說起智能工廠,必須從1913年美國福特啟用全廠輸送系統(tǒng)開始講起。這個項目從1907年開始萌芽,但一直到1913年才正式投入大規(guī)模生產(chǎn),全新的生產(chǎn)方式開始運作后,福特工廠生產(chǎn)一臺車的時間由12.5個工時減少為5小時50分鐘。到了1914年夏天,新的流水裝配線已能在1小時33分鐘內(nèi)完成裝配。并且,隨著流水線工程的不斷完善,福特工廠的工效紀錄每一天都在刷新,年產(chǎn)量從788輛一路飛升,到了第四年已經(jīng)達到了73萬輛。福特生產(chǎn)的汽車也許并未超越當(dāng)時的技術(shù)水平,但福特生產(chǎn)出的這套生產(chǎn)方式,標志著世界工業(yè)史上一個新時代,即大規(guī)模自動生產(chǎn)時代的來臨。經(jīng)過100多年的發(fā)展,自動化時代已經(jīng)開始步入了智能時代,近期現(xiàn)代汽車以9.21億美元收購了全球頂級機器人研發(fā)團隊波斯頓動力。波斯頓動力已經(jīng)研發(fā)出了可以媲美真人靈活移動性的機器人,這在生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)鸶罄顺,智能生產(chǎn)即將進入白熱化階段,智能工廠時代即將全面來臨。
什么是智能工廠?
曾經(jīng)的自動化工廠,在生產(chǎn)過程中,還需要大量硬件工程師的協(xié)助,需要工人24小時倒班盯生產(chǎn)線,是否會出現(xiàn)機器故障。有了智能工廠,及時的預(yù)警及糾錯功能,讓工人們更省心省力,并且在發(fā)展的過程中,智能工廠還會根據(jù)訂單需求,轉(zhuǎn)變工作模式,對電力、物力及生產(chǎn)力的利用逐漸達到峰值。智能工廠是現(xiàn)代工廠信息發(fā)展的新階段,傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)采用M2M的通信模式(Machine-to-Machine/Man),實現(xiàn)了設(shè)備與設(shè)備間的通信。而物聯(lián)網(wǎng)通過Things to Things的通信方式實現(xiàn)人、設(shè)備和系統(tǒng)三者之間的智能化、交互式無縫連接。在自動化及數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)上,智能工廠構(gòu)建了一個高效節(jié)能的、綠色環(huán)保的、環(huán)境舒適的人性化工廠。在石化、鋼鐵、機械裝備制造、汽車制造、航空航天、飛機制造等行業(yè),智能工廠得到了高度發(fā)展!吨袊圃2025》明確提出要推進制造過程智能化,在重點領(lǐng)域試點建設(shè)智能工廠/數(shù)字化車間,這必將加速智能工廠在工業(yè)行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用推廣。
智能工廠的特性
“智能工廠”的發(fā)展,是智能工業(yè)發(fā)展的新方向。但并不是所有智能工廠都能被稱為智能工廠,如何判斷這個工廠是否是智能工廠?我們可以從以下五個特性入手:
1、系統(tǒng)具有自主能力:可采集與理解外界及自身的資訊,并以之分析判及規(guī)劃自身行為。
2、整體可視技術(shù)的實踐:結(jié)合訊號處理、推理預(yù)測、彷真及多媒體技術(shù),將實境擴增展示現(xiàn)實生活中的設(shè)計與制造過程。
3、協(xié)調(diào)、重組及擴充特性:系統(tǒng)中各組承擔(dān)為可依據(jù)工作任務(wù),自行組成最佳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
4、自我學(xué)習(xí)及維護能力:透過系統(tǒng)自我學(xué)習(xí)功能,在制造過程中落實資料庫補充、更新,及自動執(zhí)行故障診斷,并具備對故障排除與維護,或通知對的系統(tǒng)執(zhí)行的能力。
5、人機共存的系統(tǒng):人機之間具備互相協(xié)調(diào)合作關(guān)系,各自在不同層次之間相輔相成。
智能工廠的優(yōu)勢
據(jù)中國安全技術(shù)防范行業(yè)協(xié)會了解,智能工廠的建立不僅有利于提高資產(chǎn)效率、生產(chǎn)質(zhì)量,降低企業(yè)成本,還能營造更更安全的生產(chǎn)過程,保持生產(chǎn)的可持續(xù)性等好處。這主要表現(xiàn)在以下五個方面:
1、資產(chǎn)效率
智能工廠的每個方面都會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù),通過持續(xù)分析,可以發(fā)現(xiàn)可能需要某種糾正優(yōu)化的資產(chǎn)性能問題。這種糾正功能智能工廠與傳統(tǒng)自動化工廠出現(xiàn)明顯差異,自動化工廠如果沒有人員干預(yù),會一直向前沖,向更高的產(chǎn)能,更多的產(chǎn)品進軍,而智能工廠會根據(jù)實際需求,調(diào)整機器的工作時間,這就像為一群士兵安排了一位將軍。
2、質(zhì)量
智能工廠特有的自我優(yōu)化可以更快地預(yù)測和檢測質(zhì)量缺陷趨勢,并有助于識別質(zhì)量差的人為、機器或環(huán)境因素。更優(yōu)化的質(zhì)量流程可以使產(chǎn)品質(zhì)量更高,缺陷和召回更少。工廠內(nèi)配備電子看板顯示生產(chǎn)的實時動態(tài),同時,操作人員可遠程參與生產(chǎn)過程的修正或指揮。
3、更低的費用
傳統(tǒng)上,優(yōu)化流程可以帶來更好的成本效益——具有更可預(yù)測的庫存需求,更有效的招聘和人員配置決策,以及減少流程。更高質(zhì)量的流程還可能意味著對供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的綜合視圖,以及對采購需求的快速,無延遲響應(yīng),從而進一步降低成本。
4、安全和可持續(xù)性
智能工廠還可以為勞動保健和環(huán)境可持續(xù)性帶來真正的好處。更大的流程自主性可以減少人為錯誤的可能性,包括造成傷害的事故。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)設(shè)備間高效的信息互聯(lián),數(shù)字工廠向“物聯(lián)工廠”升級,操作人員可實現(xiàn)獲取生產(chǎn)設(shè)備、物料、成品燈相互間的動態(tài)生產(chǎn)數(shù)據(jù),滿足工廠24小時監(jiān)測需求。智能工廠的相對自給自足可能會取代某些需要重復(fù)和疲勞活動的角色。
5、對制造工藝的改進
基于龐大數(shù)據(jù)庫,智能工廠可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘與分析,使工廠具備自我學(xué)習(xí)能力,并在此基礎(chǔ)上完成能源消耗的優(yōu)化、生產(chǎn)決策的自動判斷等任務(wù)。
以服裝廠為例,中國縫紉機械協(xié)會聲稱,在自動化工廠之上引入TIMS智云1.0智能生產(chǎn)管理系統(tǒng),可以整體提高20%的生產(chǎn)效率,降低30%的次品率,節(jié)省工時人均8-10天,非正常停機時間縮短80%,大大提高了利潤率。
當(dāng)然智能工廠也會面臨很多問題,最大的問題就是結(jié)構(gòu)性問題和技術(shù)性問題。
目前傳統(tǒng)工業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)均想推進工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展進程,但兩者各有弊端:傳統(tǒng)工業(yè)不熟悉軟件開發(fā),互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)缺乏對工藝的了解,不熟悉生產(chǎn)流程及規(guī)范,如何讓兩者快速聯(lián)手,進軍智能工廠,是當(dāng)務(wù)之急。技術(shù)性問題則更難一些,傳統(tǒng)工業(yè)的思考流程與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)存在較大差異。如何實現(xiàn)制度、生產(chǎn)流程以及每一個動作都可以被系統(tǒng)所管控到,需要工廠將大量數(shù)據(jù)上傳到系統(tǒng)中。而傳統(tǒng)工業(yè)特別是一些中小型企業(yè),數(shù)字化進程緩慢,或者根本沒有數(shù)據(jù)支持,讓智能化系統(tǒng)無從下手。
智能工廠市場規(guī)模及發(fā)展趨勢
智能工廠是現(xiàn)代工業(yè)、制造業(yè)的大勢所趨,是目前實現(xiàn)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的高級優(yōu)化路徑。根據(jù)當(dāng)前各行各業(yè)建設(shè)智能工廠的熱情及擴張速度,預(yù)計未來幾年,中國智能工廠行業(yè)仍然將保持10%以上的年均增速,到2022年,中國智能工廠行業(yè)市場規(guī)模將有望突破1萬億。智能工廠將大量運用機器人,這從現(xiàn)代汽車收購波斯頓動力可見一斑,在智能工廠中,機器人帶來的自動化和智能化將轉(zhuǎn)化為更智能化的人機協(xié)同。在技術(shù)層面,智能工廠也可以建立與導(dǎo)入云端,并進行云端運算與大數(shù)據(jù)分析,例如:CPS技術(shù)可進行編程、記憶與儲存能力,并結(jié)合感測器和通訊技術(shù),嵌入CPS的實體設(shè)備,連接到網(wǎng)絡(luò),可讓實體設(shè)備同時兼具通訊、精準控制、遠程協(xié)同與自主反應(yīng)運作。
工廠智能化解決方案
隨著生產(chǎn)設(shè)備的逐漸增多、生產(chǎn)過程日益復(fù)雜、人力成本快速上升以及系統(tǒng)管理的要求越來越高等因素,通過智能化手段進行設(shè)備的控制管理成為數(shù)字化工廠發(fā)展的主要趨勢。智能工廠包含工廠運營管理的五個方面——制造資源控制、現(xiàn)場運行監(jiān)管、物流過程管控、生產(chǎn)執(zhí)行跟蹤、質(zhì)量工作監(jiān)督。
針對這五大方面的難題,許多企業(yè)推出了解決方案。如北京眾馳,北京眾馳是一家具備MED、EPC項目總包資質(zhì)的科技公司,具有多例MED(機械化、電氣化、數(shù)字化)標桿項目案例,同時為制造企業(yè)提供智能工廠規(guī)劃與建設(shè)、智能制造項目設(shè)計與實施、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)及工業(yè)云部署等數(shù)字化解決方案。
公司目前擁有100余名員工,研發(fā)人員占比約60%,有多名20年以上從業(yè)經(jīng)驗專家。公司全力打造中小企業(yè)信息化管理平臺,自主產(chǎn)品有WMS、MES、QMS等,代理產(chǎn)品有華天PLM、西門子PLM/MOM等,同時也是眾多一線品牌如西門子、ABB、施耐德等的一級代理商,服務(wù)客戶涉及鋼鐵、冶金、石油、化工、水處理、電力、建筑和食品飲料等多個行業(yè)。北京眾馳致力于企業(yè)數(shù)字化方案提供與實施,結(jié)合行業(yè)知識圖譜,輸出可量化的企業(yè)運營優(yōu)化建議和方案,賦能行業(yè)新制造藍圖。