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浅析:智能制造和工业互联网为何受到“热捧”?
发布时间:2019年02月27日 09:58:33

(网经社讯)市场需求是制造业发展的根本动力

上世纪以来,随着市场经济的日益繁荣,消费者对商品的需求开始变得多样化和个性化、定制化,这就要求制造业企业必须进一步缩短工期、提高效率、降低成本、提升质量和服务,也促使工业制造从最初的规模化战略、成本导向发展到未来的差异化战略、服务导向。

技术进步是制造业发展的关键因素。制造业的产业发展过程也是制造技术进步的过程。从制造业发展历史来看,第一次工业革命,蒸汽机的发明实现了机械化。第二次工业革命是电气的发明,实现了电气化。20世纪70年代开始,随着信息技术的发展,包括计算机服务系统、ERP(Enterprise Resource Planning,企业资源计划)等软件系统在制造业领域的应用,带来了制造业的数字化和自动化。可以说,前三次工业革命让制造业的生产技术不断地进化。而新一轮工业革命则是以互联网为代表的信息技术革命为制造业注入了新的生命力,将在第三次工业革命的基础上,对制造业的模式造成了新的转变——以顾客为中心,快速响应市场需求变化,综合了信息化、数字化、网络化、自动化等技术,实现协同制造模式的创新,实现提质增效的目的和灵活的生产,从而使制造系统取得理想的经济社会效益。

传统工业化的发展模式已经失去了竞争力

过去30多年是全球化发展最快的一段时期,发达国家通过产业转移将大量劳动密集型产业转移到劳动力成本和原材料料成本相对较低的发展中国家。对于大量劳动密集型产业来说,劳动力成本和原材料成本是生产的重要管理要素。而劳动力成本和原材料成本的上涨也从客观上对未来制造业构成了极大的压力。再加上,受资源相对短缺、环境压力加大、产能加剧过剩等外界环境影响,传统的以能量转换工具为推动力的工业经济将难以维系。

上世纪以来,大规模生产模式在全球制造业领域占据统治地位的,它曾经极大地促进了全球经济的飞速发展,使整个社会进入到一个全新阶段。但是,随着世界经济的日益发展,市场竞争的日趋激烈,消费者的消费观和价值观越来越呈现出多样化、个性化的特点,随之而来,市场需求的不确定性越来越明显,大规模生产方式已无法适应这种瞬息万变的市场环境。

尤其是,20世纪70年代后期,自动控制系统开始用于生产制造之中。此后,许多工厂都在不断探索如何提高生产效率,如何提高生产质量以及生产的灵活性。一些工厂从机械制造的角度提出了机电一体化、管控一体化。机电一体化实现了流水线工艺,按顺序操作,为大批量生产提供了技术保障,提高了生产效率;管控一体化基于中央控制能够实现集中管理,一定程度上节约了生产制造的成本,提高了生产质量。但是,两者都无法解决生产制造的灵活性问题。

其实,英国早在上世纪60年代就提出了柔性制造系统(Flexible Manufacture System,FMS)概念。柔性制造系统主要是指按成本效益原则,以自动化技术为基础,以敏捷的方式适应产品品种变化的加工制造系统。据资料显示,柔性制造系统以计算机控制,由若干半独立的工作站和一个物料传输系统组成,以可组合的加工模块化和分布式制造单元为基础,通过柔性化的加工、运输和仓储,高效率地制造多品种小批量的产品,并能在同一时间用于不同的生产任务。这种分布式、单元化自律管理的制造系统,每个单元都有一定的决策自主权,有自身的指挥系统进行计划调度和物料管理,形成局部闭环,可适应生产品种频繁变换的需求,使设备和整个生产线具有相当的灵活性。柔性制造系统是一种以信息为主与批量无关的可重构的先进制造系统,实现了加工系统从“刚性化”向“柔性化”的过渡。

而如今,随着信息技术、计算机和通信技术的飞跃发展,人们对产品需求的变化,使得灵活性进一步成为生产制造领域面临的最大挑战。具体而言,由于技术的迅猛发展,产品更新换代频繁,产品的生命周期越来越短。对于制造业工厂来说,既要考虑对产品更新换代具有快速响应能力,又要考虑因生命周期缩短而减少产品批量。随之而来的是,成本提升和价格压力问题。

新的制造业发展模式需要化生产灵活性的挑战成为机遇,需要利用自动化技术通过与迅速发展的互联网、物联网等信息技术相融合来解决柔性化生产问题。既要满足个性化、定制化需要,又要获得大规模生产的成本低、效率高、交货快的优势。

智能制造和工业互联网是制造业发展的必然规律

过去的制造业只是一个环节,上下游之间的合作一直都是以固定且简单的链条为主(图1)。

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图1 以前:固定且简单的链条

随着互联网进一步向制造业环节渗透,网络协同制造已经开始出现。制造业的模式将随之发生巨大变化,它会打破传统工业生产的生命周期,从原材料的采购开始,到产品的设计、研发、生产制造、市场营销、售后服务等各个环节构成了闭环,彻底改变制造业以往仅是一个环节的生产模式(图2)。

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图2 现在:新一轮工业革命带来的变革

新一轮工业革命的背后是智能制造和工业互联网,是向效率更高、更精细化的未来制造发展。信息技术使得制造业从数字化走向了网络化、智能化的同时,传统工业领域的界限也越来越模糊,工业和非工业也将渐渐地难以区分。制造环节关注的重点不在是制造的过程本身,而将是用户个性化需求、产品设计方法、资源整合渠道以及网络协同生产。所以,一些信息技术企业、电信运营商、互联网公司将与传统制造企业紧密衔接,而且很有可能它们将成为传统制造业企业的,乃至工业行业的领导者。

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图3 未来:智能制造与工业互联网

自动化只是单纯的控制,智能化则是在控制的基础上,通过物联网传感器采集海量生产数据,通过互联网汇集到云计算数据中心,然后通过信息管理系统对大数据进行分析、挖掘,从而制定出正确的决策。这些决策附加给自动化设备的是“智能”,从而提高生产灵活性和资源利用率,增强顾客与商业合作伙伴之间的紧密关联度,并提升工业生产的商业价值。

未来,随着互联网、移动互联网、云计算、大数据和人工智能与制造业的融合,在网络协同制造的闭环中,用户、设计师、供应商、分销商等角色都会发生改变。与之相伴而生,传统价值链也将不可避免的出现破碎与重构(图3)。(来源:智造智库 文/王喜文 编选:网经社-电子商务研究中心)

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