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德国“工业4.0”:推动工业生产方式新变革

来源/作者:网络(如侵权,联系删除)     发布时间:2016-01-26 11:04     浏览次数:

  德国的“工业4.0”是如何推动生产方式快速变革的,在中国应该如何借助“工业4.0”的东风让企业顺利实现生产转型,下面精益生产管理顾问师提出了一些个人见解:
  
  一、CPS系统推动智能工厂的实现
  
  在“工业4.0”时代,起核心作用的是“信息物理融合系统(Cyber-Physical System,CPS)”。CPS是一个由传感器、控制电脑、执行器和网络组合的控制系统,借用技术手段实现人的控制在时间、空间方面的延伸,本质上是人、机、物的融合,所以,也被称为人机物融合系统。
  
  目前在航空、汽车、化工生产、基础建设、能源、健康、制造、交通控制、娱乐和消费性电子产品等领域,已出现了类似于 CPS 的电子组合控制系统,但这些系统目前通常都是嵌入式系统,比较强调运算控制能力。真正的CPS则更强调实体装置和电脑网络连结。
  
  CPS包含能够独立交换信息的小型智能机械、存储系统和高效的产品设备,它们能够独立运作和互相控制。随着CPS设备融入到制造、工程、材料使用、供应链以及生命周期管理的工业工序中,智能工厂将真正实现。

德国“工业4.0”:推动工业生产方式新变革
德国“工业4.0”:推动工业生产方式新变革

  智能工厂的产品、资源及处理过程因CPS的存在,将具有非常高的实时性。相比于传统制造工业,以智能工厂为代表的未来智能制造业是一种理想的生产系统,能够智能处理产品特性、成本、物流管理、安全、时间以及可持续性等要素,为顾客提供最优化的产品制造。智能工厂的设备也将基于自动观察生产过程的CPS生产系统实现高级自动化。此外,CPS对能源、交通以及远程医疗等众多经济部门都具有非常重要的意义。
  
  二、实现高效、定制化的工业生产方式
  
  目前的数字化工厂,强调的是生产计划数字化和大量使用各种计算机辅助技术:其生产计划控制系统(CAD、CAM、CIM、PPS)、数字试验模型(PDM、DMU)、产品生命周期管理(PLM)等,总体上是一个相对固定、由上而下的生产集中控制系统。
  
  “工业4.0”强调的则是分散,降低集中控制度,增加生产设备的自主控制,再把分散的自主的智能化制造设备,通过网络紧密联接在一起,更具动态性、灵活性、开放性,从而能发掘出更多优化的可能。
  
  德国机械设备制造业联合会信息、软件和电子自动化领域负责人莱纳·格拉茨表示,“工业4.0”是工业生产的一种全新思路,以前必须在生产前制定好生产程序,改变一个生产任务十分耗时费力。4.0时代的工业将改变整个生产技术的使用,整个系统将更加智能,联网更加紧密,不同
  
  组件之间可以相互沟通,发出下一步生产指令,反应更加迅速。德国电子电气工业协会预测,“工业4.0”将使工业生产效率提高30%。
  
  在“工业4.0”时代,产品开发、生产、服务的过程可通过软件和网络交流,不再是依照几个月或者几年前的计划,而是依照最新情况灵活调整生产工艺。产品与生产设备之间实时交换信息和指示,以优化生产流程,从而制造出满足各方面条件的产品,实现工业生产规模化和定制化的融合。
  
  “工业4.0”时代的制造将是基于大数据、互联网、人,结合各种信息技术的柔性制造,迎合顾客对产品个性化、多样化、不断变化的要求。顾客不仅在订合同前,而且在下订单后、设计、加工、装配、调试阶段,都可以与工厂交流沟通,改动订单细节。
  
  对供应商而言,动态商业模式使生产和交付变得更加灵活,而且可以灵活应对生产中断和故障。“工业4.0”将会发掘出创造价值的新方法,开发出商业新模式。
  
  三、解决能源消耗问题 员工实现灵活工作
  
  在目前的工业生产模式下,工厂在不开工时也要保持立刻就能重新开工的状态,这会消耗很多能源。而如果能够根据工厂的开工情况实时调整能源供应,就能大幅削减能源消耗量。
  
  目前,很多汽车生产线在生产间歇期仍要保持运行状态,这会消耗大量能源。据统计,采用激光焊接技术的车身装配生产线在生产间歇期间消耗的能源占总体能耗的12%。该生产线一周运作五天,虽然周末不使用,但仍需保持通电,以便周末结束后可以立即恢复生产。其中,机器人、提取器、激光源及其冷却系统的能耗高达90%。
  
  “工业4.0”时代,在生产间歇期间,机器人将自动断电,如果生产间歇期较长,机器人就会进入“网络唤醒”的待机模式;提取器将利用速度可控的马达满足需求;激光源可以通过全新的系统降低能耗。采取这些措施后,将可以节约12%的总体能耗。
  
  “工业4.0”同时考虑人口结构变动和社会等因素,将设定合适的方式组织生产。智能辅助系统可以把工人从单调、程式化的工作中解放出来,使其能够将精力集中在创新和增值业务上,实现劳动力的有效利用,降低劳动力无效消耗。
  
  “工业4.0”允许高龄工人延长他们的工作生涯,使他们能够长时间保持生产力,有助于解决熟练工短缺问题;通过工厂智能化,更多的员工可以有灵活的工作时间,员工可以就近,甚至在家里上班。这为员工工作和生活找到一个更好的平衡点,使个人生活和职业发展变得更有效率。




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