智能工厂端倪初现 未来或成大趋势

时间:2019-07-22 10:53       来源: 九月新闻网

  在数字制造时代,物理世界与数字世界之间的界线已然被拆除,这为制造业勾勒了一个崭新的未来。

  在未来工厂,每个生产环节清晰可见、高度透明:信息和生产组成了一个密切相关的网络。整个车间悄然高效地运转,智能机器不仅彼此协作,还与遍布全球的员工、顾客和客户以及智能分析动态系统进行协作,它们分布在整条供应链的各个环节。

  未来的工厂即智能工厂就是代表高效率的乐园:次品、停机、浪费和等待这些问题统统不复存在。工厂经理和CIO们齐心协力,确保数据和生产、IT和制造无缝结合起来,每个机器的每次转动、每个刀具的每次切割以及全球交付链上每个部件的每次运输,都一览无遗。

  那种未来工厂绝对代表了技术和制造领域发展的最高峰,完美地整合了高科技工具和高科技员工,这与制造业在过去几个世纪漆黑一团的形象形成了鲜明对照。

  虽然这个梦想很奇异,但实际上,它比你我想象的更接近现实。

  西门子电子车间

  位于德国安贝格的西门子电子车间就是直接源于这个梦想的工厂。这个一尘不染的高科技车间占地10.8万平方英尺,堪称高效的数字奇迹,因为智能机器负责协调该公司的Simatic控制设备的生产和全球分销这个接单生产的定制流程涉及每年5万余种产品的逾16亿个部件:为了制造这家工厂的950种产品,西门子向全球250家供应商采购约1万种原材料。

  这个生产流程势必伴随不计其数的变化因素和错综复杂的供应链,远远超出了传统工厂的能力范围。就比如组织原材料流程、为诸流程确定各自顺序,或者甚至仅仅合理调度其1100名员工,以满足不断变化的工作的需要,这是任何一项技术或任何一种工具所无能为力的。

  不过据加特纳行业研究公司(GartnerIndustryResearch)早在2010年对该工厂开展的调查显示,安贝格工厂中每100万件产品中次品只有大约15件,庞大生产线的可靠性达到99%,追溯性更是高达100%。

  西门子实现这个生产奇迹的关键,以及推而广之让未来的所有智能工厂顺畅运转的秘诀,就是建立起一个紧密结合的技术网络,这些技术相互整合,共同组成一个更智能、更高效的整体。

  智能整合的技术

  西门子工业部门北美区首席执行官赫尔穆特路德维希(HelmuthLudwig)说:未来的智能制造现已呈现在眼前。

  以前,工业价值链的几个部分(包括产品设计、生产规划、生产工程、生产执行和服务)都是单独实施的。而如今,新技术把这些独立的部分整合起来,令人兴奋。路德维希表示,安贝格车间能大获成功,关键在于有机整合了三种关键性的制造技术:产品生命周期管理(PLM)、制造执行系统(MES)以及工业自动化。

  无论你生产的是现代商用飞机、节油型汽车,还是高性能高尔夫球杆,PLM、MES以及工业自动化所使用的技术都在帮助制造厂商通过提高生产力、尽量降低风险,以实现总收入的增长。路德维希解释说:通过充分利用这些系统,成功的企业得以关注一些重要方面,比如缩短创新周期,提高运营透明度,通过跨部门共享知识来提高员工个人生产力,并且通过为动态环境提高可预测性,尽量降低风险。

  西门子工业部门自动化部门总裁拉贾巴特拉(RajBatra)特别指出,制造业的未来在于,从这些技术当中找到最佳结合点,并学会将它们作为一个完整系统运用起来。真正的问题在于,确定这三项技术之间的所有结合点,那样就能获得这个整合系统的整体优势。而这推动着制造效率得到大幅提升。

  但他也表示,要做到这一点,需要制造厂商把手头的所有高科技工具汇合起来,这本身是另一个难题。

  物联网

  巴特拉说:如今大量的信息嵌入在诸多设备里面。我所说的设备是指现场设备、电机启动器、接触器以及继电器。问题在于,能不能获取这些信息,能不能进一步提高利用这些信息的效率,以便现在能实时获取之前无法获取的诊断数据、合同工健康状况或继电器运行状况等方面的信息?

  这个问题的答案就在于物联网在过去十年,这个结构松散的技术网络已慢慢渗透到我们的生活和工作中,用Zebra科技公司首席执行官安德斯古斯塔夫森(AndersGustafsson)的话说,互联设备呈现爆炸式增长。

  古斯塔夫森表示,物联网基本上给了所有这些资产(实际物件)一种数字声音或虚拟声音。这种数字声音让它们能够对外传达关于自己的一些信息。这些信息表明了它们是什么物件、它们在哪里、它们的状况和温度等信息。

  他表示,如果使用得当,这些互联设备在物理世界与数字世界之间形成了一个会合点,让软件应用(比如西门子的路德维希和巴特拉所说的网络)能够充分利用通常隐藏在历史记录或数据库中,或者完全消失于数字空间的所有信息。它们让系统能够针对现实世界的事物做出更智能、更及时的决定。

  路德维希说:正是这种着眼于未来的创新和合作,推动着如今先进制造业的发展。这完全是业界的一场根本性转变(paradigmshift):实际的制造世界与虚拟的数字制造世界相互交汇,让企业能够借助数字化手段,规划和预测产品的整个生命周期和生产设施。

  在安贝格车间,数字世界与现实世界的这种交融让产品和生产成为数字化制造流程的核心部分。正如加特纳报告中所描述的,车间里面,触摸屏人机界面(HMI)让用户可以向下钻取数据,了解各方面信息,从一段时间的业绩趋势到每条产品线,甚至每一个零部件。这样一来,不仅可以密切跟踪业绩,还可以对400多个数据自动采集点进行深入的根本原因分析。

  古斯塔夫森表示,这正是物联网的真正价值所在。这一切归结为数字声音通过为资产提供一种数字虚拟声音,向数字世界传达关于资产自身的信息,让用户能够采取更明智、更及时的决策,从而获得极强的洞察力,以深入了解生产运营和供应链。

  不过想广泛地利用这个价值,以便智能工厂在数字世界真正促进生产,并且把创新技术整合起来,让那些新的数字声音可以提高生产效率,就需要一种足够智能、足够稳健的平台承担这一重任。

  这时候,工业互联网应运而生。

  工业互联网

  因最近的一篇重磅报告《工业互联网:打破智慧与机器的边界》,通用电气公司发觉自己成了智能工厂讨论的焦点。

  报告解释,构筑工业互联网的高度互联的工业运营网络结合了两大颠覆性革命的最新成果,一方面是源自工业革命的无数机器、设施、车队和网络,另一方面是互联网革命带来的计算、信息和通信系统等方面最近取得的迅猛进展。

  结果是带来了第三波工业革命,由此打开了一片新天地,得以提升生产力、减少低效和浪费,并且改善员工的工作体验,这有望为全球经济带来10万亿美元到15万亿美元的产值。

  通用电气首席经济学家、这份报告的合著者马可安农齐亚塔(MarcoAnnunziata)说:哪怕生产力稍微得到提高,也有望在员工层面和企业层面带来显著成效。

  报告补充道:只有三个主要的数字元素(智能设备、智能系统和智能自动化)与物理机器、设施、车队和网络完全融合起来,才能感受到工业互联网的真正威力。到时候,生产力提升、成本下降以及浪费减少等好处会普遍出现在整个工业经济。

  在去年11月于旧金山召开的报告发布会上,通用电气首席执行官杰夫伊梅尔特(JeffImmelt)向工业界介绍了通用电气在工业物联网带来的未来制造业所扮演的新角色。

  他指着台上立在身边的硕大喷气发动机对观众说:现在仍是注重生产力的时代。所有工业企业(不仅仅是通用电气)不再仅仅围着大型设备而转。我们都会竭力处理好与产品相关的分析工具、数据和软件。

  他补充说:这一幕就出现在今天,而不是未来遥不可及的梦想。工业在阔步前行。

  在通用电气智能平台部门的制造软件总经理唐布希克(DonBusiek)看来,伊梅尔特的演讲和报告本身预示制造新时代已来临。如今制造业已出现了巨大转变。由于出现新技术、更智能的资产和更智能的设备,今天的先进工厂实际上已俨然变成了促进信息在整个企业顺畅流动的数据中心。他解释道:以前,如果你看一下制造业软件,会发现它们是孤立的系统;这些系统无法彼此联系;它们无法沟通,无法联络,所以工厂经理无法将本工厂的业绩与另一家工厂作一番比较。

  他继续说,工业互联网出现后,工厂突然之间能够把多家工厂的所有数据联系起来,甚至可以在手持设备上通过互联网查看这些数据,最终能够了解和比较企业下面诸工厂的业绩,并且了解和比较不同生产线上的设备工作性能。

  在我看来,这就是未来的方向,即这样一种互联世界概念:所有设备都在汇总数据,而你只管分析数据。数据经过分析后,可以根据使用者的角色,会在合适的时间提供给合适的使用者。

  那就是未来的智能工厂。布希克说。

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