工业制造的未来 工厂车间将走向无人化_5
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  随着劳动力成本和原材料价格的不断上升,一些制造业已经开始向更低成本的国家转移,而发达国家提出再工业化,要用人工智能、机器人以及数字化制造重新夺回制造业的竞争优势。随着智能制造技术、先进制造技术的快速发展,制造业已开始向发达国家回流,一度被视为夕阳工业的传统制造业,其作用和地位又重新被人们所重视。

  工业的发展经历了以蒸汽机为代表的机械时代、以电子信息技术为代表的电器时代,以计算机为代表的数字时代,下一个时代应该叫智能时代。智能制造技术是市场的必然选择,也是先进生产力的重要体现。制造业将迎来智能化工厂发展的新阶段,在数字化工厂的基础上,利用物联网的技术和设备监控技术加强信息管理和服务。清楚掌握产销流程、提高生产过程的可控性、减少生产线上人工的干预、即时正确地采集生产线数据,以及合理的生产计画编排与生产进度。并加上绿色智能的手段和智能系统等新兴技术于一体,构建一个高效节能的、绿色环保的、环境舒适的人性化工厂。

智能制造

  同时,随着计算机技术、信息技术、自动化技术在制造业中的广泛应用,它们与传统制造技术相结合而形成的先进制造技术发展迅速,应用越来越广泛,未来的制造业将出现具有高度智能的无人化工厂作业系统,并向全球制造、柔性制造、绿色制造、智能制造和服务性制造转变,生产方式也将出现相应的重大转变。

  制造业智能化转型的关键技术

  当今世界已进入了创新和新兴产业快速发展的时代,以互联网和新兴技术为引领的新一代产业革命和科技革命正在兴起,近年来,美国和欧盟纷纷提出再工业化战略,加大科技创新力度,推动制造业向智能化生产和个性化定制的转型,以低劳动力成本和大规模生产为主的传统制造业正在逐步失去比较优势,机器人、物联网、3D打印,这些新兴技术将决定着未来制制造业发展的方向。科技的进步每时每刻都在影响着人类的生活方式,新一代先进制造技术将会推动制造业的转型升级。

  机器人技术:近年来机器人的市场迅速放大,给机器人产业带来了良好发展的机遇,原来以人为主导的生产模式,将会变成以机器人为主导的制造模式。工业机器人作为先进制造业中不可替代的重要装备和手段,已成为衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志。机器人行应用发展虽然会减少一些传统就业岗位,但新的智能制造模式也会产生很多新的岗位。

  工业机器人对于新兴产业的发展和传统产业的转型都起着非常重要的作用。机器人的投产使用,可将目前的人力资源转移到具备更高附加值的岗位上。机器人将取代许多简单繁重甚至危险的低端劳动岗位,同时又将创造许多更需要创新精神的高端技术职位。年轻人将从生产线上大量解放出来,学习操控机器人软件、应用和维修,变为机器人的应用工程师和软件工程师。工业机器人的广泛应用将创造出市场需求,进而带动自身产业的成长,推动制造业朝着数字化、智能化的方向升级。

  随着有大变强的转型升级,以自动化、数字化为基础的智能化生产也在逐步被关注和应用。富士康大规模引进机器人参与生产也说明了目前国内制造企业已经开始谋求在智能化中寻找新的发展方式。随着科技的发展,诸多技术渐有大融合的趋势,特别是在工业以太网在工业生产中的大规模应用,工业机器人与信息网络大有融合应用的发展趋势。

智能制造

  物联网技术:随着物联网及云平台应用的不断投放商用化,工业领域的自动化发展有向更高层次升级的趋势,即智能化生产。物联网技术的本质是物与物相联,进而形成一个有机网络。它的本质还是一种网络,但在机器与机器之间的互动提供更好的基础。

  在互联网络的侵袭下,工业以太网的应用在生产中的应用范围越来越广,我们在自动化的生产中引入网络化的概念从而达到一个集合程度颇高的自动化生产模式。但是现在这种模式又迎来一个新的改变,那就是物联网的应用。未来的工业生产、管理、经营过程中,将通过信息基础设施,在集成平台上,实现信息的采集、信息的传输、信息的处理以及信息的综合利用等。

  云端运算将可提供更完整的系统和服务,生产设备将不再是过去单一而独立的个体。但将孤立的嵌入式设备接入工厂制造流程,甚至是云端,其实具有高度的颠覆性,必定会对工厂制造流程产生重大的影响。一旦完成连线,一切的制造规则都可能会改变。

  通过物联网使工厂的各类设备都达到一个物物相联的目的,从而使工厂形成一个大的网络结构。而这也是工厂智慧化的一部份。在自动化与信息化结合发展到今天,早已有相关机构或人士提出智慧工厂的概念。

  虚拟实现技术:随着虚拟世界生成的信息流向实际制造流程,全新的生产环境由此诞生。在智能工厂中,机器社区将自行组织,供应链将自动相互协调,未加工的产品将向机器发送完成其加工所需数据,然后由后者将其变成商品。

  虚拟现实则将用户和计算机视为一个整体,通过各种直观的工具将信息进行可视化,形成一个逼真的环境,用户直接置身于这种三维信息空间中自由地使用各种信息,并由此控制计算机。虚拟现实不仅是计算机图形学或计算机成像生成的一幅画面,更重要的是人们可以通过计算机和各种人机界面与机交互,并在精神感觉上进入环境。它需要结合人工智能,模糊逻辑和神经元技术。

  虚拟现实已经被世界上一些大型企业广泛地应用到工业的各个环节,对企业提高开发效率,加强数据采集、分析、处理能力,减少决策失误,降低企业风险起到了重要的作用。虚拟现实技术的引入,将使工业设计的手段和思想发生质的飞跃,更加符合社会发展的需要,可以说在工业设计中应用虚拟现实技术是可行且必要的。

  快速成型技术:快速成型已叫3D打印技术,目前3D打印作为制造业智能化革命的一项重大突破,已经进入了工业化和实用化的初步阶段,在促进新兴产业快速发展的同时,也带来了生产方式、商业模式和组织结构的深刻变革。3D打印技术正在成为发达国家实现制造业回流、提升产业竞争力的重要载体。可以说新一轮的全球制造业竞争,极有可能是3D打印与机器人等高端装备的竞争。

  3D打印被许多人认为是占据未来制造业高点的关键技术,应用得当的话,就能够把握未来智能制造时代的话语权。对于中国的制造业来说,3D打印最大的意义在于可以促进创新,让中国制造向中国智造转变。

  未来工厂将走向无人化机器智能作业

  新一轮工业革命正在深化,西方发达国家振兴制造业走的是一条新路子,他们依靠科技创新,抢占国际产业竞争制高点、增强经济发展核心竞争力、谋求未来发展的主动权。通过大力发展和广泛应用以数字化和智能化为核心的先进制造技术,实现制造业的革命性变化。

  最近,包括美国、日本在内的发达国家通过高性能机器人、立体印刷技术、网络设计等,相继推出了很多没有中国参与也可低成本生产的技术。

  随着国内外经济环境的变化,当前的中国制造业面临着前所未有的挑战。为适应市场竞争的加剧,近年来,中国制造业正在经历着重要的转变,企业的大批量生产向按市场或客户要求柔性生产转变,设计和控制系统各自独立向设计和控制系统集成一体转变,可以预见的是这些转变将推动自动化技术的发展及应用进入新的发展阶段。

  目前,国内一些制造企业开始大量引进自动化生产设备、技术,给行业传递了一个信息:智能化方式进行生产的概念正在觉醒,并进入到了上升通道之中。自动化机器人的大量引进对于智能化以及行业的发展都起到了推动性和示范性的作用。而这些作用将大大促进我国机器人产业的发展。

  智能化是未来制造业的发展方向,智能制造技术是在现代传感技术、网络技术、自动化技术、拟人化智能技术等先进技术的基础上,通过智能化的感知、人机交互、决策和执行技术,实现设计过程、制造过程和制造装备智能化,是信息技术和智能技术与装备制造过程技术的深度融合与集成。专家系统技术可以用于工程设计,工艺过程设计,生产调度,故障诊断等。也可以将神经网络和模糊控制技术等先进的计算机智能方法应用于产品配方,生产调度等,实现制造过程智能化。

  未来制造业就是先进科技成果的整合,包括智能软件、新材料,机械手、机器人、新工艺流程,尤其是数字化整体技术解决方案。随着生产少量多批次产品的成本日益下降,未来的工厂将会把精力放在处理大规模消费者定制产品订单上。而且制造业的数字化会使工厂的技术培训更加简单,学员可以在计算机虚拟环境里模拟设计和生产产品。

  未来工厂在制造环节的人力投入将越来越少,无人工厂里安装有各种能够自动调换的加工工具。从加工部件到装配以至最后一道成品检查,都可在无人的情况下自动完成。这个成功必将进一步加快整个制造业的工厂自动化进程。无人工厂能把人完全解放出来,而且能使生产率提高一二十倍。无人工厂是未来制造业工厂的一种发展方向。

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