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数智化转型如何帮助制造业到达智能制造的彼岸?

数字化转型网灯塔制造专题

数字化转型网灯塔智造专题活动将涵盖灯塔工厂、黑灯工厂、未来工厂、智能工厂等,从设计规划到落地实践的全流程。并融合人工智能、数字化转型、智能制造、机器人与自动化等技术与理念,帮助中国制造业企业打通客户订单到生产的全流程,实现世界一流灯塔标杆。

机械制造的曙光始于十八世纪末的第一次工业革命期间,当时还是以水和蒸汽为动力。在经历了漫长的两个世纪之后,电力的使用让第二次工业革命得以大规模生产装配线和劳动分工。1970年前后,技术的飞速发展又催生了第三次工业革命,计算机和信息技术使一些工业流程实现了自动化,并带来了更复杂的通信技术。

当前,第四次工业革命(即工业4.0)的技术——互联机器人、3D打印、云计算、人工智能(AI)和物联网(IoT)——使智能制造成为可能,并极大地加速了创新的发展。那么,数字化技术又将如何在第四次工业革命中,帮助制造业转向智能制造的彼岸呢?

一、智能制造的前景

德勤公司的副总裁兼美国工业产品和建筑领域负责人Paul Wellener曾对智能制造做出了这样的阐释:从工厂车间到企业业务的方方面面,对所有的制造活动广泛地实施数字化的制造模式便是智能制造。这其中包括了产品设计、供应链、生产、分销和销售。

智能制造利用了工业4.0的技术,其特点是互联的信息物理融合系统,如智能机器人和能够自我诊断并就出现故障的可能性发出警告的机器。物联网的普及带来了功能更为强大且安装有智能传感器的设备和机器,这些传感器可将设备和机器的使用数据流源源不断地上传到云端进行分析。

对制造企业来说,采用智能制造可以帮助简化流程、提高生产率、保持竞争力。对于国内企业来说,智能制造是制造强国建设的主攻方向,是新时代新征程加快发展新质生产力、推进新型工业化的战略性、引领性任务。因此,概括来说,智能制造是制造业与新一代信息技术深度融合的产物,是制造业转型升级的关键路径。加快智能制造发展不仅是提升制造业竞争力的必然选择,更是实现经济高质量发展的必由之路。

二、智能制造的基础

智能制造在长期实践演化的过程当中形成三种基本范式:数字化制造、数字化网络化制造、数字化网络化智能化制造——新一代智能制造。数字化转型网www.szhzxw.cn

智能制造的发展要经历三个阶段性,这三个发展阶段不是截然分离的,后一个阶段对前一个阶段有继承性,前一个阶段在后一个阶段会继续演进,智能制造的发展又有相容性。

目前,智能制造正在全球范围内全面推进,总体上已处于数字化制造普及、网络化制造推广、智能化制造示范阶段。

智能制造系统架构有⽣命周期、系统层级和智能特征等3个维度。对智能制造所涉及的要素、装备、活动等内容进⾏描述,主要⽤于明确智能制造的标准化对象和范围。

其中,⽣命周期涵盖从产品原型研发到产品回收再制造的各个阶段,包括设计、⽣产、物流、销售、服务等⼀系列相互联系的价值创造活动。⽣命周期的各项活动可进⾏迭代优化,具有可持续性发展等特点,不同⾏业的⽣命周期构成和时间顺序不尽相同。系统层级是指与企业⽣产活动相关的组织结构的层级划分,包括设备层、单 元层、⻋间层、企业层和协同层。智能特征是指制造活动具有的⾃感知、⾃决策、⾃执⾏、⾃学习、⾃适应之类功能的表征,包括资源要素、互联互通、融合共享、系统集成和新兴业态等5层智能化要求。数字化转型网www.szhzxw.cn

从支撑系统角度来讲,核心要素可以分为硬件层、软件与平台层、数据与智能层、网络与安全层。

硬件层包含了如工业机器人、数控机床、传感器等在内的智能装备,具备自主感知与执行能力。还包括通过传感器和RFID实现设备互联与数据采集的物联网设备。

软件与平台层则包括了MES(制造执行系统)、ERP(企业资源计划)、PLM(产品生命周期管理)等工业软件,实现生产流程优化。还包括了工业互联网平台。工业互联网的核心是通过工业互联网平台把原料、设备、生产线、工厂、工程师、供应商、产品和客户等工业全要素紧密地连接和融合起来,形成跨设备、跨系统、跨企业、跨区域、跨行业的互联互通,从而提高整体效率。

数据与智能层包含大数据分析和人工智能。大数据分析用于挖掘生产数据中的规律,用于预测性维护(如医药行业的设备故障预测)。通过在工业生产和制造过程中应用A 大模型,可以实现更加智能化和灵活化的生产模式。这些大模型可以通过学习和分析大量数据,提高生产效率、优化生产流程,并且在预测性维护、质量控制等方面发挥重要作用。数字化转型网www.szhzxw.cn

网络与安全层包括5G与边缘计算和网络安全机制。5G技术使得无线技术应用于现场设备实时控制、远程维护及操控、工业高清图像处理等工业应用新领域成为可能,同时也为未来柔性产线、柔性车间奠定了基础。网络安全机制包括数据加密、访问控制策略,应对智能制造系统日益扩大的攻击面。

三、智能制造的延伸

作为⼀个复杂庞⼤的体系⼯程,智能制造⼀般是围绕企业业务运⾏展开,并且涵盖了多个环节和领域。从产业链构成来看,智能制造产业链上游包括基础硬件和⽀撑技术;中游包括智能制造装备、⼯业软件以及智能制造系统集成服务和解决⽅案;下游则是智能制造具体的应⽤场景及⾏业应⽤。

智能制造产业链的上游,主要包括基础硬件与关键技术⽀撑两个部分。基础硬件是智能制造系统的基本组成单元,负责数据的采集、传输和控制,主要包括芯⽚、传感器、控制器、 伺服系统、智能仪器仪表、通信设备等。⽀撑技术能够为智能制造提供强⼤的计算和数据处理能⼒,以及智能化的决策⽀持,主要包括5G、云计算、⼤数据、物联⽹、⼈⼯智能等。

智能制造产业的中游,主要包括智能制造装备、⼯业软件和系统集成服务。其中系统集成服务主要⾯向终端⽤⼾及市场应⽤,通过将包括智能制造装备、⼯业软件在内的各种技术、设备和软件进⾏有效整合,为企业设计定制化、个性化解决⽅案,以满⾜企业不同层⾯的 ⽣产和管理需求,最终实现⾼效协同和智能化⽣产。数字化转型网www.szhzxw.cn

智能制造产业的下游,主要是将制造技术和信息技术相结合,形成新的智能化、信息化和⼯业化产业体系。下游的应⽤场景较为丰富,典型的场景如智慧⼯⼚、智慧供应链等。

还有一种划分,将智能制造产业链划分为感知层、网络层、执行层、应用层。感知层主要包括MCU芯片、智能传感器、智能控制器、激光雷达、RFID、机器视觉等;网络层主要实现信息传输与处理,主要包括5G、云计算、大数据、工业物联网、人工智能、工业软件等技术领域和管理软件;执行层主要为智能制造终端集成产品,包括工业机器人、数控机床、3D打印设备、智能传感与控制装备、智能仓储与物流装备、智能专用装备等;应用层主要是通过各种自动化生产线集成后形成的智能车间、智能工厂,在汽车、3C电子、医药制造等领域得到广泛应用。

中国智能制造市场规模在过去十年中呈现高速增长态势,已成为全球制造业数字化转型的核心引擎。随着5G+、人工智能等新技术的不断应用,智能制造将进一步提升制造业的效率和灵活性,助力全球产业链的重构与升级。

数字化转型网灯塔智造专题

数字化转型网灯塔智造专题活动将涵盖灯塔工厂、黑灯工厂、未来工厂、智能工厂等,从设计规划到落地实践的全流程。并融合人工智能、数字化转型、智能制造、机器人与自动化等技术与理念,帮助中国制造业企业打通客户订单到生产的全流程,实现世界一流灯塔标杆。数字化转型网灯塔智造专题活动包含以下内容:

1、灯塔智造外脑支持:通过平台外脑的力量,让决策者拥有更多的聘请超过100位的智能制造专家、超过1000家的智能制造软硬件技术公司、超过10000份学习资料,为企业提供强大的智造外脑支持,助力企业打造智能工厂、灯塔工厂。 数字化转型网(www.szhzxw.cn)

2、灯塔智造研习社:与制造业顶尖精英一起学习!数字化转型网建立了一个专门讨论智能制造、灯塔工厂等相关技术的研究学习社区,与各位同学一起成长!数字化转型网www.szhzxw.cn

3、灯塔智造论坛:智能浪潮!引领未来!数字化转型网打造的智造论坛,旨在通过高端对话推动行业树立正确理念,减少行业噪音,正本清源,助力行业发展!数字化转型网www.szhzxw.cn

4、灯塔工厂参观研学:目前灯塔工厂全球已有153家,目前中国已有62家,数字化转型网计划组织灯塔研习社的同学们先后参观国内的施耐德、海尔、博世、美的、三一重工、宁德时代、联合利华、宝洁、青岛啤酒等等,以及赴国外参观全球的灯塔工厂。

5、灯塔标杆案例研学:除了灯塔工厂外,数字化转型网仍然关注驱动整个制造业数字化转型、制造业智能制造、数字创新技术,我们将以不积跬步无以至千里的精神,关注每一个在细微处取得伟大成绩的“灯塔标杆”案例,组织灯塔研习社社员学习行业标杆!

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本文由数字化转型网(www.szhzxw.cn)转载而成,来源于走进灯塔企业;编辑/翻译:数字化转型网萍水。

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