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什么是人机一体化智能系统:五大特征、十大技术、八大模式

发布于:2023-10-13 13:53:43  来源:开云直播  点击量:14次

  工业机器人、机械手臂等智能设备的广泛应用,使工厂无人化制造成为可能。数控加工中心、智能机器人和三坐标测量仪及其他柔性制造单元,让“无人工厂”更加触手可及。

  当下信息技术渗透到了制造业的所有的环节,条形码、二维码、RFID、工业传感器、工业自动控制系统、工业物联网、ERP、CAD/CAM/CAE/CAI等技术大范围的应用,数据也日益丰富,对数据的实时性要求也更高。这就要求企业顺应制造的趋势,利用大数据技术,实时纠偏,建立产品虚拟模型以模拟并优化生产流程,乃至降低生产能耗与成本。

  构建绿色制造体系,建设绿色工厂,实现生产洁净化、废物资源化、能源低碳化,是我国“人机一体化智能系统”的重要战略之一。传统制造业,在生产的全部过程中会产生繁多的纸质文件,不仅产生大量的浪费现象,也存在查找不便、共享困难、追踪耗时等问题。实现无纸化管理之后,工作人员在生产现场就可以快速查询、浏览、下载所需要的生产信息,大幅度降低基于纸质文档的人工传递及流转,从而杜绝了文件、数据丢失,进一步提升了生产准备效率和生产作业效率,实现绿色、无纸化生产。

  推进制作的完整过程智能化,通过建设智能工厂,促进制造工艺的仿真优化、数字化控制、状态信息实时监测和自适应控制,进而实现整一个完整的过程的智能管控,是中国制造2025的重大战略。在机械、汽车、航空、船舶、轻工、家用电器和电子信息等行业,企业建设智能工厂的模式为推进生产设备(生产线)智能化,目的是拓展产品价值空间,基于生产效率和产品效能的提升,实现价值增长。

  全过程能源优化管理模式主要使用在于石化化工、有色、钢铁等行业,该模式以提高能源资源利用率为核心,通过MES采集各装备、各环节的能效数据,构建能源管理系统(EMS)或MES中具有能源管理模块,对生产的全部过程、设备、能源供给及人员等实时进行优化。

  产品全生命周期可追溯模主要使用在于食品、制药等领域,该模式以质量管控为核心,主要做法是让产品在全生命周期具有唯一标识,通过MES系统开展质量判异和过程判稳等在线质量检验和预警等。

  快速响应多样化市场需求的柔性制造模式,主要使用在于铸造、服装等领域,主要做法是实现生产线可同时加工多种产品/零部件,车间物流系统实现自动配料,构建高级排产系统(APS),并实现工控系统、制造执行系统(MES)、企业资源计划系统(ERP)之间的高效协同与集成。

  大规模个性化定制模式主要使用在于服装、纺织、家居、家电等消费品领域,通过产品模块化设计、构建产品个性化定制服务平台和个性化产品数据库等手段,实现定制服务。

  互联工厂模式主要使用在于石化、钢铁、电子、家电等领域,应用物联网技术构建生产数据采集系统、制造执行系统(MES)和企业资源计划系统(ERP),打通公司运营中的“信息孤岛”。

  网络协同制造模式主要使用在于航空航天、汽车制造等领域,该模式以供应链优化为核心,建设跨企业制造资源协同平台,实现企业间研发、管理和服务系统的集成和对接,开展制造服务和资源的动态分析和柔性配置等。

  产品全生命周期数字一体化模式主要使用在于航空装备、汽车、船舶、工程机械等装备制造领域,通过(MBD)产品研制技术、全生命周期管理系统(PLM)等手段,实现缩短产品研制周期这一核心目的。

  企业在运营过程中,产生了大量的数据,比如与合同、回款、费用、库存、现金、产品、客户、投资、设备、产量、交货期等,这一些数据一般是结构化的数据,能够直接进行多维度的分析和预测。同时,应用这一些数据还可以提炼出企业的KPI,并与预设的目标进行对比。

  制造企业核心的运营管理系统包括人力资产管理系统(HCM)、客户关系管理系统(CRM)、企业资产管理系统(EAM)、能源管理系统(EMS)、供应商关系管理系统(SRM)、企业门户(EP)、业务流程管理系统(BPM)等。实现智能管理和智能决策,最重要的条件是基础数据准确和主要信息系统无缝集成。

  制造企业内部的采购、生产、销售流程都伴随着物料的流动,因此,慢慢的变多的制造企业在重视生产自动化的同时,也慢慢变得重视物流自动化,自动化立体仓库、无人引导小车(AGV)、智能吊挂系统得到了广泛的应用;而在制造企业和物流公司的物流中心,智能分拣系统、堆垛机器人、自动辊道系统的应用日趋普及。WMS(Warehouse Management System,仓储管理系统)和TMS(Transport Management System,运输管理系统)也受到制造企业和物流公司的普遍关注。

  研发对智造企业来讲至关重要。企业要开发智能产品,需要机电软多学科的协同配合;要缩短产品研制周期,需要深入应用仿真技术,建立虚拟数字化样机,实现多学科仿真,通过仿真减少实物试验;需要贯彻标准化、系列化、模块化的思想,以支持大批量客户定制或产品个性化定制;需要将仿真技术与试验管理结合起来,以提高仿真结果的置信度。

  自动化生产线就是智能产线的一种形式。很多行业的企业高度依赖自动化生产线,比如钢铁、化工、制药、餐饮、烟草、芯片制造、电子组装、汽车整车和零部件制造等。自动化生产线可大致分为刚性自动化生产线和柔性自动化生产线,为了更好的提高生产效率,工业机器人、吊挂系统在自动化生产线上应用越来越广泛。

  一个车间通常有多条生产线,要实现车间的智能化,需要对生产状况、设备状态、能源消耗、生产质量、物料消耗等信息进行实时采集和分析,进行高效排产和合理排班,明显提高设备利用率(OEE)。因此无论哪个制造行业,制造执行系统(MES)成为企业的必然选择。

  一个工厂通常由多个车间组成,大规模的公司有多个工厂。作为智能工厂,不仅生产的全部过程应实现自动化、透明化、可视化、精益化,同时,产品检验测试、质量检验和分析、生产物流也应当与生产的全部过程实现闭环集成。

  任何制造企业都应该思考怎么样在产品上加入智能化的单元,提升产品的附加值。典型的智能产品有智能手机、智能可穿戴设备、无人机、智能汽车、智能家电、智能售货机等。

  智能服务是一种大数据技术:基于传感器和物联网(IoT)可以感知产品的状态,从而进行预防性维修维护,及时帮助客户更换备品备件,还可以通过了解产品运行的状态,帮助用户带来商业机会。还可以采集产品运营的大数据,辅助公司进行市场营销的决策。