智能工厂全面解读(下)

智能工厂是现代工业、制造业的大势所趋,是目前实现企业转型升级的高级优化路径。根据当前各行各业建设智能工厂的热情及扩张速度,预计未来几年,中国智能工厂行业仍然将保持10%以上的年均增速,2024年,中国智能工厂行业市场规模突破1.2万亿。

一、智能工厂市场规模及发展趋势

智能工厂是现代工业、制造业的大势所趋,是目前实现企业转型升级的高级优化路径。根据当前各行各业建设智能工厂的热情及扩张速度,预计未来几年,中国智能工厂行业仍然将保持10%以上的年均增速,2024年,中国智能工厂行业市场规模突破1.2万亿。

智能工厂将大量运用机器人,这从现代汽车收购波斯顿动力可见一斑,在智能工厂中,机器人带来的自动化和智能化将转化为更智能化的人机协同。在技术层面,智能工厂也可以建立与导入云端,并进行云端运算与大数据分析,例如:CPS技术可进行编程、记忆与储存能力,并结合感测器和通讯技术,嵌入CPS的实体设备,连接到网络,可让实体设备同时兼具通讯、精准控制、远程协同与自主反应运作。

二、工厂智能化解决方案

随着生产设备逐渐增多、生产过程日益复杂、人力成本快速上升以及系统管理的要求越来越高等因素,通过智能化手段进行设备的控制管理成为数字化工厂发展的主要趋势。智能工厂包含工厂运营管理的五个方面——制造资源控制、现场运行监管、物流过程管控、生产执行跟踪、质量工作监督。

针对这五大方面的难题,许多企业推出了解决方案。以下列举了部分企业为智能工厂数字化生产提供的解决方案。中国智能工厂优秀企业

上海通用金桥工厂

上汽通用金桥工厂车间内实现了100%焊接自动化。386台机器,却只需要10多位工人,而每天的产量是80台凯迪拉克。这样的工作效率,全球也数不出10个。

阿里巴巴菜鸟无人仓

说起智能工厂,阿里巴巴一定要拥有姓名!菜鸟计划建设国家智能物流骨干网,把中国物流成本占GDP的比重降到5%以下。为此,菜鸟研发了柔性自动化仓储系统,利用AI技术,让大量机器人在仓内协同作业,组合成易部署、易扩展、高效的全链路仓储自动化解决方案。

正大食品无人水饺工厂

几千平方的厂房里,干净整洁,机器24小时不休息的工作,可是看不到一个员工。从和面、放馅再到捏水饺,是一条完全干净整洁的流水线。以前整个工厂需要200个工人,现在生产相同的东西用工却在20人以下,这意味着“无人工厂”压缩人工可达90%。

四、实施互联智能工厂的关键是半导体

要完成智能工厂的转型必须要具备五个要素:互联、优化、透明、前瞻和敏捷。这些特征均能帮助智能工厂做出更明智的决策,并协助企业让生成流程更高效精准。要达成这五个要素则对芯片有着更高的要求。传统芯片设计模式无法高效应对快速迭代、定制化与碎片化的芯片需求,半导体企业正在往智能化方向发展。

下面就从四个方面来看看未来智能工厂的发展对于芯片有哪些更高的要求:

1. 物联网

工业物联网的提出给智能工厂提供了一个新的突破口。物联网的目的是实现物与物、物与人,所有的物品与网络的连接,方便识别、管理和控制。其设备的强劲需求对200mm晶圆上制造大尺寸设计节点芯片的产量要求正在大幅度增加。为了满足这一需求,许多晶圆厂都在使用经过升级,重新认证的设备,这些设备在使用之初是在这些设计节点处于领先地位时引入的。
当今的电子产品需要最先进的逻辑微处理器,大容量存储芯片和先进的封装集成。面向物联网的高级逻辑,DRAM、NAND闪存和其他先进的半导体器件则在芯片制造,光罩制造和封装测试上都有更高的要求。
2. 大数据分析

离散制造企业生产线处于高速运转,由生产设备所产生、采集和处理的数据量远大于企业中计算机和人工产生的数据,对数据的实时性要求也更高。在生产现场,每隔几秒就收集一次数据,利用这些数据可以实现很多形式的分析,包括设备开机率、运行率、故障率、生产率、设备综合利用率(OEE)、质量百分比等。在生产过程中使用这些大数据,就能分析整个生产流程,了解每个环节是如何执行的。
作为信息技术重要组成部分的半导体传感器将整合音讯、光线、化学分析及压力、温度感测等子系统,发展出人体眼睛、鼻子、耳朵、皮肤等感官功能的芯片;再加入对电磁、电力的感应与控制能力,将赋予物品一定的“生命力和思想”,使物联网的实现变成可能。
为了处理大量数据,企业需要超快速度和卓越性能的服务器。在数据分析迅速发展的时代,具有固定硬件配置的传统服务器可能难以为继。企业要真正最大限度地发挥大数据的潜力,必须采用灵活的服务器解决方案。
3. 云数据共享

构建绿色制造体系,建设绿色工厂,实现生产洁净化、废物资源化、能源低碳化是智能工厂建设过程中的一大重要战略。云数据共享可以使工作人员在生产现场快速查询和下载所需要的生产信息,即时归档保存资料,从而杜绝文件、数据丢失,进一步提高生产准备效率和生产作业效率,实现绿色、无纸化生产。
人工智能芯片在数据中心的应用持续增长,用于深度学习和矢量处理任务的gpu、FPGAs和asic的新型处理器架构正在推动蓬勃发展的AI芯片市场,技术领域因而成为人工智能芯片的最大市场。预计全球半导体行业总收入将从2018年的4,810亿美元增长到2019年的5,150亿美元,且增长态势有望持续至下一个十年。主要市场驱动力量包括现有产品的持续强化、人工智能产品和5G网络等新兴技术的增长。半导体行业的大部分收入将来自于以存储和云计算为代表的数据处理类电子以及以无线通讯为代表的通讯电子。
4. 自动化生产线/智能机器人

智能工厂的发展推动了工业机器人、机械手臂等智能设备的广泛应用,使工厂无人化制造成为可能,而这一切都需要人工智能芯片的加持。
到2022年,人工智能芯片市场在整个人工智能市场中的占比预计超过12%,复合年均增长率达到54%。美洲地区将引领全球人工智能市场,欧洲、中东及非洲地区和亚太地区紧随其后。2022年,美洲地区将占据主导市场地位。
人工智能芯片不仅可以部署在云端,还可以应用于多种网络边缘设备,如智能手机、无人驾驶汽车以及监控摄像头。应用于网络边缘设备的人工智能芯片多为推理芯片,且专业程度越来越高。到2022年,人工智能推理芯片市场的规模预计将增至20亿美元,复合年均增长率达到40%。

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