構建智能工廠的關鍵要素與技術挑戰(zhàn)
發(fā)布時間：
2019-12-31
智能工廠是以工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)為基礎,利用傳感、自動化、數(shù)據(jù)傳輸、大數(shù)據(jù)分析及人工智能等技術,通過彼此信息的交換、自行組織，可使整個價值鏈中的流程實現(xiàn)互聯(lián)和自動化,實現(xiàn)工廠的辦公、供應鏈管理、廠間協(xié)調(diào)及生產(chǎn)自動化等目標,整個生產(chǎn)將變得更加高效、敏捷,人與機器可以全新的方式建立聯(lián)系。
在中國制造全面升級改造的國家大戰(zhàn)略中,智能工廠是提升工業(yè)生產(chǎn)水平,改進工業(yè)生產(chǎn)效率的必然選擇,無論是對傳統(tǒng)單一廠,還是全球化的多工廠 體系,智能工廠將是適應全球智能制造和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的必然要求。未來將致力于在其全球各地的工廠組成一一個虛擬化的 “智能工廠” : 在不同的工廠之間交換工藝信息,持續(xù)優(yōu)化生產(chǎn),并通過對產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)實時進行優(yōu)化,從而允許生產(chǎn)商自動根據(jù)客戶要求進行更改,或是對原材料供貨發(fā)生變化等作出反應,實現(xiàn)龐大的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的各種技術指標。
圖1麥肯錫2025物聯(lián)網(wǎng)價值預估報告(單位萬億美元)
麥肯錫全球研究院最新預測,到2025年智能工廠帶來的經(jīng)濟影響價值將達每年1.2萬億美元至3.7萬億美元。埃森哲聯(lián)合Frontier Economics ,預估了智能工廠和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)對中國12個產(chǎn)業(yè)的累計GDP影響,在中國當前政策和投資趨勢的助推下,未來15年,僅在制造業(yè),智能工廠和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)就可創(chuàng)造1960億美元的累計GDP增長, 如果進一步擴 大物聯(lián)網(wǎng)的影響,各行業(yè)還將創(chuàng)造出更大價值。以制造業(yè)為例,物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)造的經(jīng)濟價值將從1960億美元躍升至7360億元,增加276%。
技術革新與全新挑戰(zhàn)
智能工廠是實現(xiàn)智能制造的重要載體,主要通過構建智能化生產(chǎn)系統(tǒng)、網(wǎng)絡化分布生產(chǎn)設施,實現(xiàn)生產(chǎn)過程的智能化。智能工廠已經(jīng)具有了自主能力,可采集、分析、判斷、規(guī)劃;通過整體可視技術進行推理預測,利用仿真及多媒體技術,將實境擴增展示設計與制造過程。系統(tǒng)中各組成部分可自行組成最佳系統(tǒng)結構，具備協(xié)調(diào)、重組及擴充特性。已系統(tǒng)具備了自我學習、自行維護能力。
智能工廠代表了高度互聯(lián)和智能化的數(shù)字時代,廠的智能化通過互聯(lián)互通、數(shù)字化、大數(shù)據(jù)、智能裝備與智能供應鏈五大關鍵領域得以體現(xiàn),典型智能工廠包括生產(chǎn)設備互聯(lián)、物品識別定位、能耗自動檢測、設備狀態(tài)監(jiān)測、產(chǎn)品遠程運維、配件產(chǎn)品追溯、生產(chǎn)業(yè)績考核以及工廠環(huán)境監(jiān)測等目前存在的實際應用。目前智能工廠相比于傳統(tǒng)工業(yè)制造,具有幾個明顯的技術革新。首先是智能的感知控制,通過利用智能感知技術隨時隨地對工業(yè)數(shù)據(jù)進行采集;其次是全面的互聯(lián)互通,通過多種通信技術標準,將采集到的數(shù)據(jù)實時準確地傳遞出去;再次是深度的數(shù)據(jù)應用,利用云計算、大數(shù)據(jù)等相關技術,對數(shù)據(jù)進行建模、分析和優(yōu)化,實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的充分挖掘和利用;最后是創(chuàng)始的服務模式,利用信息管理、智能終端和平臺等技術,實現(xiàn)傳統(tǒng)工業(yè)智能化改造,提升產(chǎn)業(yè)價值、優(yōu)化服務資源和激發(fā)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。在這些技術革新的基礎上,智能工廠將會面對六大技術發(fā)展趨勢,即終端智能化,連接泛在化,計算邊緣化,網(wǎng)絡扁平化以及服務平臺化和安全提升化。由此帶來的管理變革包括設備聯(lián)接日趨多元化,數(shù)據(jù)處理向邊緣端傾斜以及企業(yè)戰(zhàn)略由產(chǎn)業(yè)個體向生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)型，企業(yè)運營由設備和資產(chǎn)向產(chǎn)品和客戶轉(zhuǎn)移。
圖2工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)引領的智能工廠運作流程示意
技術和趨勢的變革帶來了全新的挑戰(zhàn),比如缺乏統(tǒng)-的技術標準,行業(yè)規(guī)范化有待加強,再比如中國企業(yè)普遍工業(yè)信息化程度低,應用推廣有待提速,以及企業(yè)發(fā)展不均衡,成功模式較難復制等，特別的數(shù)據(jù)所有權懸而未決,數(shù)據(jù)安全問題亟待解決。因此,從國家和企業(yè)層面上來說,面對這些挑戰(zhàn),整體的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)布局標準化任務需要分階段實施,網(wǎng)絡互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)異構集成等基本技術問題需要解決,此外還需要規(guī)范資源數(shù)據(jù)的標準化封裝,構建良好的應用創(chuàng)新生態(tài)環(huán)境,此外還要構建工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的安全環(huán)境,預防控制安全問題。
智能工廠需要解決的問題及技術實現(xiàn)
圖3紛繁復雜的各類工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標準化組織
伴隨著第四次工業(yè)革命的浪潮,新-代信息技術將給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來深刻的影響。德國倡導的“工業(yè)4.0”到智能制造以及最新的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng),制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級已經(jīng)不可逆轉(zhuǎn)的大趨勢。勞動力成本_上升、原材料價格上升逼使工廠必需采用更高效的自動化解決方案,另-方面面對消費者的個性化需求在增長,廠需要建立起快速響應多樣化需求的機制。智能工廠的建立是個龐大的系統(tǒng)化工程,廣大的開發(fā)者將是參與這個龐大系統(tǒng)工程中某個部分開發(fā)的重要創(chuàng)造者,希望大家都能在2019年上海慕尼電子展上,找到適合您項目開發(fā)的技術和系統(tǒng)解決方案。