走進(jìn)“工業(yè)4.0”世界
文:劉滿柏2013年5月
導(dǎo)語(yǔ):走進(jìn)“工業(yè)4.0”世界
核心提示:世界規(guī)模最大的工業(yè)博覽會(huì)漢諾威工業(yè)博覽會(huì)4月7日至12日在漢諾威舉行。本次工博會(huì)的主題是“融合的工業(yè)”。工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)中構(gòu)建智能網(wǎng)絡(luò)和可持續(xù)的生產(chǎn)成為展會(huì)關(guān)注的主要話題。繼蒸汽機(jī)的發(fā)明、大規(guī)模生產(chǎn)和自動(dòng)化之后,這一趨勢(shì)被稱(chēng)為“第四次工業(yè)革命”,“工業(yè)4.0”成為展會(huì)最熱門(mén)的話題。
“工業(yè)4.0”由來(lái)
“工業(yè)4.0”一詞最早出現(xiàn)在2011年漢諾威工業(yè)博覽會(huì),德國(guó)人工智能研究中心的董事兼行政總裁,教授沃爾夫?qū)郀査固貭栭_(kāi)幕式上致辭觀眾講述如何才能成功在高工資地區(qū)實(shí)現(xiàn)全球競(jìng)爭(zhēng)。他評(píng)論說(shuō),“這意味著我們必須通過(guò)某媒介來(lái)推動(dòng)第四次工業(yè)革命,而物聯(lián)網(wǎng)正是聯(lián)接虛擬和現(xiàn)實(shí)世界之間的一座橋梁。”
他指出,在行業(yè)范式轉(zhuǎn)變過(guò)程中,創(chuàng)建自己的產(chǎn)品,控制生產(chǎn)過(guò)程,并使用嵌入式傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)有關(guān)的環(huán)境參數(shù)和生產(chǎn)等等都需要智能化。
內(nèi)容
未來(lái),“工業(yè)4.0”將首先從兩個(gè)方向展開(kāi),一是“智能工廠”,重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過(guò)程,以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn);二是“智能生產(chǎn)”,主要涉及整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動(dòng)以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用等。該計(jì)劃將特別注重吸引中小企業(yè)參與,力圖使中小企業(yè)成為新一代智能化生產(chǎn)技術(shù)的使用者和受益者,同時(shí)也成為先進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)造者和供應(yīng)者。具體如下:
1、以工業(yè)PC為基礎(chǔ)的低成本工控自動(dòng)化將成為主流;2、PLC進(jìn)入第六代——微型化、網(wǎng)絡(luò)化、PC化和開(kāi)放性;3、DCS系統(tǒng)走向測(cè)控管一體化設(shè)計(jì);4、控制系統(tǒng)向現(xiàn)場(chǎng)總線(FCS)方向發(fā)展;5、儀器儀表向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化發(fā)展;6、數(shù)控技術(shù)向智能化、開(kāi)放性、網(wǎng)絡(luò)化、信息化發(fā)展;7、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)向有線和無(wú)線相結(jié)合的方向;8、工業(yè)控制軟件向標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和開(kāi)放性方向發(fā)展。
自動(dòng)化企業(yè)行業(yè)進(jìn)展表現(xiàn)
表現(xiàn)1:德國(guó)聯(lián)邦政府
為了在新工業(yè)革命中占領(lǐng)先機(jī),德國(guó)聯(lián)盟教研部與聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)技術(shù)部正聯(lián)手推動(dòng)《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》確定的十大未來(lái)項(xiàng)目之一——“工業(yè)4.0”項(xiàng)目,支持工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域新一代關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新。項(xiàng)目由德國(guó)聯(lián)邦教研部與聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)技術(shù)部聯(lián)手資助,聯(lián)盟政府投入達(dá)2億歐元。
在《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》的計(jì)劃行動(dòng)中,德國(guó)聯(lián)盟政府為未來(lái)項(xiàng)目“工業(yè)4.0”設(shè)立了雄心勃勃的目標(biāo):德國(guó)要成為現(xiàn)今工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)(即網(wǎng)絡(luò)物理融合式生產(chǎn)系統(tǒng))的供應(yīng)國(guó)和主導(dǎo)市場(chǎng)。“工業(yè)4.0”項(xiàng)目的概念描述了由集中式控制向分散式增強(qiáng)型控制的基本模式轉(zhuǎn)變,目標(biāo)是建立一個(gè)高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。在這種模式中,傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失,并會(huì)產(chǎn)生各種新的活動(dòng)領(lǐng)域和合作形式。創(chuàng)造新價(jià)值的過(guò)程正在發(fā)生改變,產(chǎn)業(yè)鏈分工將被重組。
表現(xiàn)2:西門(mén)子
西門(mén)子工業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域首席執(zhí)行官魯思沃博士(Prof.Siegfried Russwurm)在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上發(fā)言時(shí)說(shuō):“當(dāng)今的制造業(yè)和生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域的變化巨大并且快速”。他認(rèn)為要實(shí)現(xiàn)“工業(yè)4.0”雖然還有很長(zhǎng)的路要走,但今天的西門(mén)子已為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。創(chuàng)新的工業(yè)信息技術(shù)及軟件在此發(fā)揮了決定性的作用,使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)得以集成和協(xié)同,為全面優(yōu)化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程創(chuàng)造條件。
魯思沃表示:“今天,信息技術(shù)不斷突破、工業(yè)技術(shù)日益融合等越來(lái)越成為趨勢(shì)。但是,若干年后我們?cè)倩剡^(guò)頭來(lái)看今天,基于信息技術(shù)下的人、產(chǎn)品與機(jī)器之間的互動(dòng),將是一場(chǎng)真正的工業(yè)革命。”
目前,西門(mén)子工業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域的軟件開(kāi)發(fā)人員共有7500人。為了實(shí)現(xiàn)虛擬和現(xiàn)實(shí)的開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)之間的相互融合,自2007 年以來(lái),我們已投資40多億歐元進(jìn)行了多項(xiàng)戰(zhàn)略并購(gòu),以加強(qiáng)我們?cè)诠I(yè)信息技術(shù)和工業(yè)軟件方面的能力”,魯思沃介紹說(shuō)。就在最近,西門(mén)子通過(guò)并購(gòu)比利時(shí)LMS公司,一家專(zhuān)業(yè)機(jī)電系統(tǒng)測(cè)試與仿真公司,進(jìn)一步強(qiáng)化了其軟件產(chǎn)品線。這樣,西門(mén)子的客戶(hù)將來(lái)即可以使用統(tǒng)一的集成數(shù)據(jù)庫(kù),來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品的仿真、測(cè)試、優(yōu)化以及生產(chǎn)。
表現(xiàn)3:德國(guó)人工智能研究中心
德國(guó)人工智能研究中心的展臺(tái)演示了一套小手電筒的組裝和外形加印文字生產(chǎn)模型。該中心智能工廠系統(tǒng)的研究員馬提亞斯·羅斯基爾打開(kāi)一個(gè)手電筒的外殼,記者看到里面粘貼了一個(gè)電子標(biāo)簽。他說(shuō):“產(chǎn)品的生產(chǎn)任務(wù)和有關(guān)信息都被記錄在電子標(biāo)簽中,通過(guò)這個(gè)標(biāo)簽,這個(gè)組件可以告訴系統(tǒng)它所需的處理過(guò)程,比如需要安裝哪個(gè)組件,被刻上什么樣的文字圖案等。”
生產(chǎn)設(shè)備下方的是程序控制存儲(chǔ)器。羅斯基爾說(shuō),以前生產(chǎn)過(guò)程是由每個(gè)單獨(dú)的程序控制存儲(chǔ)器控制的,現(xiàn)在他們通過(guò)接口把這些設(shè)備聯(lián)系起來(lái),從中央電腦通過(guò)聯(lián)網(wǎng)控制生產(chǎn)過(guò)程。這樣一來(lái),在更換生產(chǎn)任務(wù)時(shí),省去了復(fù)雜的程序更改過(guò)程,控制更加簡(jiǎn)化,省時(shí)省力。
表現(xiàn)4:菲尼克斯
在菲尼克斯電氣展臺(tái),一個(gè)戴著安全帽的“機(jī)器人”不時(shí)向參觀者搖頭擺尾,擠眉弄眼,十分討人喜愛(ài)。工作一會(huì)兒后,它又躺下來(lái)休息,閉上眼睛“睡著”了。這是該公司最新研發(fā)的節(jié)能生產(chǎn)系統(tǒng)。公司市場(chǎng)與發(fā)展部經(jīng)理羅蘭德·本特說(shuō),以往大工廠為了保證生產(chǎn),即使在閑置時(shí)大型設(shè)備也要一直保持運(yùn)轉(zhuǎn),現(xiàn)在通過(guò)信息技術(shù)與硬件軟件的結(jié)合,公司可以實(shí)現(xiàn)讓閑置的設(shè)備休息,并在下一個(gè)任務(wù)來(lái)臨前及時(shí)重新啟動(dòng)。通過(guò)這一技術(shù),可以使整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程節(jié)能15%。
思考與觀察:
“工業(yè)4.0”是工業(yè)生產(chǎn)的一種全新思路,以前人們必須在生產(chǎn)前制定好生產(chǎn)程序,改變一個(gè)生產(chǎn)任務(wù)十分耗時(shí)費(fèi)力。在新的系統(tǒng)中,產(chǎn)品的組件直接與生產(chǎn)系統(tǒng)溝通,發(fā)出接下來(lái)所需生產(chǎn)過(guò)程的指令。“4.0”時(shí)代的工業(yè)將改變整個(gè)生產(chǎn)技術(shù)的使用,整個(gè)系統(tǒng)將更加智能,聯(lián)網(wǎng)更加緊密,不同組件之間可以相互溝通,工作更快、作出反應(yīng)更加迅速。當(dāng)然,在智能網(wǎng)絡(luò)中,網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)安全也格外受到重視。留給企業(yè)的是,企業(yè)該如何適應(yīng)“4.0”發(fā)展,獲得更好市場(chǎng)機(jī)會(huì)。
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