如何打造工業4.0智能工廠

時間:2019-08-08 14:18:49點擊量:93 作者:楊超月

隨著2011年德國漢諾威工業博覽會提出工業4.0概念之后,全球涌起了工業4.0風潮。據悉提出工業4.0這個概念的最開始的想法只是通過網絡方式比如互聯網,物聯網等應用技術提高本國在制造業的生產水平。更是在德國工程院、協會、制造公司等不僅是各學術界更是商界的大力推動和促使下,工業4.0概念備受矚目,終于在2013年納入了德國《高技術戰略2020》的十大未來項目中。

在風潮的推動下,德國首個工業4.0標準化路線圖正式出爐,隨后德國機械及制造商協會(VDMA)等設立了“工業4.0平臺”。

“工業4.0”的三大主題

智能工廠:主要注重于機器生產設備以及網絡化分布式生產設施的實現等智能化的生產方式進行高效率,高質量的生產制造,從而最大限度減少成本的做法。簡單的說就是有機器代替人工。

智能生產:主要涉及整個工廠或者企業之間的生產物流的管理,更是利用更科學更先進的技術盡心再加工應用,比如人機互動以及3D技術等。在此項計劃中除了制造大企業之外,特別注重吸引中小企業參與,中小企業更容易成為先進工業生產技術的創造者和供應者,也是新一代智能化生產技術的使用者和受益者。

智能物流:顧名思義這個主題聚焦在物流領域,傳統的物流方式已經不在適用如今,現在主要是通過互聯網、物聯網、物流網等網絡方式進行物流資源的整合,在最大程度上發揮有物流資源供應方分配的效率,使得供求方和需求方在最短的時間內獲得服務匹配,得到物流支持。

其實對于真正的工業4.0概念它的標準依然很模糊,但是朝著工業4.0去發展總能收獲不一樣的結果。

德國的工業4.0帶來的效益,智能制造熱潮席卷神州大地,催生了中國的智能制造計劃《中國制造2025》,其中,智能工廠成為了中國智能制造的首要實踐領域。不僅備受各大企業的關注,更是得到各級政府的高度重視。

智能工廠的體系架構

業務流程管理專家August-Wilhelm Scheer教授曾為此提出智能工廠的體系架構,August-Wilhelm Scheer教授在這個架構中強調了MES系統在智能工廠建設中的樞紐作用。

1.基礎設施層:企業應建設一個具有網絡服務的工廠網絡系統,通過網絡生成生產指令并自主下達命令,讓產線信息自動采集。構造一個完全的集成化的車間聯網環境,通過網絡解決不同機器間的協議通訊,PLC、CNC、機器人、儀表等問題。

2.智能裝備層:智能裝備主要講得是智能生產設備、智能檢測設備和智能物流設備三四個部分。由機械裝備到數控裝備再到智能裝備發展,這是一個必然的過程。智能化的工具可以實現邊檢測、邊加工的程度,在最大程度上減少了人工的誤差和時間。利用工業機器人技術準確識別工件,自主進行裝配,自動避讓人,實現人機協作。金屬增材制造設備也可以自主進行產品的制造和組裝。智能物流設備方面配備有自動化立體倉庫、AGV、懸掛式輸送鏈等為智能加工單元之間的物料傳遞工具。

3.智能產線層:通過傳感器、數控系統或RFID等進行生產和裝配的同時采集質量、能耗、設備績效等數據,并在電子看板中顯示當前狀態。同時在某一臺機器或者程序發生故障時他能提供及時的智能提醒。

4.智能車間層:對整個車間進行網絡式的智能管控,應用人機界面(HMI),以及工業平板等移動終端,實現生產過程的無紙化。還可以利用VR技術打造一個VR(虛擬現實)車間環境,顯示設備的實際狀態,實現虛實融合。

5.工廠管控層:實現車間與車間之間的生產過程的監控,通過生產指揮系統實時洞察工廠的運營,可能更加合理的分配多個車間之間資源的調度。并可以通過圖像識別技術對工廠視頻監控中異常進行自動報警。

在工業4.0的戰略藍圖中,把智能生產描繪成工廠可以為單件小批量的單個客戶提供個性化生產服務,而不是只能按照固定的生產流程生產。

智能工廠是未來智能制造的關鍵組成部分,智能化生產系統及過程以及網絡化分布生產設施的實現將會是未來不可避免的過程。

智能工廠如何發展

智能工廠使各個生產步驟將實現無縫連接。機器和設備具備自我優化和自主決策的能力。從供應商到物流到產品的生命周期管理–跨越企業的各個部門緊密相連。

1.傳感器的應用

不管“工業4.0”還是“中國制造2025”,傳感器的使用都是智能化生產的關鍵組成部分,據悉傳感器正處于傳統型向新型傳感器轉型的發展階段。微型化、數字化、系統化,集成化的新型傳感器,以其技術含量高、經濟效益好、滲透能力強、市場前景廣等特點為世人矚目。還可以建立新型工業,還可能是21世紀新的經濟增長點。在智能制造的大背景下,我國傳感器行業面臨良好的發展前景,將迎來空前的市場需求。

2.工業機器人的使用

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