公司新闻

雷火电子竞技平台新闻

未来已来未来的工厂解析

发表时间: 2021-10-27 01:59:27 | 作者:雷火电子竞技平台

  假定不出什么意外,10年或许20年后,我信任一切读我文章的朋友依然在这个国际活蹦乱跳,那么,你--特别那些仍在深夜昏昏欲睡还在倒班的职工,或许看着财政报表唉声叹气的老板们,您或许会不得不感兴趣---贸易战,“环保运动“,人工上涨,让本来就“钉子尖上削铁”的制作职业,落井下石,每况愈下,现在处于价值链最低端的工厂,未来如安在价值链中跳上龙门?未来咱们靠什么来逃出世天?一些什么新的技术会改动咱们的工厂?未来人还能在工厂做些什么?未来的工厂究竟是什么姿态?今日老曾(微信1638881963)带咱们一起来看看坐落瑞士日内瓦国际电工组织(IEC)带来的白皮书(有节减)---未来的工厂(未来已来,这不是科幻小说)

  未来的出产国际会是什么姿态? 人与机器怎么彼此交流? 咱们的作业能否习惯咱们的需求? 在未来的工厂中,人们将不得不承受日益杂乱的工艺,机器和部件国际。 这将需求新的操作理念来优化人机操作。灵敏的,习惯性的和智能的制作进程将成为衡量成功的规范。 为了全面了解整个价值链,“虚拟”与“实在”的结合将使工厂可以运用更少的资源更快速,更高效地出产更多产品。 企业也将可以更快地呼应商场,满意个人产品日益增加的需求。

  现在,全球许多制作工厂和出产设备正在树立体系,使其具有习惯性,彻底衔接,剖析和更高效。 这些新的制作体系引进了一场名为未来工厂(FoF)的新工业革命。 这一办法标志着以全面主动化为特征的制作业新阶段的开端,而且触及制作工厂表里的技术和现场设备。 它代表了由工业革命和数字年代引发的机械年代的交汇,在这个年代,很多的信息可以被存储,然后在瞬间从数据库中检索出来。

  未来工厂的方针是经过参加价值链一切要素的连通性实时保证一切相关信息的可用性,并供给依据需求从这些数据中推导出最佳价值链流程的才能。经过人,物和体系的彼此效果,一个动态的,实时优化和自组织(dynamic, real-me opTImized and self-organizing)的价值链将会构成。这个价值链可以是多供货商的,而且可以依据不同的商业方针进行调整,如本钱,可用性和资源耗费。

  IEC国际规范有助于进步工厂的安全性,安保性和可用性,并构成进步产品可靠性和质量的根底。 IEC为公司,职业和政府供给了一个渠道,用于会议,评论和拟定他们所需的国际规范。

  制作典范也在几个世纪内开展。图2-1显现了从工艺制作到大规模出产的开展进程,它为广泛的人们供给了各式各样的产品,然后转向专业化和多元化出产,以反映客户的个人需求 - 在更高效和高科技水平上。

  可是,处理产品需求自身并不能使制作企业具有竞赛力。应该以为,当时制作业正在阅历快速改动,这是由全球化和出产链的前期和后期阶段所驱动的,正如图2-2中的浅笑曲线所示,因为制作业已成为供给产品中最小的增值进程

  在这种状况下,也需求考虑人口改动等社会经济趋势。在制作范畴,这意味着作业场一切必要进行恰当的调整,例如,添加智能辅佐体系,使工人可以专心于发明性和增值使命,并削减惯例和压力密集型劳动力,并促进在整个工人和制作体系之间传递常识。

  重要的是要认识到公司在价值链中的方位是事务成功的柱石。有必要经过可见性,协作,归纳和速度来争夺杰出的供给链。

  在现代出发生态体系中,价值链有必要是双向的,每个环节不只支撑货品的活动,还支撑信息的活动。供给链和出产进程要跨过组织鸿沟进行优化,信息孤岛(InformaTIon silos)有必要在协作伙伴内部和协作伙伴之间被打破。

  出于这个原因,在制作业中选用恰当的IT体系至关重要。 依据老练度,这些体系经过可视化,集成和衔接以及出产体系的智能剖析,支撑整个价值链中常识和杂乱性的办理,即跨多个组织单位的出产中的悉数增值活动。

  制作业的趋势正在朝着物理和数字国际的无缝集成方向开展,以便在分布式制作根底架构中完结快速集成,反响和操控回路。

  这要求掩盖在整个产品和出产周期中分布式数据的完整性和一起性。为了保证这一点,分布式制作体系的数字化和链接构成了施行未来工厂的要害办法,例如,经过整合新式出产设备,这些设备将彼此高度互联,并将广泛组织起来,一起供给新的依据来自出产设备和产品自身的实时出产数据的决议方案支撑办法。

  跟着个性化产品需求的添加,产品生命周期越来越短。为了应对这些改动带来的要求,价值链体系需求变得更具习惯性,灵敏性和弹性,而且需求在本钱开销方面进行优化。

  IT开发及其在物流职业的开展使得在考虑物料清单(BOM)和作业分化结构(work breakdown structures ,WBS)等信息的一起,完结近乎实时的价值链方案和履行的数值模仿和优化终究产品和价值链结构,工程数据,如产品规格,产品规划模型和工艺参数,以及从客户咨询,规划作业,出产,物流,装置,运用和保护中搜集的运营数据。

  因而,制作流程,出产途径和资源办理将不再需求由人来处理,因为机器和IT体系自身将决议最佳的前进方向:价值链自我操控。 在这个进程中,需求恰当的算法,这些算法支撑通明和公正的决议方案,以确认大局最优。

  不只整个价值链有必要变得愈加灵敏,单一的出产体系也有必要习惯快速改动的客户需求。 图3-1概述了制作体系为习惯不断改动的商场环境而有必要供给的灵敏性品种。

  单个产品规格将转移到即将分发到相应设备的出产方案,作业阐明和机器装备。 在未来的工厂中,该进程经过恰当的IT界面和规划东西主动进行,该界面和规划东西集成了相关的规划和制作履行体系,并经过智能映射机制从产品装备中提取各自的设置。

  IT体系可以将人与作业场所之间的新联络带入未来的工厂。 图3-2显现了人与工厂之间联络的曩昔和未来联络的运用事例。

  而且,在曩昔的人与人之间的联络中,制作常识堆集在工厂中。因而,将取得的常识从头分配给其他工厂是困难的,因为常识堆集只能本地化,常识经历传承受到约束,然后导致公司的出产力下降。

  未来的人工联络将经过运用支撑作业时间动态组织的先进IT变得愈加灵敏,这样个人时间表将会更受尊重。因为数据存储,语义技术和作业人员兼并和剖析公司经历以及他/她自己发明新主意的经历,跨渠道常识同享将得到加强,学习周期将缩短。此外,智能机器人技术将有助于改善出产中的人体工程学,以协助处理工人的需求,并支撑他们进行负荷密集型日常作业,这将为工人供给专心于常识密集型活动的时机。

  微型工厂是支撑立异商业办法的新技术的一个比如。微型工厂是一个国际概念,其间包含与计量相结合的小型化单元或混合工艺的创立,

  资料处理和拼装以创立以全主动办法出产小型和高精度产品的才能,一起供给节约本钱和资源的优势。

  在亚洲,特别是在日本,许多微型工厂活动正在进行中,微型机电体系(MEMS),微机化机床和加工技术正在加快这种技术在电子元件出产,流体机械,修建部件出产和半导体封装中的运用。

  微型工厂的首要长处是本钱效益,灵敏的出产处理方案,易于办理出产流程,进步出产力速度和人力资源培育。

  与众包事务办法相似,服务导向(Service orientaTIon)正在进入制作范畴。服务导向适用于制作业生态体系,以进步其灵敏性,因为服务可以按需消费,然后处理了对不断改动的商场需求,更快反响。可是,万事皆服务(anything-as-a-service,XaaS)不限于产品规划和出产,就像众包相同。它或许触及整个产品生命周期,包含产品规划,制作,运用,保护和作废或收回,而且不只可以供给由其他人履行的服务,还可以经过集成物联网组件来施行。

  在进一步考虑众包,XaaS和扩展程度交融和服务化,注意力也会集在触及制作业生态体系的其他范畴,如动力和才智城市。因而,整合多种生态体系的全球渠道应该考虑彼此之间的彼此影响,并开发协同效应,然后改善朴实出产体系和出产网络方面的根底设备。

  咱们需求各种当地行动来处理未来概念工厂发生的应战。其间许多一起的主题,如进步功率和个性化出产。依据各个区域或国家的社会和工业环境,可持续性或质量等其他要害方面发挥效果。为了完结所触及的总体方针,一切主张都提议运用比如物联网,添加剂制作(3D打印)和数据剖析等技术。

  在美国,比如智能制作领导联盟(SMLC)或工业互联网联盟(IIC)等一些行动正在推广先进制作的概念,该概念依据先进新技术的整合,如物联网进入制作业,以改善出产产品和制作工艺。

  先进制作业协作伙伴(AMP)现已完结了很多的学习和作业,该委员会是向美国总统科学技术顾问委员会陈述的,他们的主张描绘了先进制作办公室(AMO)和美国各地树立的各种立异中心主张的根底。

  先进制作背面的概念一般也被称为智能制作,并专心于出产环境中的智能产品和方针,这些产品和方针支撑工厂和出产网络中的产品规划,调度,协谐和流程履行,以添加功率和使产品个性化。

  日本的电子工厂正在完结工业互联网在制作操控和数据剖析方面的先进运用,旨在优化出产力和节能。电子工厂办法有助于在新式技术的协助下使工厂真实可见,可丈量和可办理(见图3-5)。

  跟着越来越多的数据将由设备,机器,传感器和其他ICT设备发生,大数据剖析将有力气明显改动未来制作业的竞赛格局。经过工业互联网将制作操控和大数据剖析结合起来(及物联网),将为一切制作范畴带来巨大机会。

  下一代电子工厂的潜在含义十分广泛:包含传感,智能机器人,常识作业主动化,物联网,云服务,3D打印等。应对未来的商场需求并开发新的商业办法。

  工业4.0是第四次工业革命,由网络经济完结,并由无缝衔接的智能设备,技术和流程支撑。第四次工业革命的愿景是供给数字化,智能服务和互操作接口的网络物理出产体系,以支撑灵敏的网络化出产环境。智能嵌入式设备将开端无缝地协同作业,例如经过物联网,会集式工厂操控体系将让坐落涣散式智能技术,因为机器对机器通讯触及车间每个旮旯。

  工业 4.0的愿景并不局限于单一出产设备的主动化。它交融了中心功用的整合,从出产,物料收购,供给链和仓储一直到终究产品的出售,与新技术相关的跨事务流程的高度集成和可见性将进步运营功率和呼应才能,以及制作和改善产品规划才能。

  为了推进工业4.0运用,德国的VDMA,Bitkom和ZVEI等,大型公司和研讨机构,包含德国的工业协会。都在参加研讨方案。

  我国正在推进智能制作,该方案将经过兼并ICT,主动化技术和制作技术来推进一切制作事务。智能背面思维的中心,便是从传感器数据的无处不在的丈量中获取信息,以完结主动实时处理以及智能优化决议方案(即物联网)。智能制作完结了跨企业出产网络的横向集成,经过企业的设备,操控和办理层进行笔直集成,以及从产品规划到出产到出售的一切产品生命周期集成。

  智能制作的方针是进步产品立异才能,取得快速的商场反响才能,进步全国制作业的主动化,智能化,灵敏和高效的出产工艺和办法。为完结这一方针,我国拟定了“2025我国制作”战略,旨在寻求制作范畴的立异,质量和功率。

  衔接性和互操作性被界说为体系与其他体系交互的才能,不需求特别的尽力来进行集成,例如界面的定制等等。

  因为出产体系的低效集成是未来工厂的首要推进要素,因而有必要在各个层面树立互操作性:

  图4-1,在制作环境中树立互操作性时,互操等级的可视化,有必要考虑不同的集成维度:

  l 笔直整合,即沿IEC 62264 / IEC 61512界说的主动化金字塔。这包含从机器内的传感器和履行器到ERP体系的工厂内部集成。

  l 集成工程和产品/出发生命周期运用(例如IEC 62890),以便在产品和服务开发和制作环境之间完结低本钱的常识同享和同步。

  传统产业价值链由独立施行的体系组成,包含硬件体系(PLC,DCS,CNC等)和软件体系(MES,ERP,QMS等),支撑产品规划,出产方案,出产工程,出产履行和服务,其间每个都有其自己的数据格局和模型,因而难以整合。互操作性将含糊这些体系和活动之间的鸿沟。。因而,在未来的工厂中施行特定的处理方案和运用程序将不会会集在体系接口和定制上,而是专心于运用程序特定的信息拜访和作业流程的树立。

  除了衔接性和语义互操作性(semantic interoperability)外,分布式依据物联网IoT的体系的成功施行和事务价值的完结需求的不只仅是衔接和搜集设备数据的结构,它需求可以映射这些设备运用于其环境办理的事务环境。这需求经过设备的操作可见性以及各自的信息模型来支撑,将设备信息设置为运用程序特定上下文的剖析机制,例如特定的订单,产品和进程。

  为了引进和整合未来技术的先进工厂,即逐渐向分布式和物联网技术,互操作性和智能化搬迁出产体系,有必要树立恰当的(IT)体系架构,为了施行这样的架构,有必要考虑几个需求:

  l 设备办理和集成:在当时的主动化体系中,每个传感器,设备或机器都有自己的数字言语。未来工厂施行物联网处理方案的中心特征是衔接和办理车间设备。一般,这需求运转在设备或机器的组件以预界说和协调的格局发送和接纳指令,事情和其他数据以完结互操作性。

  l 持久性机制:为了防止搬迁进程中的数据丢掉,需求持久性机制来保证将信息从现有体系可靠地传输到新集成的体系,

  不只依据物联网技术的设备,机器和软件体系的灵敏和无缝集成十分重要,而且事务环境集成是完结未来工厂优化的要害。未来的工厂将得到可互操作的模型和东西的支撑,这些模型和东西可以在产品开发进程中从多个视点供给产品的一起视图 - 从特定范畴到体系级,从概念规划草图到超高保真度。相同重要的是将这些模型和信息无缝传播到出产开发建模和模仿办法的才能。

  在施行未来概念的工厂时,体系鸿沟得到了扩展,而且长途体系的接口数量也在添加。 因而,拜访点或许从外部取得潜在的要挟,这就需求恰当的IT安全和安全办法。

  为了处理体系安全规划,IEC 62443工业通讯网络 - 工业操控体系国际规范的网络和体系安全系列现已开发完结。 为了加强未来工厂的安全性,操控体系安全性的概念需求扩展,需求开发额定的安全需求,以便处理未来体系工厂或许呈现的安全问题,包含信息体系网络。

  除了安全性(Security)外,在处理意外操控体系毛病或成心的网络进犯时,工人和设备的安全也是要点重视的焦点。 到现在为止,驱动体系现已被封装在操控体系中,即外部ICT机制不可以影响制作环境中的机器和其他驱动器的行为。

  IoT这个术语曾经首要来自终端顾客范畴,该术语现已扩展到工业范畴,机器和设备也越来越智能化,衔接的,具有依据互联网技术的服务的部分或悉数功用的物品也被称为网络物理体系(cyber physical systems ,CPS),或许假如特别用于出产范畴,则称为网络物理出产体系(cyber-physical production systems ,CPPS),两者都是将成为未来工厂的中心柱石。机器到机器(M2M)通讯或集成指的是一组技术和网络,它们供给机器之间的衔接性和互操作性,以答应它们进行交互。

  物联网的其他要害组件包含云核算和雾核算等核算组件。企业有必要挑选哪些信息和处理可委派给边际的核算根底设备,哪些应托付给内部或外部处理功用。

  因而,新式的依据云的物联网处理方案和供货商不只可以集成运用程序和流程,还可以集成事物和传感器。 这些体系可以作为未来工厂和整个供给链的IT主干,特别是当体系可以完结工厂内部和工厂之间的无缝集成,并依据制作商不断改动的需求促进设备集成和核算才能的动态扩展

  内存数据库核算(In-memory database computing)有助于处理物联网大数据的应战,因为它消除了现有商业智能机制的约束,并为拟定战略性和事务性事务决议方案供给实时信息,几乎没有数据预备或分段作业并可以高速运转,可以对广泛的物联网数据进行深入剖析。因而,它供给了答复问题的才能,即对与问题相关的尽或许多的IoT数据履行剖析,没有鸿沟或约束,而且对数据量或数据类型没有约束。

  在现在的出产体系中,单元或出产线是常见的做法,单个工人或小团队运用合格的夹具在约束区域内履行各种使命。可是,这样的体系并不满意商场对灵敏性,功率和可靠性的需求,因为这些体系彻底由人力或全主动线路运转。现在支撑人类履行出产使命机器人单元正在开发。

  可是,这种协作会带来安全问题,因为触及的活动机器人的毛病或许导致丧命的损伤。此外,现在还没有触及这种人机协作的职业安全规范和法规,因而体系集成技术的立异以及新安全规范和法规的拟定都是必需的。

  精细传感器的集成和人工智能(AI)的运用使机器视觉,情境感知和智能成为或许。这发生了协作机器人,不只在特定作业区域与人类无鸿沟地进行交互,并履行清晰认义的使命,而且还猜测所需的协助需求。一方面,这将使机器人运用于曾经不或许的用例成为或许,另一方面,因为消除了车间工人的非增值活动,它将导致更高的出产力。

  这种协作的灵敏性(flexibility of collaboration)不只可以用于人机交互,还可以用于机器人体系之间的协作。先进的机器人可以运用比如M2M通讯,机器视觉和传感器等技术实时增强感官感觉,灵敏性,机动性和智能性。

  2012年,全球增材制作(AM)产品和服务商场增加29%(复合年增加率),超越20亿美元。 AM用于终究产品部件的出产持续增加。在10年的时间里,它(终究产品部件)从几乎是零到全球AM产品和服务总收入的28.3%。在直接零件出产中,AM供给多种产品和职业清单,包含消费电子产品,服装,珠宝,乐器,医疗和航空航天产品。

  除了这些技术之外,还有其他各种研讨和开发范畴或许为未来工厂供给相关处理方案,如认知机器,增强实际,可穿戴核算,外骨骼,智能资料,先进和直观的编程技术或常识办理体系。

  对新的处理方案的惊骇和抵抗的原因往往是是因为主动化和IT体系带来的功率进步,导致潜在的赋闲问题。常识和认识是战胜这些问题的要害,因为高水平的教育可以削减赋闲的危险。其实,作业岗位数量或许不会削减,相反,他们的内容和风格或许会转向愈加整合和灵敏的作业办法。这不只触及车间的出产作业,还触及PLC或机器人编程以及与工程相关的其他使命。

  除了忧虑赋闲之外,对革新的抵抗往往是因为利益相关者和决议方案者的不确认性所形成的,他们对技术布景,商业办法和所触及的利益缺少满足的了解,他们的常识和经历依然仅限于传统概念和处理方案。

  除了将新的IT技术引进到制作业之外,还有必要点评商业办法的本钱和收益,以正确点评事务立异的潜力并下降相关危险。即便未来商业办法和技术的工厂效益经过各自点评得到证明,公司的财政战略也有必要答应相关出资。在这种状况下,有必要考虑出资回报率(ROI)猜测。

  在现有的工厂中,一般会运用各种留传体系,其间存储了相关的历史数据,并经过定制的界面进行衔接,为了战胜这些问题,在向工厂引进新的办法,概念和技术的一起,恰当的搬迁战略是必要的。

  图6-1显现了各种技术和运用在不同职业的老练度和适用性,以及它们在制作职业的习惯性。从这个雷达图可以看出,特别是比如搬迁战略或体系观念施行等非技术应战仍处于前期阶段。这与在区域,国家和国际层面正在进行的未来工厂布景下的许多开展活动都侧重于技术问题的调查成果彻底符合。要害技术的选用因职业和运用事例而异。例如,增材制作被点评为对特别部件的个性化出产和制作十分有利,例如,具有杂乱几许形状的贵重或不或许运用通用制作技术制作。另一方面,增材制作业或许永久无法到达现有大规模出产的功率。相同,建模和仿真东西的老练度取决于运用范畴。它们现已被广泛用于产品开发和优化,例如在轿车和航空航天工业中,虽然近实时仿真运用有助于优化制作环境,但仍有改善的地步。

  关于比如物联网技术,M2M网络,智能机器人和依据云的AIM等其他技术,存在单一处理方案,这些处理方案在其特定运用范畴现已恰当老练。可是,有必要进一步尽力,经过战胜阻止其商场预备的问题,例如“抵抗革新”或缺少移徙战略,施行这种开展的广泛适用性。

  总而言之,可以说,职业分支以及运用环境,即在水平缓笔直制作环境层中的方位,会影响未来工厂和商场的布置预备状况。

  新的制作工艺将处理以人为中心的制作可持续性,灵敏性,立异和质量要求所带来的应战。未来的根底设备将支撑随时随地拜访信息,而无需任何特定的参数装置。出产资源将自我办理并彼此衔接(M2M),而产品将知道他们自己的出产体系。这是数字和实际国际将交融的当地。

  主张要点重视工厂(包含物联网体系等一切组件)与其他生态体系(如智能电网)之间的彼此效果,并确认答应工业设备和工厂内工业主动化体系进行通讯所需的规范与这些生态体系进行规划,商洽,办理和优化电力供给,供给物流,人力资源等相关信息以及它们之间的相关信息。

  将网络根底设备扩展到出产网络协作伙伴将有助于制作商更好地了解可以实时交给的供给链信息。 经过将出产线衔接到供货商,一切利益相关者都可以了解彼此依赖性,物料流程和流程周期时间。

  防备和防止意外体系毛病,或成心网络进犯有必要考虑体系日益彼此联络和杂乱性。出于这个原因,处理体系整个生命周期的安全问题十分重要,这触及从规划到提高和链接,以及猜测和点评未来网络体系安全的行为。

  在未来的可重构工厂中,软件将在价值链和车间的各个方面发挥首要效果。因而,创立可扩展的面向服务的体系结构十分重要,该体系结构可以习惯公司或工厂的特定需求,然后充分运用相关软件为工厂带来的一切潜在优势。

  总的来说,跟着互联网在主动化体系中对操控功用的广泛运用,可以说现在的每个工业体系都是软弱的,而且没有一个一起的安全办法。因而,认真对待安全规范的要求(即公司和个人数据保护,履行体系安全,考虑意外反响循环等)至关重要,而且要重视防备网络安全,选用习惯性,敏感性和协作性办法。

  操作员将得到与出产设备和IT体系彼此衔接的智能辅佐体系的支撑,以协助他/她做出正确的决议并履行他/她的使命。这肯定会需求工人带来新的技术,为此需求进行恰当的训练。

  关于未来体系工厂的设置,跨部门教育(cross-sectorial education)关于施行,整合和优化产品和出产周期阶段触及的一切学科中的多个组件至关重要。

  数据来历于制作周期各个阶段的各种来历。鉴于物联网和CPS发生的数据量更大,此数据的实时剖析(和反响)有助于设备的自组织和决议方案支撑。因而,主张制作机器规划师开发他们的设备以便可以直接与内部和外部供给链内的各种体系进行交流。这将使他们可以搜集有关客户,供货商,零件,东西,产品,校准和保护方案的必要信息。物联网将进一步完结制作事务的一起方针,即经过主动数据搜集替代手动数据输入。

  建模和仿真将成为整个价值链的组成部分,而不只仅是研制活动。需求将直接从操作中取得的虚拟仿真模型和数据驱动模型相结合,并为未来工厂中的一切活动供给实时仿线规范化衔接协议

  每个传感器和履行器都是物联网的参加者。 每个设备都有一个IP地址并已联网。 为了使“未来工厂”成为实际,衔接器和衔接协议组合有必要在任何设备上供给,并答应在不丢掉信息的状况下转化每个设备和衔接器的共同方言(unique dialect)。 IEC应约请业界在该范畴拟定规范化协议。