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智能制造這么火,到底怎么做?

2019-09-20 11:55 性質:轉載 作者:圖靈智能制造 來源:圖靈智能制造
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智能制造的目標是產品,而不是智能制造本身,因此,產品的智能化是企業必須考慮的首要問題之一。生產過程(包括研發、設計)中的每一個關鍵環節上的裝備,一定要智能化。當下,中國智能制造的重點...

智能制造的目標是產品,而不是智能制造本身,因此,產品的智能化是企業必須考慮的首要問題之一。生產過程(包括研發、設計)中的每一個關鍵環節上的裝備,一定要智能化。當下,中國智能制造的重點努力方向是產品和裝備的智能化問題。

01

智能制造的目標是產品

推動智能制造的目標是什么。顯然,企業追求的是產品。

企業銷售產品的時候,不是要宣傳企業的生產線有多漂亮、多現代,而是說明這個產品的價值何在。

產品是企業面向社會的表現。智能制造的目標是產品,而不是智能制造本身。因此,產品的智能化是企業必須考慮的首要問題之一。智能制造如果不能生產出智能的產品,智能制造就失去了時代的意義,企業今后被淘汰的可能性就很大。

第二個支點是裝備,生產過程中每一個關鍵環節上的裝備,一定要智能化。如果智能化實現不了,生產力和勞動效率就不能得到很大提高,便無法生產出企業想要的智能化產品。

第三個支點是企業生產過程的智能化問題。裝備智能化解決的是生產過程中“點”的智能化問題,企業只有實現生產全過程的智能化,才能實現企業全局的智能化,才能夠實現智能化效益的最大化。

02

智能產品是第一支點

任何一個企業在考慮其智能制造如何發展時,首先應該想到的是自己的產品怎么實現智能化。

產品的智能化,是通過產品中包含各種復雜程度不等的計算機系統,尤其是嵌入式系統來實現的。嵌入式系統是智能制造最重要最具有代表性的技術,而且會形成一個龐大的產業鏈。中國的嵌入式系統起步并不晚,但發展的速度比較緩慢。

產品智能化是當今計算技術發展的一個新的重大趨勢。計算技術發明的初衷是為了科學計算。后來發展為支持人類各種業務活動的信息處理和傳播,即業務計算。

現在,計算技術開始向各種產品領域滲透,提升產品的智能化水平。智能產品數以百億,甚至千億計,產品計算的覆蓋范圍可以說是無遠弗屆。因此,計算技術應用的下一個熱點,是產品計算。所有的產品都要程度不等地走向智能化。這一點,跟工業互聯網快速發展的需求有很大的關系。

現在的智能產品跟以前所謂的嵌入式系統功能需求還不完全一樣,主要功能體現在3個方面。第一個是傳感,產品需要能夠感受外部的情況變化,或者能夠整合產品內部的數據。第二個是計算,包括產品本身的操作系統,以及產品使用的各種應用系統。例如,從數據分析到高端計算——也就是人工智能。第三個是聯網,隨著全球物聯網的發展,產品可能具有霧計算、邊緣計算和云計算相聯結的功能。因此新一代的智能產品,跟以前講的嵌入式系統的概念已經大不相同。

03

智能裝備是最大難點

裝備是智能制造最大的難點。生產裝備一般都比較復雜,批量可能不大,所采用的工業軟件也往往非常復雜。這使得生產成本很高,市場很小,因此愿意或有實力從事智能裝備制造的企業并不多。而且,由于裝備的開發周期長,導致企業經營的風險很大。

另外,裝備制造的難點很大程度上是在軟裝備上面,即以工業軟件為代表的軟裝備,包括CAD/CAE這樣的軟件工具。沒有軟裝備,就不可能有“數字化、網絡化、智能化”。抽去軟件,信息化的一切成果都不復存在。工業軟件首先是一個工業產品,而且往往是高端工業產品。這是中國制造2025主要的難點,而工業界對這一點的認識,還很不充分。

04

過程智能化是奮斗目標

過程智能化最典型的代表,正是工業4.0和工業互聯網的奮斗目標。工業4.0提出,企業的信息系統要走向一體化,包括縱向一體化和橫向一體化。縱向一體化就是《三論智能制造》系列之一中提到的企業的內部網,而橫向一體化正是企業的外部網。現在,要把內部網和外部網完全整合在一起,將數據完全打通。

此外,要把整合之后的系統,打造成一個智能物理系統(Cyber-Physical-System, CPS)。在很多現代化企業里,不管內部網或外部網,都還只是一個獨立的計算機網絡或者系統,或者實現了初步的整合。如何跟企業這個物理實體融為一體,有效地運轉,是一門大學問。

05

過程智能化的實現

工業4.0或者工業互聯網的目標,不僅要把內部網、外部網連起來,而且要變成一個智能物理系統(CPS)。二者都可以通過一個“5C(五層)”結構來表述。

最下面一層是智慧的連接層,第二層是數據轉換成信息,第三層是Cyber層,是企業的云計算數據中心。在這里,需要把第二層處理所得的有效數據,與企業計算機系統中相對應的期望值做對比分析。第四層是認知層,根據對比差異,找到問題之所在及解決問題的方法。因此,這一層實際上是一個決策層。第五層是配置層,可以按照決策要求,通過計算機網絡,對人、對物、對計算機進行重新配置或更改。這樣的一個五層結構,構成了一個標準的反饋控制系統,可以對企業的控制對象,進行實時的反饋和控制。正是利用這些先進技術,工業互聯網實現了企業整個業務活動全過程的的智能控制。

根據這個思路,工業4.0和工業互聯網在2015年分別完成了系統的架構設計。工業互聯網的參考架構,可以清楚地說明系統的要素和相互之間的關系,并提供了一個開放的“工業互聯網系統設計指南”。

06

智能制造與工業物聯網

現在,國內關于工業互聯網平臺的概念討論很多。工業互聯網平臺,是一個以企業為中心的平臺,而不是說在整個工業行業建一個大的所謂“工業互聯網平臺”。

如果一定要說有一個工業和產業共用共享的平臺,那這個平臺就是全球物聯網平臺(Internet of Things, IOT),它不是為哪個工業,為哪個部門而設計的,而是面向全世界各行各業乃至個人服務的全球物聯網。

工業互聯網平臺是一個理想的過程智能化的平臺。設想非常完美,但系統非常復雜,不同產業類別的企業平臺之間的差異也很大。所以,每個企業一定要從自身的緊迫需求和實際效益出發,分步推進,絕對不能盲目跟隨,過程智能化的路途還比較遙遠。

如果把智能制造的全部資源和精力都投在工業互聯網平臺上,又把平臺理解為產業的平臺,可能就誤判了智能制造的發展方向。當務之急,還是我們的產品和裝備的智能化問題,這對當下的中國來講,是智能制造的重點努力方向。

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