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智能制造系統解決方案和智能工廠未來方向

2017-08-11 10:08中國投資咨詢網 A-A+

  當前,我國大多數企業、行業智能制造系統都還處于局部應用階段,只有少數大企業單項業務信息技術覆蓋面較高,關鍵業務環節應用系統之間實現了一定的協同和集成。從制造企業生產力水平來看,大量企業處于工業2.0要補課,有些企業處于工業3.0待普及,有個別企業處于工業4.0要示范。

  智能制造系統解決方案發展趨勢

  據行業專業人士分析,今后國內智能制造系統解決方案將面臨三大發展趨勢。

  第一大趨勢:智能制造是一項系統性工程,系統解決方案領域的合作將更加活躍。

  智能制造發展具有復雜性、系統性,涉及設計、生產、物流、銷售、服務等產品全生命周期,涉及執行設備層、控制層、管理層、企業層、云服務層、網絡層等企業系統架構,需要實現橫向集成、縱向集成和端到端集成。限于資金投入不足、技術研發周期較長以及工藝壁壘等因素,單個系統解決方案商很難滿足各個細分行業的智能制造發展需要,企業間將不斷加強協同創新,以強化智能制造系統解決方案供應能力。

  第二大趨勢:智能制造系統架構將進一步完善,工業軟件領域的集成與發展將成為重點。

  從企業系統架構來看,國內目前還沒有出現能夠打通整個架構體系的智能制造解決方案商,但隨著技術水平的不斷進步,系統解決方案提供商將不斷完善架構體系。智能制造系統解決方案主要依托于軟硬件產品及系統,實現制造要素和資源的相互識別、實時交互、信息集成。從硬件層面來看,基于成本大幅降低的現實需要,硬件中通用性強的部分將日趨模塊化、標準化發展。

  從軟件層面來看,工業軟件存在于智能制造的每個角落,智能制造解決方案將更加倚重于與硬件層關系密切的軟件部分(SFC、MES、ERP、PLM)的集成與發展,其中MES是軟件層中最核心部分。

  我國智能工廠發展趨勢分析

  當前,智能制造熱度高企,石化、鋼鐵、機械裝備制造、汽車制造、航空航天、飛機制造等行業紛紛開始探索建設智能工廠。《中國制造2025》明確提出要推進 制造過程智能化,在重點領域試點建設智能工廠/數字化車間,這必將加速智能工廠在工業行業領域的應用推廣。預計未來3-5年,全國將涌現出一批智能工廠。

  智能工廠的內涵及建設重點

  智能工廠是實現智能制造的重要載體,主要通過構建智能化生產系統、網絡化分布生產設施,實現生產過程的智能化。企業基于CPS和工業互聯網構建的智能工廠原型,主要包括物理層、信息層、大數據層、工業云層、決策層。其中,物理層包含工廠內不同層級的硬件設備,從最小的嵌入設備和基礎元器件開始,到感知設備、制造設備、制造單元和生產線,相互間均實現互聯互通。以此為基礎,構建了一個“可測可控、可產可管”的縱向集成環境。

  信息層涵蓋企業經營業務各個環節,包含研發設計、生產制造、營銷服務、物流配送等各類經營管理活動,以及由此產生的眾創、個性化定制、電子商務、可視追蹤等相關業務。在此基礎上,形成了企業內部價值鏈的橫向集成環境,實現數據和信息的流通和交換。

  縱向集成和橫向集成均以CPS和工業互聯網為基礎,產品、設備、制造單元、生產線、車間、工廠等制造系統的互聯互通,及其與企業不同環節業務的集成統一,則是通過數據應用和工業云服務實現,并在決策層基于產品、服務、設備管理支撐企業最高決策。這些共同構建了一個智能工廠完整的價值網絡體系,為用戶提供端到端的解決方案。

  由于產品制造工藝過程的明顯差異,離散制造業和流程制造業在智能工廠建設的重點內容有所不同。

  對于離散制造業而言,產品往往由多個零部件經過一系列不連續的工序裝配而成,其過程包含很多變化和不確定因素,在一定程度上增加了離散型制造生產組織的難度和配套復雜性。企業常常按照主要的工藝流程安排生產設備的位置,以使物料的傳輸距離最小。

  面向訂單的離散型制造企業具有多品種、小批量的特點,其工藝路線和設備的使用較靈活,因此,離散制造型企業更加重視生產的柔性,其智能工廠建設的重點是智能制造生產線。