仪表仪器现代化及智能发展趋势
什么是智能制造
作者:沐天机电|发布时间: 2022-09-16|次浏览
“智能制造”可以从制造和智能两方面进行解读。首先,制造是指对原材料进行加工或再加工,以及对零部件进行装配的过程。……技术咨询:13501761366



      “智能制造”可以从制造和智能两方面进行解读。首先,制造是指对原材料进行加工或再加工,以及对零部件进行装配的过程。通常,按照生产方式的连续性不同,制造分为流程制造与离散制造(也有离散和流程混合的生产方式)。智能是由“智慧”和“能力”两个词语构成。从感觉到记忆到思维这一过程,称为“智慧”,智慧的结果产生了行为和语言,将行为和语言的表达过程称为“能力”,两者合称为“智能”。因此,将感觉、记忆、回忆、思维、语言、行为的整个过程称为智能过程,它是智慧和能力的表现。


      然而,由于我国技术基础薄弱发展不平衡,企业在智能制造实施和升级改造过程中往往茫然不知从何做起。因此,以下将根据智能制造的描述性定义,提出关于智能工厂、制造环节及装备智能化、网络互联互通、端到端数据流等四个方面的初步认识,以期说明智能制造的主要内容。


1、什么是智能工厂

     智能工厂是实现智能制造的载体。在智能工厂中通过生产管理系统、电脑辅助工具和智能装备的集成与互操作来实现智能化、网络化分布式管理,进而实现企业业务流程、工艺流程及资金流程的协同,以及生产资源(材料、能源等)在企业内部及企业之间的动态配置。

      一方面,“工欲善其事,必先利其器”,实现智能制造的利器就是数字化、网络化的工具软件和制造装备,包括以下类型:

      电脑辅助工具,如CAD(电脑辅助设计)、CAE(电脑辅助工程)等;

      电脑仿真工具,如物流仿真、工程物理仿真、工艺仿真等;

      工厂/车间业务与生产管理系统,如ERP(企业资源计划)、MES(制造执行系统)、PLM(产品全生命周期管理)/PDM(产品数据管理)等;

      智能装备,如高档数控机床与机器人、增材制造装备(3D打印机)、智能炉窑、反应釜及其他智能化装备、智能传感与控制装备、智能检测与装配装备、智能物流与仓储装备等;

      新一代信息技术,如物联网、云计算、大数据等。

      另一方面,智能制造是一个覆盖更宽泛领域和技术的“超级”系统工程,在生产过程中以产品全生命周期管理为主线,还伴随着供给链、订单、资产等全生命周期管理。

      在智能工厂中,借助于各种生产管理工具/软件/系统和智能设备,打通企业从设计、生产到销售、维护的各个环节,实现产品仿真设计、生产自动排程、信息上传下达、生产过程监控、质量在线监测、物料自动配送等智能化生产。


2、如何实现制造环节智能化

      互联网技术的普及使得企业与个体客户间的即时交流成为现实,促使制造业实现从需求端到研发端、服务端的拉动式生产,以及从“生产型”向“服务型”模式转变。因此,企业领先于竞争对手完成数字化、网络化与智能化的转型升级,实现大规模定制化生产来满足个性化需求并提供智能服务,方能在瞬息万变的市场上立于不败之地。


      看得见的是个性化定制和智能服务,看不见的是生产制造各环节的数字化、网络化与智能化。实现智能制造,网络化是基础,数字化是工具,智能化则是目标。


      网络化是指使用相同或不同的网络将工厂/车间中的各种电脑管理软件、智能装备连接起来,以实现设备与设备之间、设备与人之间的信息互通和良好交互。将生产现场的智能装备连接起来的网络被称为工业控制网络,包括现场总线、工业以太网、工业无线网,对于控制要求不高的应用还可使用移动网络(如2G、3G、4G以及未来5G网络)。车间/工厂的生产管理系统则可以直接使用以太网连接。对于智能制造,往往还要求工厂网络与互联网连接,通过大数据应用和工业云服务实现价值链企业协同制造、产品远程诊断和维护等智能服务。为了防止窃密,在工厂网络与互联网连接中要设防火墙,特别防止木马、病毒攻击企业网络,注意网络信息安全与功能安全。


     数字化是指借助于各种电脑工具,一方面在虚拟环境中对产品物体特征、生产工艺甚至工厂布局进行辅助设计和仿真验证;另一方面,对生产过程进行数字化管理。


     智能化可分为两个阶段,当前阶段是面向定制化设计,支持多品种小批量生产模式,通过使用智能化的生产管理系统与智能装备,实现产品全生命周期的智能管理,未来愿景则是实现状态自感知、实时分析、自主决策、自我配置、精准执行的自组织生产。这就要求首先实现生产数据的透明化管理,各个制造环节产生的数据能够被实时监测和分析,从而做出智能决策,并且智能化系统要能接受企业最高领导层的决策(BI),及有突发情况要能接受人工干预;其次要求生产线具有高度的柔性,能够进行模块化组合,以满足生产不同产品的需求。此外,还应提升产品本身的智能化,如提供友好的人机交互、语言识别、数据分析等智能功能,并且生产过程中的每个产品和零部件是可标识、可跟踪的,甚至产品了解自己被制造的细节以及将被如何使用。


    数字化、网络化、智能化是保证智能制造实现“两提升、三降低”经济目标的有效手段。数字化确保产品从设计到制造的一致性,并且在制样前对产品的结构、功能、性能乃至生产工艺都进行仿真验证,极大地节约开发成本和缩短开发周期。网络化通过信息横纵向集成实现研究、设计、生产和销售各种资源的动态配置以及产品全程跟踪检测,实现个性化定制与柔性生产的同时提高了产品质量。智能化将人工智能融入设计、感知、决策、执行、服务等产品全生命周期,提高了生产效率和产品核心竞争力。


3、如何实现网络互联互通

      智能制造的首要任务是信息的处理与优化,工厂/车间内各种网络的互联互通则是基础与前提。没有互联互通和数据采集与交互,工业云、工业大数据都将成为无源之水。智能工厂/数字化车间中的生产管理系统(IT系统)和智能装备(自动化系统)互联互通形成了企业的综合网络。按照所执行功能不同,企业综合网络划分为不同的层次,自下而上包括现场层、控制层、执行层和计划层。


      智能工厂/数字化车间互联网络各层次定义的功能以及各种系统、设备在不同层次上的分配如下。

      计划层:实现面向企业的经营管理,如接收订单,建立基本生产计划(如原料使用、交货、运输),确定库存等级,保证原料及时到达正确的生产地点,以及远程运维管理等。企业资源规划(ERP)、客户关系管理(CRM)、供给链关系管理(SCM)等管理软件都在该层运行。

     执行层:实现面向工厂/车间的生产管理,如维护记录、详细排产、可靠性保障等。制造执行系统(MES)在该层运行。

     监控层:实现面向生产制造过程的监视和控制。按照不同功能,该层次可进一步细分为:

     监视层:包括可视化的数据采集与监控(SCADA)系统、HMI(人机接口)、实时数据库服务器等,这些系统统称为监视系统;

     控制层:包括各种可编程的控制设备,如PLC、DCS、工业电脑(IPC)、其他专用控制器等,这些设备统称为控制设备;

     现场层:实现面向生产制造过程的传感和执行,包括各种传感器、变送器、执行器、RTU(远程终端设备)、条码、射频识别,以及数控机床、工业机器人、工艺装备、AGV(自动引导车)、智能仓储等制造装备,这些设备统称为现场设备。


    工厂/车间的网络互联互通本质上就是实现信息/数据的传输与使用,具体包含以下含义:物理上分布于不同层次、不同类型的系统和设备通过网络连接在一起,并且信息/数据在不同层次、不同设备间的传输;设备和系统能够一致地解析所传输信息/数据的数据类型甚至了解其含义。前者即指网络化,后者需首先定义统一的设备行规或设备信息模型,并通过电脑可识别的方法(软件或可读文件)来表达设备的具体特征(参数或属性),这一般由设备制造商提供。如此,当生产管理系统(如ERP、MES、PDM)或监控系统(如SCADA)接收到现场设备的数据后,就可解析出数据的数据类型及其代表的含义。


4、什么是端到端数据流

      智能制造要求通过不同层次网络集成和互操作,打破原有的业务流程与过程控制流程相脱节的局面,分布于各生产制造环节的系统不再是“信息孤岛”,数据/信息交换要求从底层现场层向上贯穿至执行层甚至计划层网络,使得工厂/车间能够实时监视现场的生产状况与设备信息,并根据获取的信息来优化生产调度与资源配置。也要涉及到协同制造单位(如上游零部件供给商、下游用户)的信息改变,这就需要用互联网实现企业与企业数据流动。


5、我国制造业现状和首要任务

      我国制造业现状是“2.0补课,3.0普及,4.0示范”,其中工业2.0、3.0、4.0对应的含义如下:

      2.0实现“电气化、半自动化”:使用电气化和机械化制造装备,但各生产环节和制造装备都是“信息孤岛”,生产管理系统与自动化系统信息不贯穿,甚至企业尚未使用ERP或MES系统进行生产信息化管理。我国也有许多中小企业都处于此阶段;

      3.0实现“高度自动化、数字化、网络化”:使用网络化的生产制造装备,制造装备具有一定智能功能(如标识与维护、诊断与报警等),采用ERP和MES系统进行生产信息化管理,初步实现了企业内部的横向集成与纵向集成;

      4.0实现“数字化、网络化、智能化”:适应多品种、小批量生产需求,实现个性化定制和柔性化生产,使用高档数控机床、工业机器人、智能测控装置、3D打印机、智能仓库和智能物流等智能装备,借助各种电脑辅助工具实现虚拟生产,利用互联网、云计算、大数据实现实现价值链企业协同生产、产品远程维护智能服务等。


      我国实现智能制造必须2.0、3.0、4.0并行发展,既要在改造传统制造方面“补课”,又要在绿色制造、智能升级方面“加课”。对于制造企业而言,应着手于完成传统生产装备网络化和智能化的升级改造,以及生产制造工艺数字化和生产过程信息化的升级改造。对于装备供给商和系统集成商,应加快实现安全可控的智能装备与工业软件的开发和应用,以及提供智能制造顶层设计与全系统集成服务。


      上海沐天机电设备有限公司是一家致力于生产各类直流电机调速器全数字力矩电机控制器、机电一体化成套控制系统、工业自动化生产线电气控制自控系统、线缆生产线电气控制系统、直流传动柜、温控柜等产品的生产制造型企业。

 

      我司所生产KTS系列全数字力矩电机控制器采用ARM内核的32位芯片,不仅控制精准、还可增加功能程序,操作简便等优点。

 

      ZKS系列直流电机调速器采用TCA785宽条制脉冲移相触发,实现无环流控制,反向制动功能,可高速正反转自由切换,电压反馈,测速反馈可自由选择,接线方便,操作便捷。

 

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