智能制造背景下智慧工厂迎建设热潮

2019-02-25 13:47:49 智能制造规划

 智能化是制造业的发展方向,智能制造已成为全球各国竞争的新一轮焦点。随着智能制造时代的到来,企业生产管理和竞争格局迎来巨变,智慧工厂随之出现,并将成为制造业的新模式。

目前,德国、美国等制造业强国在构建智慧工厂的理论和实践方面已进行了大量探索。德国政府推出的《高技术战略2020》中,将工业4.0作为十大未来项目之一,并投入2亿欧元,以奠定德国在关键技术上的国际领先地位。而工业4.0项目主要面向“智慧工厂”和“智能生产”两大主题。

从概念上看,智慧工厂是现代工厂信息化发展的新阶段,也是工业互联网时代的必然产物。所谓工业互联网,是指工业系统与高级计算、分析、感应技术以及互联网连接融合应用,通过智能机器间的连接,结合软件和大数据分析,重构工业生产流程,不但能极大地提升生产效率,还能精准满足各类消费者需求。而“智慧工厂”在数字化工厂的基础上,利用工业互联网领域的相关技术和设备,加强信息管理和服务,清楚地掌握产销流程,提高生产过程的可控性,减少生产线上的人工干预,即时正确地采集生产线数据,以及合理地编排生产计划调控生产进度。

从全球来看,以“智慧工厂”为显性特征的工业互联网逐渐兴起,主要经济体都推出了意义深远的发展战略。就中国而言,工业互联网备受重视,有望在“互联网+”和“中国制造2025”两大国家级战略助力下实现快速发展。

相比制造业强国,我国目前处于工业1.0和工业2.0并存的时代,而智慧工厂是工业4.0的实践形式,因此我国智慧工厂建设还处于起步阶段。不过,智慧工厂已引起政府相关部门的高度重视。《中国制造2025》便明确指出到2020年,制造业重点领域智能化水平显著提升,试点示范项目运营成本降低30%、产品生产周期缩短30%、不良品率降低30%。到2025年,制造业重点领域全面实现智能化,试点示范项目运营成本降低50%、产品生命周期缩短50%、不良品率降低50%。

总的来说,在主要国家大力推动下,全球智慧工厂行业市场规模稳步扩张。2017年,全球智慧工厂市场规模达到了2262亿美元,同比增长了9.9%;其中,工业机器人与自动化制程设备等行业所占市场份额最大,市场规模占比约在九成左右。预计到2018年,全球智慧工厂市场规模将逼近2500亿美元。

2011-2018年全球智慧工厂市场规模(单位:亿美元,%)

智慧工厂

智慧工厂能给企业带来什么

企业进行智慧工厂升级,第一个问题便是,它能给企业带来怎样的变化(效益),能节能降本多少。“能带来哪些效益很难用一个数字量化,因为每家企业进行数字化改造的目的不同,有的是想扩充产能、有的是想提高生产效率、管理水平,还有很多其他的,由此企业的改造内容和方向也不尽相同。这也是对企业自身的一个考验,对所处行业、所处阶段有清晰认识,要清楚自己想要什么。”

可以肯定的是,从传统制造到智能制造,绝不仅仅是简单的效率提升,包括生产效率、监管效率、仓储效率以及整个生产流程均有提升,它会在DNA层面改变一家企业。

“不同企业自动化和信息化的基础不同、建设需求和目的不同,都会造成升级成本有所差异,目前来看,用移动机器人构建智慧厂内物流系统,投资回报期基本都会控制在3年内。当然,随着产业的成熟,这类新方案的回本周期会进一步缩短。”

建设智慧工厂的难点

虽然,终端企业非常关注升级后的回本问题,但费用从来都不是智慧工厂改造过程中的难题,难的是改造过程中,企业的思路转变。这是一个异常痛苦的过程。

在智慧工厂改造过程中,传统企业主要会遇到两方面问题:技术问题、结构性问题。

结构性问题:目前传统工业与互联网企业均想推进工业物联网的发展进程,但两者各有弊端。传统工业不熟悉软件开发,而好的工业应用软件恰恰是构建工业互联网的基础,这对于中小型企业是个巨大的挑战,基本是不可能完成的任务。而互联网公司则缺乏对传统工业的了解,不熟悉生产流程以及规范。在开发的软件在落地过程中容易遇到问题。目前两者如何联手合作,依旧没有一个明确的方向。

技术问题相对更多一些,传统工业的整个思考流程与工业互联网的流程存在较大差异。比如:无法适应工业的大数据、无法实现对未知的探索、无法实现专家经验的沉淀、无法实现敏捷的应用交付等等。整个问题的核心在于工厂的数字化,如何实现制度、生产流程以及每一个动作都可以被系统所管控到。

建设智慧工厂的必经之路

目前想要做好传统制造到智能制造的过渡,当务之急是将流程数字化,这是智慧工厂的必经步骤,现在我国大部分企业连数字化工厂都称不上,更不要谈智慧工厂了。

即使想完成企业数字化,对于我国大多数企业依旧是大难题。需要高层领导有足够大的魄力。首先企业需要明确自己做智慧工厂的目标,包括数字化愿景、对企业进行评估发现不足,最后做出详细规格化。然后进行:企业设计(规划)、具体执行、数字管控系统等等多个领域的融合,最终实现数据通源、虚实融合、绿能高效及智能制造。

在智慧工厂升级过程中,企业应加强信息系统建设,很多传统企业在这一方面的表现还有很大改进空间。智慧工厂底层基于强大的信息管理平台,来实现各种硬件的串联、对接。

智慧工厂从来都不是一步到位的事情,想要做好,前期需要大量的准备工作,后续也需要不断根据变化进行调整,比如现在的3C,产品迭代非常快,对它的设备以及产线布局等等,提出了很高的柔性要求,也需要根据不同阶段,进行不断的升级、替换。

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