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智慧工廠是工業4.0核心載體

   日期:2017-03-07     來源:圖說智能化    瀏覽:116    評論:0    
核心提示:國務院正式頒發《中國制造2025》規劃。“中國制造2025”與工業4.0強調的智能化信息化方向與發展戰略基本一致,新一輪的制造業變革逐步來臨。
 國務院正式頒發《中國制造2025》規劃。“中國制造2025”與工業4.0強調的智能化信息化方向與發展戰略基本一致,新一輪的制造業變革逐步來臨。
 智慧工廠 :工業4.0核心載體,制造業升級之路。
 智慧工廠,也稱數字化工廠(DF),是指以產品全生命周期的相關數據為基礎,在計算機虛擬環境中,對整個生產過程進行仿真、評估和優化,并進一步擴展到整個產品生命周期的新型生產組織方式。數字化工廠主要解決產品設計和產品制造之間的“鴻溝”,實現產品生命周期中的設計,制造、裝配、物流等各個方面的功能,降低設計到生產制造之間的不確定性,在虛擬環境下將生產制造過程壓縮和提前,并得以評估與檢驗,從而縮短產品設計到生產的轉化的時間,并且提高產品的可靠性與成功率。與一般工廠相比,數字化工廠強調的是生產計劃數字化,大量使用計算機各種輔助技術,如CAD、CAM、CIM等等,相對固定,由上而下。
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智慧工廠的基本設想是制造的產品集成有動態數字存儲器、感知和通信能力,承載著整個供應鏈和生命周期中所需的各種信息;整個生產價值鏈中所集成的生產設施能夠實現自組織,以及能夠根據當前的狀況靈活地決定生產過程。智慧工廠將建立“數字企業平臺”,通過開放接口將虛擬環境與基礎架構融為一體,從而構成信息物理融合系統(CPS),生產自動化系統將升級為信息物理融合生產系統(cyberphysicalproductionsystem,CPPS)。
工業4.0將由集中式控制向分散式增強型控制基本模式轉變。在這種模式中,傳統的行業界限將消失,并會產生各種新的活動領域和合作形式。創造新價值的過程正在發生改變,產業鏈分工將被重組,將使人類從“自動化生產”進入“智能化生產、綠色生產、都市化生產”。信息物理融合系統(CPS)是集成計算、通信與控制于一體的下一代智能系統,是計算進程和物理進程的統一體,包含了無處不在的環境感知、嵌入式計算、網絡通信和網絡控制等系統工程,使物理系統具有計算、通信、精確控制、遠程協作和自治功能。智能的網絡世界與物理世界融合產生的CPS亦稱“工業物聯網”。
從中國制造到中國智造,這是工業4.0的大時代!工業流程中使用物聯網及其服務,從而產生了創新的工廠系統——智慧工廠。完全不同于傳統的工廠自動化系統,智能工廠采用面向服務的體系架構,具體體系架構如上圖所示。從圖中可以看出,對應于傳統自動化系統的現場級,智慧工廠使用物聯網技術;對應于控制級,智慧工廠采用CPPS信息物理融合生產系統;對應的監控管理級連接到安全可靠和可信的云網絡主干網,智慧工廠采用服務互聯網提供的服務。
智能工廠:帶來制造業長期競爭力的提升。
互聯網激活傳統工業,保持制造業長期競爭力的必由之路:與前三次工業革命相比,我們認為工業4.0最大的進步在于利用互聯網激活了傳統工業過程,使工廠設備“能說話、能思考”,同時實現三大功能:最大程度地降低制造業對勞動力的依賴、將流通成本降到最低、最大程度滿足用戶個性化需求。從長期來看,工業4.0時代,對于智能工廠的投入將遠超過一般工業,但項目盈利能力也將顯著提高,并且資本投入越大、斜率越陡峭,即投資的邊際回報率越高。我們認為,無論在何種經濟體,工業4.0都將是制造業發展不可繞開的必由之路,是未來世界制造業最大的一波“浪潮”。
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