|
|
|
互聯(lián)網(wǎng)激活傳統(tǒng)工業(yè)智能工廠提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力國(guó)務(wù)院正式頒發(fā)《中國(guó)制造2025》規(guī)劃?！爸袊?guó)制造2025”與工業(yè)4.0強(qiáng)調(diào)的智能化信息化方向與發(fā)展戰(zhàn)略基本一致，新一輪的制造業(yè)變革逐步來臨。
智慧工廠：工業(yè)4.0核心載體，制造業(yè)升級(jí)之路。 智慧工廠，也稱數(shù)字化工廠（DF），是指以產(chǎn)品全生命周期的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境中，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行仿真、評(píng)估和優(yōu)化，并進(jìn)一步擴(kuò)展到整個(gè)產(chǎn)品生命周期的新型生產(chǎn)組織方式。數(shù)字化工廠主要解決產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品制造之間的“鴻溝”，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期中的設(shè)計(jì)，制造、裝配、物流等各個(gè)方面的功能，降低設(shè)計(jì)到生產(chǎn)制造之間的不確定性，在虛擬環(huán)境下將生產(chǎn)制造過程壓縮和提前，并得以評(píng)估與檢驗(yàn)，從而縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化的時(shí)間，并且提高產(chǎn)品的可靠性與成功率。與一般工廠相比，數(shù)字化工廠強(qiáng)調(diào)的是生產(chǎn)計(jì)劃數(shù)字化，大量使用計(jì)算機(jī)各種輔助技術(shù)，如CAD、CAM、CIM等等，相對(duì)固定，由上而下。 智慧工廠的基本設(shè)想是制造的產(chǎn)品集成有動(dòng)態(tài)數(shù)字存儲(chǔ)器、感知和通信能力，承載著整個(gè)供應(yīng)鏈和生命周期中所需的各種信息；整個(gè)生產(chǎn)價(jià)值鏈中所集成的生產(chǎn)設(shè)施能夠?qū)崿F(xiàn)自組織，以及能夠根據(jù)當(dāng)前的狀況靈活地決定生產(chǎn)過程。智慧工廠將建立“數(shù)字企業(yè)平臺(tái)”，通過開放接口將虛擬環(huán)境與基礎(chǔ)架構(gòu)融為一體，從而構(gòu)成信息物理融合系統(tǒng)(CPS)，生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)將升級(jí)為信息物理融合生產(chǎn)系統(tǒng)(cyberphysicalproductionsystem，CPPS)。 工業(yè)4.0將由集中式控制向分散式增強(qiáng)型控制基本模式轉(zhuǎn)變。在這種模式中，傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失，并會(huì)產(chǎn)生各種新的活動(dòng)領(lǐng)域和合作形式。創(chuàng)造新價(jià)值的過程正在發(fā)生改變，產(chǎn)業(yè)鏈分工將被重組，將使人類從“自動(dòng)化生產(chǎn)”進(jìn)入“智能化生產(chǎn)、綠色生產(chǎn)、都市化生產(chǎn)”。信息物理融合系統(tǒng)(CPS)是集成計(jì)算、通信與控制于一體的下一代智能系統(tǒng)，是計(jì)算進(jìn)程和物理進(jìn)程的統(tǒng)一體，包含了無處不在的環(huán)境感知、嵌入式計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)通信和網(wǎng)絡(luò)控制等系統(tǒng)工程，使物理系統(tǒng)具有計(jì)算、通信、精確控制、遠(yuǎn)程協(xié)作和自治功能。智能的網(wǎng)絡(luò)世界與物理世界融合產(chǎn)生的CPS亦稱“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”。 從中國(guó)制造到中國(guó)智造，這是工業(yè)4.0的大時(shí)代！工業(yè)流程中使用物聯(lián)網(wǎng)及其服務(wù)，從而產(chǎn)生了創(chuàng)新的工廠系統(tǒng)——智慧工廠。完全不同于傳統(tǒng)的工廠自動(dòng)化系統(tǒng)，智能工廠采用面向服務(wù)的體系架構(gòu)，具體體系架構(gòu)如上圖所示。從圖中可以看出，對(duì)應(yīng)于傳統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)，智慧工廠使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；對(duì)應(yīng)于控制級(jí)，智慧工廠采用CPPS信息物理融合生產(chǎn)系統(tǒng)；對(duì)應(yīng)的監(jiān)控管理級(jí)連接到安全可靠和可信的云網(wǎng)絡(luò)主干網(wǎng)，智慧工廠采用服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)提供的服務(wù)。 智能工廠：帶來制造業(yè)長(zhǎng)期競(jìng)爭(zhēng)力的提升。 互聯(lián)網(wǎng)激活傳統(tǒng)工業(yè)，保持制造業(yè)長(zhǎng)期競(jìng)爭(zhēng)力的必由之路：與前三次工業(yè)革命相比，我們認(rèn)為工業(yè)4.0最大的進(jìn)步在于利用互聯(lián)網(wǎng)激活了傳統(tǒng)工業(yè)過程，使工廠設(shè)備“能說話、能思考”，同時(shí)實(shí)現(xiàn)三大功能：最大程度地降低制造業(yè)對(duì)勞動(dòng)力的依賴、將流通成本降到最低、最大程度滿足用戶個(gè)性化需求。從長(zhǎng)期來看，工業(yè)4.0時(shí)代，對(duì)于智能工廠的投入將遠(yuǎn)超過一般工業(yè)，但項(xiàng)目盈利能力也將顯著提高，并且資本投入越大、斜率越陡峭，即投資的邊際回報(bào)率越高。我們認(rèn)為，無論在何種經(jīng)濟(jì)體，工業(yè)4.0都將是制造業(yè)發(fā)展不可繞開的必由之路，是未來世界制造業(yè)最大的一波“浪潮”。 我們認(rèn)為，相對(duì)于傳統(tǒng)制造組織形式，工業(yè)4.0智能工廠對(duì)于制造業(yè)長(zhǎng)期競(jìng)爭(zhēng)力提升主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：降低對(duì)勞動(dòng)力的依賴、降低倉(cāng)儲(chǔ)物流成本，以及滿足用戶個(gè)性化需求。 1）降低制造業(yè)對(duì)勞動(dòng)力的依賴：德國(guó)重視“工業(yè)4.0”的另一個(gè)原因是老齡化帶來的勞動(dòng)力不足。德國(guó)人口的老齡化程度在全球排名第二，僅次于日本，許多德國(guó)制造公司年輕員工的數(shù)量在不斷減少，已經(jīng)出現(xiàn)熟練勞動(dòng)力短缺的現(xiàn)象。且德國(guó)的人工成本非常高，一個(gè)典型制造業(yè)企業(yè)的人工成本要占到25%%u523030%%u3002對(duì)于我國(guó)來說，未來隨著人口紅利的消失，勞動(dòng)力供給減少、人工成本上升和新一代勞動(dòng)力制造業(yè)就業(yè)意愿的下降，制造業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力面臨巨大制約。而工業(yè)4.0時(shí)代高度網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化的智慧工廠，能最大程度地降低制造業(yè)對(duì)勞動(dòng)力的依賴，降低勞動(dòng)成本，大幅提升制造業(yè)長(zhǎng)期競(jìng)爭(zhēng)力。 2）降低物流成本：智能物流是工業(yè)4.0核心組成部分，是降低社會(huì)倉(cāng)儲(chǔ)物流成本的終極方案：在工業(yè)4.0的智能工廠框架中，智能物流倉(cāng)儲(chǔ)位于后端，是連接制造端和客戶端的核心環(huán)節(jié)。自動(dòng)化物流倉(cāng)儲(chǔ)是運(yùn)用軟件技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、自動(dòng)分揀技術(shù)、光導(dǎo)分揀、RFID、聲控技術(shù)等先進(jìn)的科技手段和設(shè)備對(duì)物品的進(jìn)出、庫(kù)存、分揀、包裝、配送及其信息進(jìn)行有效的計(jì)劃、執(zhí)行和控制的物流活動(dòng)。典型的物流與倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)主要包括：自動(dòng)化立體倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、自動(dòng)輸送系統(tǒng)（包括移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)AGVS）、自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)和自動(dòng)分揀系統(tǒng)，以及機(jī)器人作業(yè)系統(tǒng)的其他輔助系統(tǒng)等。相對(duì)于傳統(tǒng)的物流倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施，自動(dòng)化物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在對(duì)勞動(dòng)力成本的節(jié)約、對(duì)租金成本的節(jié)約、管理效率的提升等方面。我們估算自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)在保證同等儲(chǔ)存能力的條件下，可至少節(jié)約70%%u4EE5上的土地和80%%u4EE5上的勞動(dòng)力。自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)能夠最大程度提升倉(cāng)儲(chǔ)管理的準(zhǔn)確性，以及識(shí)別、分揀、進(jìn)出貨的處理速度，降低存貨周轉(zhuǎn)率，適應(yīng)電商、生鮮配送等現(xiàn)代快速物流的需求。 3）滿足用戶個(gè)性化需求：進(jìn)入信息時(shí)代、互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代以來，產(chǎn)品生命周期越來越短，節(jié)奏越來越快，對(duì)資源利用的要求越來越高，用戶的個(gè)性化需求快速釋放，導(dǎo)致制造業(yè)大批量生產(chǎn)的模式慢慢被摒棄，柔性化的實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)需求越來越多。正因?yàn)槿藗儗?duì)個(gè)性化需求的日益增強(qiáng)，當(dāng)條件具備時(shí)，此前為提高生產(chǎn)效率、降低產(chǎn)品成本的規(guī)?；?、復(fù)制化生產(chǎn)方式也將隨之發(fā)生改變——工業(yè)4.0時(shí)代，個(gè)性化產(chǎn)品將以高效率的批量化方式生產(chǎn)?！皞€(gè)性化”是精耕細(xì)作、靈活創(chuàng)意的代名詞，“規(guī)?；痹?jīng)意味著大批量、重復(fù)生產(chǎn)，智能制造就是讓“個(gè)性化”和“規(guī)?；边@對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中的矛盾相融合的生產(chǎn)方式，互聯(lián)網(wǎng)則能夠讓制造鏈條上的各個(gè)環(huán)節(jié)更加緊密、高效協(xié)作。 |
|
