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工业4.0:自主、定制、柔性制造背后的技术挑战

发布时间:2017-07-27 作者:Kevin Magee  来源:Gigamon
制造商不再只是生产和管理库存,而是致力于建立高度整合的供应链,并根据上游供应商和消费者的实时需求进行动态调整。这需要在生产过程中实时预测并采取纠正措施。造成这种转型和“变革”的原因是制造商在整个端到端生产过程中希望以最小的甚至不需人为干预的情况下完成所有生产流程。
    为了降低生产成本,阿迪达斯在亚洲大量生产运动鞋。然而,从设计到商店出售需要耗时18个月。对于客户来说,这个漫长的等待过程正在变得越来越难以忍受。客户正在寻找独特的定制产品,并希望立即尝试最新款式。但是传统的生产模式根本无法满足这些要求,因此阿迪达斯正在创建一个“高速工厂”的概念,以便在更接近销售网点的地方生产定制的运动鞋。
 
    同样,日本机床制造商大隈机械也开发了一套完整的铣削加工工艺,可以7×24小时自主运行。整个过程可以根据需要自动选择和更换切削刀具,提供原材料和耗材,而不需要人为干预。工作人员只需在现场用平板设备上的监测应用执行高附加值的任务,来监督工厂运营。除此之外,工厂完全自动化运行。
 
    这些例子让我们意识到第四次工业革命已经来临 — 这将改变当前我们的全球经济模式,并决定未来我们如何创造经济价值。与前三次工业革命一样,这次工业革命会迅速采用创新和变革技术。这些技术将挑战我们之前的所有假设,并改变我们对制造业的一切认知。这也意味着工人、制造商和政府需要为不可避免的变革做好准备,否则就会被时代抛弃。
 
    革命万岁
 
    第一次工业革命以蒸汽机的发明为开端,用机器代替了手工劳动,并达到了难以置信的规模。第二次工业革命电力使装配流水线和大批量生产成为可能。计算机的发明带来了第三次工业革命,这使得机器人和机器自动化可以集成到流水线中,以帮助或在某些情况下取代人类工人。
 
    今天,制造业的发展方向已经与前三次工业革命大相径庭。前三次工业革命的重点是集中化和大批量生产,以实现规模经济;而第四次工业革命将以大规模定制和弹性生产为基础,产品生产的地点尽可能靠近需求中心。
 
工业4.0:自主、定制、柔性制造背后的技术挑战
 
    制造商不再只是生产和管理库存,而是致力于建立高度整合的供应链,并根据上游供应商和消费者的实时需求进行动态调整。这需要在生产过程中实时预测并采取纠正措施。造成这种转型和“变革”的原因是制造商在整个端到端生产过程中希望以最小的甚至不需人为干预的情况下完成所有生产流程。
 
    所谓工业4.0制造模式很大程度上依赖于制造技术之间的自动化和数据交换,涉及信息物理系统、物联网(IoT)、云计算和大数据等。
 
    智能工厂的分权和自动化
 
    工业4.0模式旨在将工厂本身转变为计算机或“智能工厂”。在每家智能工厂内,模块化生产流程通过信息物理系统将计算机技术与机器相融合,而不仅仅是为了遥控和监测。这些模块化智能工厂能够自主决策如何实现生产的分权和自动化,并且能够通过物联网与人工操作员和其他智能工厂进行沟通和合作,以完成一个全方位的供应链变更。
 
    事实上,这就像IT行业多年来使用数据中心的情况一样:通过虚拟化物理服务器,以及业务流程自动化技术,使机器在一定程度上实现自我管理。而我们将继续推动这些模式进一步开发新功能,例如软件定义网络(SDN)、混合云和人工智能(AI)。
 
    数据中心虚拟化现在可能已经成为主流,但是工业4.0运动对很多人来说仍然陌生。尽管如此,它在全球制造业的发展却越来越快。德国政府在2013年创建了这个词,同时也提出了一个使该国制造业全面计算机化的计划。
 
工业4.0:自主、定制、柔性制造背后的技术挑战
 
    2015年德国总理默克尔(Angela Merkel)在达沃斯举行的世界经济论坛上介绍了这一概念,并将其称为“工业4.0”。她热烈欢迎这种新模式,借此“快速融合在线世界和工业生产世界”。大部分工业化国家都受到了该事件的影响。
 
    德国政府并不只是口头说说而已,目前德国政府投资了2亿多欧元用于鼓励公民在学术、商业和政府领域进行切实可行的研究,而德国并不是唯一进行此类投资的国家。
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