讀了很多關於工業 5.0 是什麼,以及它將在未來十年為製造業帶來什麼的觀點。

所以在這裡我從不同的角度來解決它:工業 5.0 是下一次工業革命,它透過彈性和永續性等元素擴展或補充工業 4.0

什麼是彈性智慧工廠?未來,位於世界不同地區的智慧工廠,可以快速響應外部影響,例如 COVID-19 危機。透過連接所有系統及其相應的數據,智慧工廠可以自動從不同的供應中訂購,併尋找新的供應,以避免國內或全球供應鏈短缺,而不是像現在這樣作為獨立工廠獨立營運。

永續發展意味著為地球和子孫後代儘自己的一份力量。永續的智慧工廠可以透過推出更清潔、更健康的產品,來貢獻自己的一份力量。也就是說,你日常生活中的東西 —— 從個人電腦到汽車再到咖啡機 —— 可以透過回收相同產品的廢棄物,並將這些廢棄轉化為能源,同時最大限度地減少二氧化碳排放來生產。

工業 5.0 即將到來。為了保持競爭力,像你這樣的製造公司需要立即採取行動。TECHDesign 將在這裡幫助你為這樣一個有彈性、永續發展的工業時代做好準備。



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