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發(fā)展與變化
我國工業(yè)機器人起步于1970年代初期,經(jīng)過20多年的發(fā)展,大致經(jīng)歷了3個階段:70年代的萌芽期,80年代的開發(fā)期和90年代以來的適用化期。如今,信息化是支撐高端制造業(yè)從“制造”走向“智造”的捷徑,是創(chuàng)新發(fā)展、轉(zhuǎn)型升級的現(xiàn)實途徑。作為先進制造業(yè)中不可替代的重要裝備和手段,工業(yè)機器人已經(jīng)成為衡量一個國家制造水平和科技水平的重要標志。
為推動工業(yè)機器人的發(fā)展,我國也制定了相關(guān)的支持性政策。根據(jù)2011年3月的 《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》,今后十年我國高端裝備制造業(yè)的銷售產(chǎn)值將占全部裝備制造業(yè)銷售產(chǎn)值的30%以上。工業(yè)機器人行業(yè)作為高端裝備制造產(chǎn)業(yè)的重要組成部分,必將在此期間得到更多的政策扶持,實現(xiàn)進一步增長。
根據(jù)預計,中國到2014年將成為全球最大的工業(yè)機器人消費國。預計到2015年,中國機器人市場需求量將達3.5萬臺,占全球總量的16.9%,成為規(guī)模最大的機器人市場。專家表示,未來3年中國工業(yè)機器人市場復合增速可達30%,爆發(fā)性增長可期。
在實際中,工業(yè)機器人投入應用并取得效果的案例不在少數(shù)。例如,焊接機器人在大連華克、上海華克、上海龍馬神、南京新迪、長春佛吉亞、上海匯眾等零部件及配件生產(chǎn)企業(yè)也有著典型的應用。在汽車零部件的生產(chǎn)中廣泛采用了點焊、凸焊、縫焊、對焊及電弧焊等焊接工藝。其中,橫梁總成托架點焊,傳動軸平衡片凸焊,汽車燃油箱縫焊,汽車輪圈連續(xù)閃光對焊,汽車轉(zhuǎn)向臂、消聲器、凈化器殼體的電弧焊等。
2008年起中控科技集團開始孵化機器人產(chǎn)業(yè),公司擁有機器人相關(guān)的核心技術(shù)體系,并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了領(lǐng)先的工業(yè)機器人產(chǎn)品線和“智慧工廠”整體解決方案,廣泛應用于工業(yè)自動化領(lǐng)域。并針對工業(yè)制造、裝配、檢測、物流及倉儲等環(huán)節(jié)提供全面的自動化解決方案。公司產(chǎn)品主要有巡檢機器人、AVG機器人、軸承鍛造機器人等機器人產(chǎn)品、并針對工業(yè)制造、裝配、檢測、物流及倉儲等環(huán)節(jié)提供全面的自動化解決方案。
其自主研發(fā)的智能巡檢機器人采用無軌化巡檢模式,相對于有軌化,不需要事先預埋磁軌或其他形式的軌道,具有快速部署、實施成本低、環(huán)境適應性強,可靠性高等優(yōu)點,目前已在福建省電網(wǎng)220KV樞紐鼓山變電站和蕭山涌潮變電張成功應用。而AGV是目前物流自動化系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的設備之一,該設備機械設計及控制技術(shù)復雜、科技含量高。AGV相較傳統(tǒng)物流搬運方式具有行動快捷、工作效率高、結(jié)構(gòu)簡單、可控性強、安全性好等優(yōu)勢,而在自動化物流系統(tǒng)中,最能充分體現(xiàn)其自動性和柔性、實現(xiàn)高效、經(jīng)濟、靈活的無人化生產(chǎn),所以人們形象地把AGV稱作現(xiàn)代物流系統(tǒng)的動脈。
而熱鍛造機器人產(chǎn)品使用耐高溫材質(zhì),在不同工位之間周轉(zhuǎn)使用專用的理料裝置,能夠克服物料在工位之間轉(zhuǎn)移時產(chǎn)生氧化皮和冷卻的現(xiàn)象。
問題與對策
在眾多應用工業(yè)機器人的行業(yè)中,汽車工業(yè)及汽車零部件工業(yè),占整個機器人市場的61%,金屬制品業(yè)占8%、橡膠及塑料工業(yè)和電子電氣行業(yè)分別占7%,食品工業(yè)占2%,其他工業(yè)占15%。目前,我國已經(jīng)能夠生產(chǎn)具有國際先進水平的平面關(guān)節(jié)型裝配機器人、直角坐標機器人、弧焊機器人、點焊機器人、搬運碼垛機器人等一系列產(chǎn)品,不少品種已經(jīng)實現(xiàn)了小批量生產(chǎn),并不斷深入應用。
盡管如此,我國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)化依然存在著巨大的問題。
首先,我國基礎(chǔ)零部件總體水平不高,影響了我國機器人的價格競爭力。實際上我國在相關(guān)零部件方面基礎(chǔ)并不差,但在質(zhì)量、產(chǎn)品系列方面還有較大差距,特別是在高性能交流伺服電機和精密減速器方面的差距尤其明顯,關(guān)鍵技術(shù)零配件的進口造成我國機器人價格不具備優(yōu)勢。
面對上述挑戰(zhàn),輕紡工業(yè)亟待加強技術(shù)上的變革和新技術(shù)的運用。作為一種新型技術(shù),智能制造技術(shù)具有加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定、自動化程度高、生產(chǎn)效率高、節(jié)約資源以及改善環(huán)境等特點,符合當前輕紡工業(yè)對高效、低耗、優(yōu)質(zhì)等的要求。從這個意義上講,運用智能制造技術(shù)不僅是輕紡工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的基本方向,也是實現(xiàn)由大到強的根本出路和必然選擇。
中圖分類號:TH164 文獻標識碼:A 文章編號:1006-8937(2011)22-0102-01
自動化生產(chǎn)是新時期工業(yè)經(jīng)濟的先進理念,機電一體化、機械制造自動化等均是工業(yè)自動化的具體表現(xiàn)。積極推廣智能制造技術(shù)是未來企業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路。
1 傳統(tǒng)制造模式的缺陷
不可否認,傳統(tǒng)手工制作對當時的工業(yè)進步起到了推動作用,但在倡導科技創(chuàng)新的今天,傳統(tǒng)制造技術(shù)卻顯現(xiàn)了多方面的缺陷。
①生產(chǎn)質(zhì)量低。我國工業(yè)包括重工業(yè)、輕工業(yè)等兩大類別,重工業(yè)指的是采掘業(yè)、原材料加工等,輕工業(yè)則指化工等行業(yè)。傳統(tǒng)的工業(yè)制造生產(chǎn)依賴于手工操作,許多產(chǎn)品的質(zhì)量無法保證,如:機械制造行業(yè)靠手工打造金屬物件,產(chǎn)品的尺寸、形狀等指標很難達到高水平。
②生產(chǎn)時間長。傳統(tǒng)工業(yè)制造因缺乏先進的工藝流程,制造人員幾乎憑借個人經(jīng)驗制造產(chǎn)品。對于一些先進的制造工藝未能及時采用,如:采煤行業(yè)中煤礦開采工藝落后,造成礦工每天的煤礦開采量量少,且礦工需持續(xù)工作12 h以上才能保證足夠的產(chǎn)量,作業(yè)時間超出預期范圍。
③生產(chǎn)效益少。企業(yè)投入了大量的成本投入工業(yè)制造,但由于生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量不達標,成批產(chǎn)品無法走向市場銷售,這造成企業(yè)出現(xiàn)貨物囤積現(xiàn)象。此外,由于質(zhì)量問題引起的各種補償問題均給企業(yè)經(jīng)營造成很大的阻礙。早期我國工業(yè)呈現(xiàn)出生產(chǎn)投資大,回收效益少的狀況。
④生產(chǎn)設備缺。根據(jù)我國工業(yè)發(fā)展歷程可知,早期工業(yè)產(chǎn)品的制造生產(chǎn)70%以上均依賴于手工操作。這不僅是國內(nèi)工業(yè)技術(shù)落后的表現(xiàn),也是工業(yè)生產(chǎn)設備不足的象征。由于缺乏機械設備從事相關(guān)生產(chǎn),手工制造才會一直占據(jù)工業(yè)產(chǎn)品加工的主流,制約了工業(yè)自動化進程的加快。
2 智能制造技術(shù)的工業(yè)運用
改革開放之后,國家對工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展給予了高度關(guān)注,全國各地開始積極開展工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新活動。經(jīng)過近30年的技術(shù)改革,我國的工業(yè)制造生產(chǎn)已經(jīng)掌握了自動化、一體化、智能化等多項技術(shù)。有了先進技術(shù)為支撐,我國的工業(yè)經(jīng)濟效益開始翻倍增長,智能制造技術(shù)在工業(yè)中的運用更加普遍。工業(yè)生產(chǎn)自動化中引進智能制造技術(shù)的優(yōu)點如下:
①人機操作。智能制造技術(shù)的最大特點是實現(xiàn)了“人機操作”,企業(yè)在制造高精度、高要求、高質(zhì)量的產(chǎn)品時,必須要使用智能化操控系統(tǒng)保證自動化生產(chǎn)的質(zhì)量。如:機械制造行業(yè)中,對于金屬產(chǎn)品的精度要求十分嚴格,若依舊安排人工制造加工時無法達到精度指標的。企業(yè)可利用計算機與數(shù)控設備建立連接,用計算機編程后輸入程序指令,機械自動化生產(chǎn)可保證產(chǎn)品精度符合要求。
②自動設計。智能機器具有強大的推理、預測、判斷等功能,制造設備可參照接收到的數(shù)字信號或程序代碼設計工業(yè)產(chǎn)品。產(chǎn)品研發(fā)人員把某個產(chǎn)品的重點參數(shù)及程序代碼輸入智能機器中,則可通過自動設計將產(chǎn)品模型顯示在計算機上,讓企業(yè)根據(jù)產(chǎn)品的實際情況選擇最佳方案投入生產(chǎn)。如:許多企業(yè)采用CAD、proE UG等自動化設計軟件,獲得的產(chǎn)品模型更加精準。
③虛擬生產(chǎn)。虛擬技術(shù)依舊以計算機為核心控制,并結(jié)合信號處理、動畫技術(shù)、智能推理、數(shù)據(jù)預測、模擬仿真等功能,對工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)流程進行模擬。虛擬化模擬生產(chǎn)可及時發(fā)現(xiàn)設計產(chǎn)品存在的問題,對生產(chǎn)制造工藝做進一步改學原料比例調(diào)整提供依據(jù)。
3 結(jié) 語
總之,隨著工業(yè)經(jīng)濟效益持續(xù)增長,企業(yè)致力于擴大生產(chǎn)規(guī)模,制造產(chǎn)品的數(shù)量相比之前更多。面對這種狀況若依舊采用傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造模式,則難以滿足生產(chǎn)效率指標的要求。
參考文獻:
中國“工業(yè)4.0”轉(zhuǎn)型路徑
在業(yè)內(nèi)人士看來,“互聯(lián)網(wǎng)+制造”就是“工業(yè)4.0”。“工業(yè)4.0”是德國推出的概念,美國叫“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”,中國叫“中國制造2025”,這三者本質(zhì)有共通之處,就是智能制造。
德勤中國戰(zhàn)略與運營合伙人張?zhí)毂嬖V《中國經(jīng)濟周刊》記者,“‘中國制造2025計劃,以智能制造為主攻方向,即意味著信息技術(shù)將成為日后中國制造業(yè)成功的關(guān)鍵推動力。企業(yè)若要贏取市場,則必須解決如何應用信息技術(shù)這一難題,包括全方位理解其生產(chǎn)流程,制定詳細的執(zhí)行計劃等。”
在世界論壇期間,德勤的最新報告指出,中國制造業(yè)企業(yè)信息化發(fā)展水平處于不同階段,僅42%的受訪企業(yè)表示采用了集成化手段,在生產(chǎn)流程中融入信息化技術(shù)。
工業(yè)4.0來了,
企業(yè)怎樣做才能不掉隊?
在外界看來,工業(yè)4.0、中國制造2025、機器人、3D打印……智能制造大潮將至,國內(nèi)工業(yè)企業(yè)如何既不做裸泳者,又能避免被此波浪潮誤導?
私有云和公共服務云平臺加速發(fā)展
在落后、老舊生產(chǎn)企業(yè)被淘汰,新興企業(yè)轉(zhuǎn)型創(chuàng)新、參與國際競爭的大趨勢下,有實力的中大型企業(yè)建設私有云的速度和力度將迅速提高,應用、數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)移到云端,一方面降低IT 綜合成本,一方面優(yōu)化企業(yè)管理流程,提高全球化態(tài)勢下業(yè)務的敏捷度、數(shù)據(jù)信息的應用能力和市場響應能力。同時,在工業(yè)領(lǐng)域沿著特定的供應鏈,提供行業(yè)性、專業(yè)性公有云服務的服務商出現(xiàn),平臺的可用性、行業(yè)貼合度大幅提高,服務內(nèi)容更為豐富,服務成本則進一步降低,越來越多的中小企業(yè)嘗試利用工業(yè)云服務控制IT 綜合成本,提高數(shù)字化內(nèi)容創(chuàng)建和利用的能力,促進供應鏈上下游的線上互動和同業(yè)合作。
智能移動設備和移動應用廣泛滲入工業(yè)鏈, 圍繞工業(yè)APP 形成產(chǎn)業(yè)圈
各類移動化設備和應用加速進入設計、制造、營銷和服務等產(chǎn)品全生命周期領(lǐng)域,手機、PAD 不再僅僅是工程師們的生活娛樂好伙伴,除了閑暇時刷微博、玩朋友圈和看視頻,還是強有力的“工作伙伴”。設計工程師可以用智能移動設備隨時捕捉靈感和完成設計,生產(chǎn)線上的工程師和工人用移動設備輔助完成生產(chǎn)管理、質(zhì)量控制和數(shù)據(jù)采集,現(xiàn)場工程師可以用移動設備輔助入場安全服務并采集和響應客戶需求,終端客戶可以利用移動設備和網(wǎng)絡客服入口反饋意見,更靈活便利地介入企業(yè)產(chǎn)品的設計和生產(chǎn)環(huán)節(jié)……相應的,PLM 乃至整個工業(yè)范疇的很多PC 應用程序都將出現(xiàn)移動版本,因循工業(yè)移動互聯(lián)需求特點的專業(yè)化應用也會越來越多,工業(yè)移動APP 的開發(fā)和銷售,必將逐步形成一個獨特的產(chǎn)業(yè)圈,需求對接、APP 開發(fā)、工業(yè)APP 軟件市場、資源型云平臺、APP 推廣和支持服務都將得到迅速成長。
傳統(tǒng)工業(yè)裝備逐步智能化、移動化和網(wǎng)絡化
制造領(lǐng)域的各種傳統(tǒng)設備——數(shù)控機床、線上檢測和數(shù)據(jù)采集設備等,將迅速進行智能化、移動化和網(wǎng)絡化的升級,具備這些特征的工業(yè)設備獲得了額外的競爭優(yōu)勢,進而影響和打破整個制造裝備產(chǎn)業(yè)的格局。這樣的例子在其他行業(yè)已經(jīng)顯現(xiàn),例如具備網(wǎng)絡化、智能化和移動化特征的小米空氣凈化器,一經(jīng)推出,短短一個月的出貨量超過某些經(jīng)營多年的空氣凈化器行業(yè)巨頭一年的出貨量,小米又一次成為了行業(yè)攪局者。由于技術(shù)壁壘高、行業(yè)標準等問題,在傳統(tǒng)工業(yè)設備和工業(yè)產(chǎn)品領(lǐng)域,攪局者未必來自外部,但智能化、移動化和網(wǎng)絡化的趨勢和日益激烈的競爭會迫使行業(yè)內(nèi)部產(chǎn)生變革。
智能移動設備觸發(fā)工業(yè)流程的變革
智能移動設備在工業(yè)領(lǐng)域的應用不僅僅是數(shù)據(jù)處理設備的多樣化和計算平臺的遷移,而是像智能手機、PAD 等移動電子設備改變我們的生活模式一樣,促進工業(yè)領(lǐng)域的商業(yè)模式和生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變,使得生產(chǎn)和生活空前緊密地結(jié)合在一起,更會讓工業(yè)領(lǐng)域的協(xié)同呈現(xiàn)明顯的“社交化、社區(qū)化”特征。供應鏈上下游的企業(yè)之間,企業(yè)內(nèi)部的不同部門和團隊之間,同一部門或團隊的工程技術(shù)人員之間,利用移動設備和工業(yè)APP 隨時隨地進行協(xié)同工作,形成一種新的工作方式和流程。同時,除了在設計、制造等階段,企業(yè)內(nèi)部協(xié)同的社交化和社區(qū)化外,在采購、市場、營銷和客戶服務階段,移動網(wǎng)絡和終端設備的應用還將提高對外的社交化程度,上下游企業(yè)、終端用戶也會成為制造企業(yè)社區(qū)的一份子。為此,企業(yè)的管理模式也要因此做出巨大的調(diào)整。移動設備和工業(yè)APP 在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應用,與云計算、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)應用一樣,也是工業(yè)領(lǐng)域革命性技術(shù)創(chuàng)新的重要基礎(chǔ)。
智能可穿戴設備在工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展前景更大
中圖分類號:TP2 文獻標識碼:A 文章編號:1671—7597(2013)022-161-1
智能MCC是指智能馬達控制中心,其主要核心元件為馬達保護器,如ABB 產(chǎn)品IS系列,SIEMENS 產(chǎn)品3UF7系列。智能MCC主要是將設備網(wǎng)技術(shù)、通訊技術(shù)、控制及保護技術(shù)應用到傳統(tǒng)的電動機控制中。智能MCC是由傳統(tǒng)MCC中硬接線控制保護回路通過以網(wǎng)絡通訊方式對馬達保護器的數(shù)據(jù)進行控制及保護,進而MCC升級為智能MCC,從而成為設備網(wǎng)自動控制系統(tǒng)。智能MCC與傳統(tǒng)的MCC相比有著不可比擬的優(yōu)越性。智能MCC具有網(wǎng)絡化、可擴展、系統(tǒng)化、開放式的特點。另外,智能MCC的柜體結(jié)構(gòu)合理,使用抽屜式單元,操作維護極其方便。采用網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)與上位機進行數(shù)據(jù)交換,減少大量的控制線路,降低投資成本。其一次電纜和二次電纜分開布置,不僅減少電磁干擾,而且可以保護維護人員安全。
1 智能MCC的配置
1.1 智能MCC系統(tǒng)的組成
智能MCC配電系統(tǒng)的主回路配置和傳統(tǒng)MCC配置方式基本一致。智能MCC一次回路由斷路器+接觸器+馬達保護器組成。馬達保護器如M102或3UF7等。智能MCC的核心元件就是馬達保護器模件,主要用于對電機運行的控制,模件常用于對接觸器合分閘的控制。另外,智能MCC中的馬達保護器取代傳統(tǒng)的熱保護元器件,簡化控制回路,對于電機的保護有著更大的優(yōu)勢:能夠?qū)⒔拥毓收稀⑦^流、過載、欠壓、自動重啟動、堵轉(zhuǎn)、超溫等功能集中到設備上,通過DCS網(wǎng)絡對智能MCC進行組態(tài),采集MCC所有電動機運行參數(shù),控制電機的啟停,從而可以遠方(DCS控制室)能方便的操控現(xiàn)場電機及監(jiān)控運行狀態(tài)。
1.2 智能MCC參數(shù)設置
智能MCC馬達保護器參數(shù)設置有兩種形式:采用馬達保護器配置參數(shù)軟件或HMI,在進行配置參數(shù)軟件的時候,需要通過專用數(shù)據(jù)線將電腦與保護器接口進行端口和速率設置,對電機單元的功率、電壓、電流、網(wǎng)絡地址、通訊速率、I/O分配、啟動方式進行一一設置,通訊速率和網(wǎng)絡地址設置決定MCC數(shù)據(jù)能否與上位及進行交換。另外,對帶有顯示屏數(shù)字的操作界面,能夠獲得更多的設備和系統(tǒng)的信息。對于智能MCC的配置,需要嚴格按照國家的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行,不可隨意配置,否則會出現(xiàn)燒毀電機、無法保護、數(shù)據(jù)丟失等不良后果。對具有特殊的控制要求的電動機來說,應遵循特殊的配置要求。
1.3 智能MCC連接、配套軟件和工作站
對于在現(xiàn)場智能MCC的連接方面的問題,網(wǎng)絡工程師在實際的組態(tài)中,需要根據(jù)車間設備的分布情況,再采取相應的配置,如增加中繼器以減少信號衰減達到數(shù)據(jù)正常交換。在實際的配置中,需要將網(wǎng)絡電纜穿管敷設并與一次電纜分開,目的是為了減少網(wǎng)絡電纜的干擾,確保通訊數(shù)據(jù)不丟包。在工作站中,選用穩(wěn)定的PLC工控機,主要是為了考慮適應工業(yè)惡劣環(huán)境及工藝穩(wěn)定運行的要求。另外,在對于顯示器選擇上,主要是看是否有強磁場的存在。對于配套軟件,包括馬達保護器及PLC編程組態(tài)軟件和監(jiān)控軟件等,必須是廠家提供的正版軟件。相關(guān)軟件能夠進行MCC參數(shù)的設定,能夠進行通訊狀態(tài)修改、能夠?qū)ο到y(tǒng)數(shù)據(jù)進行相關(guān)的備份及故障自診。對于監(jiān)控軟件配置上的要求是能夠?qū)崟r監(jiān)控設備運行狀態(tài),并且能夠顯示運行中設備各種參數(shù),如電流、電壓、運行狀態(tài)、運行時間、電量報表、報警及故障原因等。上述配置步驟完成后,對智能MCC的配置就基本上完成了。下面就介紹一個智能MCC在工業(yè)中應用的實例。
2 智能MCC在銅電解項目中的應用
2.1 銅電解工段以及控制系統(tǒng)簡介
銅電解工段有電解,凈液,聯(lián)動線以及循環(huán)水工段。最主要的是電解工段,它是高純度的陰極銅的生產(chǎn)工段,而凈液工段是電解液的凈化工段,主要是為了除去電解液中的銻、鉍等雜質(zhì)。電解工段的主要設備有以下幾個,電解槽、電解液循環(huán)泵和洗水循環(huán)泵等。凈液工段的主要設備有,脫銅電解槽、電蒸發(fā)器、熱水泵、結(jié)晶母液輸送和廢電解液輸送泵等。主要是對溫度、壓力和流量等參數(shù)在生產(chǎn)過程中進行設置。在電解工段的設置上,需要有備用的工作站2臺,備用的工程師站1臺,凈液工作站1臺,循環(huán)水工作站1臺。
2.2 對智能MCC的配置
在選擇電解工段和凈液工段設置智能MCC的控制系統(tǒng)的時候,在電解工段,需要配置10臺智能MCC,在凈液工段,需要配置8臺智能MCC。每組需要在控制單元內(nèi)配置設備網(wǎng)DNB模塊共3塊,并且需要設備網(wǎng)配置網(wǎng)絡的電源箱以及CNB模塊各1塊,并運用網(wǎng)絡將其連接到電解的主控制屏上。MCC網(wǎng)絡采用熱備用冗余結(jié)構(gòu),防止網(wǎng)絡回路一點斷線而引起數(shù)據(jù)丟失。在現(xiàn)場的操作界面上,需要采用按鈕和信號燈,配置工作電源模塊。
3 結(jié)束語
本文通過對現(xiàn)代工業(yè)中的智能MCC應用進行了具體的分析,通過了解智能MCC的配置的具體的內(nèi)容,以及在工業(yè)生產(chǎn)中具體的應用智能MCC的實際例子,從而充分的了解到智能MCC的在其應用中的優(yōu)越性。相信,隨著科學水平的進一步提高,智能MCC一定能夠更加的完善,也一定能夠更廣泛的應用于現(xiàn)代工業(yè)當中。
人工智能技術(shù)在實現(xiàn)完全自主的汽車方面具有重要作用。
計算機視覺
人工智能為車輛提供了所謂的“計算機視覺”,因而實現(xiàn)自主駕駛和大多數(shù)高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)功能。車輛能夠在不受約束的環(huán)境下識別各種物體、場景和活動,這是如今競相搞自動駕駛汽車的關(guān)鍵技術(shù)之一。在車內(nèi)各種人工智能技術(shù)中,計算機視覺最復雜、最先進。車輛“視覺”由大量攝像頭、雷達傳感器和激光雷達(LIDAR)裝置來處理。然而,要是沒有“大腦”,所有輸入的這些數(shù)據(jù)毫無用處。車輛的計算能力由復雜的機器學習算法組成,構(gòu)成了車輛的人工智能。
機器學習算法基于對象跟蹤和復雜的模式識別應用于計算機視覺輸入。計算機視覺不斷分析環(huán)境,將感知圖像饋送到算法中。然后通過人工智能分析圖像,對對象的性質(zhì)進行分類。這些算法為車輛賦予“智能”,讓車輛得以學習對象特征(比如運動、尺寸和形狀),以便以更高的準確性對未來圖像進行分類。
聯(lián)網(wǎng)汽車
自動化和網(wǎng)絡連接在汽車行業(yè)相輔相成。借助人工智能,聯(lián)網(wǎng)汽車能夠很快地與其他汽車以及道路基礎(chǔ)設施進行聯(lián)系。V2X通信主要分為兩類:V2V通信和V2I通信。
重要的是人工智能在V2X通信技術(shù)中扮演的角色,即處理所有的后端計算和分析工作,以便為司機提供準確、及時的數(shù)據(jù)。機器學習算法將跟蹤車輛速度、位置、目的地甚至駕駛偏好,提供和傳送信息。人工智能將學習了解你的日程安排、選擇的路線和經(jīng)常停靠的點,以便在你出門上班前提供寶貴信息。
信息娛樂系統(tǒng)
如今最具創(chuàng)意的車輛功能之一是車載信息娛樂系統(tǒng),人工智能讓該系統(tǒng)上了一個新的臺階。
語音識別
語音識別為人類與技術(shù)進行交互提供了一種更簡便的方法;在這種情況下,它提供了司機與汽車之間的交互。由于深度學習算法,語音識別技術(shù)已取得了長足發(fā)展。那么,人工智能如何與語音識別結(jié)合使用?首先,將你的語音解讀成聲波。然后,這些聲波轉(zhuǎn)換成算法可以解讀的代碼。代碼被饋送后,語音與通常存儲在云端(大多數(shù)人工智能計算能力在云端)的現(xiàn)有樣本進行比較,確定所說的內(nèi)容。
由于人工智能,語音識別軟件會立即開始更新語音樣本,并考慮特定單詞的發(fā)音方式和用戶語音的聲調(diào)。該技術(shù)能夠?qū)W會你的獨特口音和單詞發(fā)音方式,有出色的準確性和精確度。人工智能還幫助語音識別技術(shù)識別語音背境和聲調(diào)。比如說,回復文本時,語音識別會了解你是不是提出問題,會根據(jù)需要自動添加標點符號。
虛擬助手
語音識別領(lǐng)域的進步為車載虛擬助手鋪平了道路。虛擬助手最先出現(xiàn)在智能手機上,現(xiàn)正慢慢進入到車載信息娛樂系統(tǒng)。最初,司機用語音識別技術(shù)能做的事情非常有限;而如今,虛擬助手讓司機可以詢問路線,獲取一般信息,甚至調(diào)整座位位置和空調(diào)設置。最近向汽車行業(yè)推出的Google Assistant和Siri是市面上人工智能方面最先M的虛擬助手。
比如說,用戶只要說一聲“Okay,Google”,Google Assistant就能激活。助手會識別你的聲音,調(diào)整車輛設置和專門針對你的建議。這讓Google Assistant得以管理多個用戶及使用偏好。通過學習了解用戶的駕駛偏好、習慣、日常行程,甚至跟蹤你的位置、路線和目的地,虛擬助手可以隨時給出建議。它可以提醒你在回家的路上取物件,推薦附近的餐館,甚至在你去當?shù)乜Х瑞^的路上預訂咖啡。
汽車行業(yè)
人工智能技術(shù)的進步不僅影響了車輛本身,還影響了整個汽車行業(yè)。
智能機器人
石油化工工業(yè)的轉(zhuǎn)型是當前的一個重要趨勢,主要因為石油石化工業(yè)受到新能源革命和頁巖氣技術(shù)以及化學反應工程新變化的影響。有關(guān)碳鏈變化的工業(yè)是石油化工工業(yè)的本質(zhì),石油化工就是對新物質(zhì)和新應用進行創(chuàng)造和發(fā)展,石油化工技術(shù)的變革真正開啟了新能源材料、新結(jié)構(gòu)和功能材料的時代。
1石油與石化工的現(xiàn)狀
將原油和天然氣從陸地或海洋的油井中進行提取,然后利用各種方法將其運輸?shù)綗捰蛷S。之后煉油廠通過各種物理和化學變化對原油和天然氣進行處理。蒸餾是整個工業(yè)處理過程的核心[1]。CDU和VDU是蒸餾的兩個進程,其中將有價值的餾分和汽油從原油原料中提取出來是CDU的主要目的。煉油廠裂解的原料就是石化行業(yè)應用的材料:天然氣的組成部分就是提取出的石腦油和丁烷。更輕和更寶貴的部分是通過對重油分子進行裂解得到的。蒸汽裂解和催化裂解是兩種分解的過程。當前全球提出的100%新能源計劃是最大的挑戰(zhàn),石油化工工業(yè)傳統(tǒng)的框架將會被全電動和太陽能汽車所改變,因此石化可能會被新能源全面代替,新能源將會成為能源新的提供者者,而將在非傳統(tǒng)能源方面集中石油化工的主要產(chǎn)品,如經(jīng)過創(chuàng)新的有機高分子材料。
2技術(shù)框架的進步
2.1空間維度的進步
目前從空間上來說。石油化工行業(yè)要從人類居住的核心區(qū)遷移到非適合人口生活的邊緣區(qū)域,這是石油化工行業(yè)發(fā)展的一個重要趨勢[2]。同時海上或陸地上的油井要從傳統(tǒng)獲取原油過度到對原油產(chǎn)品進行制造的方向。石油化工技術(shù)進步最直觀的反應就是微型化的石化工業(yè)生產(chǎn)的過程,這個生產(chǎn)過程也是與地球表面的分布具有聯(lián)系。反應過程空間尺寸的縮小受到納米技術(shù)對催化反應貢獻的影響,這也從側(cè)面說明石化企業(yè)要從技術(shù)上對自己的工業(yè)空間進行重新設計。新石油石化工業(yè)空間的形態(tài)就是垂直工廠,當前的油井都是將陸地或者海洋內(nèi)部的原油向陸地表面和海平面上進行提升,但是在未來要在陸地內(nèi)部和海洋底部直接實驗整合石油反應過程的目標,因此石油工廠發(fā)展的基本方向在地球表面上是不應該出現(xiàn)的。根據(jù)當前的開采技術(shù)相應的油氣資源樂意在頁巖層上進行獲取,但是未來相應物質(zhì)成份的轉(zhuǎn)化可以直接在地下進行。其本質(zhì)就是將轉(zhuǎn)化與獲取的過程融合在一起。
2.2分布式的應用
石油石化工業(yè)趨管線化是改變當前油氣管線在地球表面遍布的一種必然趨勢。所謂的管線就是支撐流體力學服務的系統(tǒng),如果轉(zhuǎn)化物質(zhì)的過程在產(chǎn)油區(qū)本地進行,則會大大降低對管線的依賴程度[3]。從保護環(huán)境的方面來說,輸油管線也是一種重要的潛在污染源,所以管線化的實現(xiàn)也是在一定程度上進行環(huán)境的保護。
3工藝過程的無線化和無人化
工業(yè)自動化技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的主要代表形式就是工業(yè)無線化,無人工廠和機器人服務真正意義上的實現(xiàn)都是由無線化來完成的。本文主要是對無線網(wǎng)絡如何覆蓋全工藝的過程以及普及無線應用如何用創(chuàng)新的商業(yè)模式進行促進這兩方面進行重點研究。無線網(wǎng)線技術(shù)的演進速度對無線網(wǎng)絡服務外包有著決定性的影響,這并不是用簡單的投資回報問題就可以說明的[4]。傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)自身無法實現(xiàn)運營無線工業(yè)網(wǎng)的主要原因是傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)的本質(zhì)是在有線通訊的基礎(chǔ)上進行建立的,其在管理理念和應用創(chuàng)新方面沒有積累有關(guān)無線化工藝過程的知識,對于處理無線化所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的能力也不具備。在傳統(tǒng)的概念中就存在無人工廠,但是隨著智能工業(yè)框架的發(fā)展對于當前各種技術(shù)挑戰(zhàn)帶來的需求無人工廠的本身已經(jīng)無法使其得到滿足,主要是因為在傳統(tǒng)的概念中無人工廠主要是工業(yè)過程完成以后預置管理流和過程控制流的總稱。但是在智能工業(yè)的框架中,需要對面向定制和迅速響應服務的系統(tǒng)進行建立,傳統(tǒng)的無人工廠模式對于這種實時的影響過程難以使其實現(xiàn)。在無人工廠模式為未來的發(fā)展過程中,其管理平臺的策略主要是利用模塊化的功能來實現(xiàn)的,其不同工藝過程的安排和實施的共線或則制造平臺化主要多是利用人工智能來實現(xiàn)的。
4結(jié)語
綜上所述,隨著我國經(jīng)濟和技術(shù)的發(fā)展,對新能源的利用越來越重視,而石油化工傳統(tǒng)的框架將會受到新能源利用的巨大沖擊,因此石油化工的技術(shù)框架也要進行變革和進步,如對納米技術(shù)進行利用、對垂直工廠進行建造以及分布式的應用等,另外隨著我國技術(shù)的不斷進步石油化工的工業(yè)過程也會逐漸實現(xiàn)無線化和無人化,而且當前的石油石化工業(yè)對環(huán)境也會造成巨大的壓力,這些都加快了石油石化工技術(shù)框架的轉(zhuǎn)型,因此石油石化工技術(shù)的發(fā)展在一定程度上也是由環(huán)境決定的。
參考文獻:
[1]丁未.智能工業(yè)與石油化工技術(shù)變革[J].中國儀器儀表,2015,(01),02:15-18.
[2]鄭前賀.新疆石油管理局化工延伸加工的戰(zhàn)略研究[D].重慶大學,2004,(03).
【中圖分類號】F49 【文獻標識碼】A
【DOI】 10.16619/ki.rmltxsqy.2015.19.006
“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”中的智能制造
過去20年,互聯(lián)網(wǎng)是改變社會、改變商業(yè)最重要的技術(shù);如今,物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn),讓許多物理實體具備了感知能力和數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋磉_能力;未來,隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)以及云計算和大數(shù)據(jù)技術(shù)的成熟,生產(chǎn)制造領(lǐng)域?qū)⒕邆涫占鬏敿疤幚泶髷?shù)據(jù)的高級能力,使制造業(yè)形成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),帶動傳統(tǒng)制造業(yè)的顛覆與重構(gòu)。
“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的概念最早是由美國通用電氣公司(GE)于2012年提出的,隨后聯(lián)合另外四家IT巨頭組建了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟(IIC),將這一概念大力推廣開來。“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”主要含義是,在現(xiàn)實世界中,機器、設備和網(wǎng)絡能在更深層次與信息世界的大數(shù)據(jù)和分析連接在一起,帶動工業(yè)革命和網(wǎng)絡革命兩大革命性轉(zhuǎn)變。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟的愿景是使各個制造業(yè)廠商的設備之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。這就至少要涉及到互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議、數(shù)據(jù)存儲等技術(shù)。而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟的成立目的在于通過制定通用的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準,利用互聯(lián)網(wǎng)激活傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造過程,促進物理世界和信息世界的融合。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),使制造業(yè)的數(shù)據(jù)流、硬件、軟件實現(xiàn)智能交互。未來的制造業(yè)中,由智能設備采集大數(shù)據(jù)之后,利用智能系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)分析工具進行數(shù)據(jù)挖掘和可視化展現(xiàn),形成“智能決策”,為生產(chǎn)管理提供實時判斷參考,反過來指導生產(chǎn),優(yōu)化制造工藝(圖1)。
智能設備可以在機器、設施、組織和網(wǎng)絡之間實現(xiàn)共享促進智能協(xié)作,并將產(chǎn)生的數(shù)據(jù)發(fā)送到智能系統(tǒng)。
智能系統(tǒng)包括部署在組織內(nèi)的機器設備,也包括互聯(lián)網(wǎng)中廣泛互聯(lián)的軟件。隨著越來越多的機器設備加入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)貫通整個組主和網(wǎng)絡的智能設備協(xié)同效應成為可能。深度學習是智能系統(tǒng)內(nèi)機器聯(lián)網(wǎng)的一個升級。每臺機器的操作經(jīng)驗可以聚合為一個信息系統(tǒng),以使得整套機器設備能夠不斷地自行學習,掌握數(shù)據(jù)分析和判斷能力。以往,在單個的機器設備上,這種深度學習的方式是不可能實現(xiàn)的。例如,從飛機上收集的數(shù)據(jù)加上航空地理位置與飛行歷史記錄數(shù)據(jù),便可以挖掘出大量有關(guān)各種環(huán)境下的飛機性能的信息。通過這些大數(shù)據(jù)的挖掘與應用,可以使整個系統(tǒng)更聰明,從而推動一個持續(xù)的知識積累過程。當越來越多的智能設備連接到一個智能系統(tǒng)之中,結(jié)果將是系統(tǒng)不斷增強并能自主深度學習,而且變得越來越智能化。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵是通過大數(shù)據(jù)實現(xiàn)智能決策。當從智能設備和智能系統(tǒng)采集到了足夠的大數(shù)據(jù)時,智能決策其實就已經(jīng)發(fā)生了。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中,智能決策對于應對系統(tǒng)越來越復雜的機器的互聯(lián)、設備的互聯(lián)、組織的互聯(lián)和龐大的網(wǎng)絡來說,十分必要。智能決策就是為了解決系統(tǒng)的復雜性。
當工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的三大要素――智能設備、智能系統(tǒng)、智能決策,與機器、設施、組織和網(wǎng)絡融合到一起的時候,其全部潛能就會體現(xiàn)出來。生產(chǎn)率提高、成本降低和節(jié)能減排所帶來的效益將帶動整個制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。
所以說,“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”代表了消費互聯(lián)網(wǎng)向產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的升級,增強了制造業(yè)的軟實力,使未來制造業(yè)向效率更高、更精細化發(fā)展。
“工業(yè)4.0”中的智能制造
2009到2012年歐洲深陷債務危機,德國經(jīng)濟卻一枝獨秀,依然堅挺。德國經(jīng)濟增長的動力來自其基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)――制造業(yè)所維持的國際競爭力。對于德國而言,制造業(yè)是傳統(tǒng)的經(jīng)濟增長動力,制造業(yè)的發(fā)展是德國工業(yè)增長不可或缺的因素,基于這一共識,德國政府傾力推動進一步的技術(shù)創(chuàng)新,其關(guān)鍵詞是“工業(yè)4.0”。
“工業(yè)4.0”中,互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展正在對傳統(tǒng)制造業(yè)造成顛覆性、革命性的沖擊。網(wǎng)絡技術(shù)的廣泛應用,可以實時感知、監(jiān)控生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù),實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)的智能分析和決策,使智能生產(chǎn)、網(wǎng)絡協(xié)同制造、大規(guī)模個性化制造成為生產(chǎn)方式變革的方向。“工業(yè)4.0”所描繪的未來的制造業(yè)將建立在以互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)為基礎(chǔ)的互動平臺之上,將更多的生產(chǎn)要素更為科學地整合,變得更加自動化、網(wǎng)絡化、智能化,而生產(chǎn)制造個性化、定制化將成為新常態(tài)。
自動化只是單純的控制,智能化則是在控制的基礎(chǔ)上,通過物聯(lián)網(wǎng)傳感器采集海量生產(chǎn)數(shù)據(jù),通過互聯(lián)網(wǎng)匯集到云計算數(shù)據(jù)中心,然后通過信息管理系統(tǒng)對大數(shù)據(jù)進行分析、挖掘,從而作出正確的決策。這些決策附加給自動化設備的是“智能”,從而提高生產(chǎn)靈活性和資源利用率,增強顧客與商業(yè)合作伙伴之間的緊密關(guān)聯(lián)度,并提升工業(yè)生產(chǎn)的商業(yè)價值(圖2)。
生產(chǎn)智能化。全球化分工使得各項生產(chǎn)要素加速流動,市場趨勢變化和產(chǎn)品個性化需求對工廠的生產(chǎn)響應時間和柔性化生產(chǎn)能力提出了更高的要求。“工業(yè)4.0”時代,生產(chǎn)智能化通過基于信息化的機械、知識、管理和技能等多種要素的有機結(jié)合,從著手生產(chǎn)制造之前,就按照交貨期、生產(chǎn)數(shù)量、優(yōu)先級、工廠現(xiàn)有資源(人員、設備、物料)的有限生產(chǎn)能力,自動制訂出科學的生產(chǎn)計劃。從而,提高生產(chǎn)效率,實現(xiàn)生產(chǎn)成本的大幅下降,同時實現(xiàn)產(chǎn)品多樣性、縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期,最終實現(xiàn)工廠運營的全面優(yōu)化變革。
傳統(tǒng)制造業(yè)時代,材料、能源和信息是工廠生產(chǎn)的三個要素(圖3)。傳統(tǒng)制造業(yè)發(fā)展的歷史,就是工廠利用材料、能源和信息進行物質(zhì)生產(chǎn)的歷史。材料、能源和信息領(lǐng)域的任何技術(shù)革命,必然導致生產(chǎn)方式的革命和生產(chǎn)力的飛躍發(fā)展。但是,隨著移動互聯(lián)網(wǎng)和云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展,計算機到智能手機等移動終端的演進,越來越多功能強大的智能設備以無線方式實現(xiàn)了與互聯(lián)網(wǎng)或設備之間的互聯(lián)。由此衍生出物聯(lián)網(wǎng)、服務互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng),推動著物理世界和信息世界以信息物理系統(tǒng)(CPS)的方式相融合。也可以說,是這種技術(shù)進步使得制造業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了資源、信息、物品、設備和人的互通互聯(lián)。
通過互通互聯(lián),云計算、大數(shù)據(jù)這些新的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),和以前的自動化的技術(shù)結(jié)合在一起,生產(chǎn)工序?qū)崿F(xiàn)縱向系統(tǒng)上的融合,生產(chǎn)設備和設備之間,工人與設備之間的合作,把整個工廠內(nèi)部的要素聯(lián)結(jié)起來,形成信息物理系統(tǒng),互相之間可以合作、可以響應,能夠開展個性化的生產(chǎn)制造,可以調(diào)整產(chǎn)品的生產(chǎn)率,還可以調(diào)整利用資源的多少、大小,采用最節(jié)約資源的方式。
“工業(yè)4.0”時代,在智能工廠中,CRM(Customer Relationship Management,客戶關(guān)系管理)、PDM(Product Data Management,產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)、SCM(Supply chain management,供應鏈管理)等軟件管理系統(tǒng)可能都將互聯(lián)。屆時,接到顧客訂單后的一瞬間,工廠就會立即自動地向原材料供應商采購。原材料到貨后,將被賦予數(shù)據(jù),“這是給某某客戶生產(chǎn)的某某產(chǎn)品的某某工藝中的原材料”,使“原材料”帶有信息。帶有信息的原材料也就意味著擁有自己的用途或目的地。在生產(chǎn)過程中,原材料一旦被錯誤配送到其他生產(chǎn)線,它就會通過與生產(chǎn)設備開展“對話”,返回屬于自己的正確的生產(chǎn)線;如果生產(chǎn)機器之間的原材料不夠用,生產(chǎn)機器也可以向訂單系統(tǒng)進行“交涉”,來增加原材料數(shù)量;最終,即便是原材料嵌入到產(chǎn)品內(nèi)之后,由于它還保存著路徑流程信息,將會很容易實現(xiàn)追蹤溯源(圖4)。
設備智能化。在未來的智能工廠,每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)清晰可見、高度透明,整個車間有序且高效地運轉(zhuǎn)。“工業(yè)4.0”中,自動化設備在原有的控制功能基礎(chǔ)上,附加一定的新功能,就可以實現(xiàn)產(chǎn)品生命周期管理、安全性、可追蹤性與節(jié)能性等智能化要求。這些為生產(chǎn)設備添加的新功能是指通過為生產(chǎn)線配置眾多傳感器,讓設備具有感知能力,將所感知的信息通過無線網(wǎng)絡傳送到云計算數(shù)據(jù)中心,通過大數(shù)據(jù)分析決策進一步使得自動化設備具有自律管理的智能功能,從而實現(xiàn)設備智能化。
“工業(yè)4.0”中,在生產(chǎn)線、生產(chǎn)設備中配備的傳感器,能夠?qū)崟r抓取數(shù)據(jù),然后經(jīng)過無線通信連接互聯(lián)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù),對生產(chǎn)本身進行實時的監(jiān)控。設備傳感和控制層的數(shù)據(jù)與企業(yè)信息系統(tǒng)融合形成了信息物理系統(tǒng)(CPS),使得生產(chǎn)大數(shù)據(jù)傳到云計算數(shù)據(jù)中心進行存儲、分析,形成決策并反過來指導設備運轉(zhuǎn)。設備的智能化直接決定了“工業(yè)4.0”所要求的智能生產(chǎn)水平。
能源管理智能化。近年來,環(huán)境和節(jié)能減排已成為制造業(yè)最重視的課題之一。許多制造業(yè)企業(yè)都已經(jīng)開始應用信息技術(shù),對生產(chǎn)能耗進行管理,以最具經(jīng)濟效益的方式,部署工業(yè)節(jié)能減排與綜合利用的智能化系統(tǒng)架構(gòu),從資源、原材料、研發(fā)設計、生產(chǎn)制造到廢棄物回收再利用處理,形成綠色產(chǎn)品生命周期管理的循環(huán)。
供應鏈管理智能化。在傳統(tǒng)的制造業(yè)生產(chǎn)模式中,無論是工廠還是供應商,都需要為制造業(yè)的零部件或原材料的庫存付出一定的成本支出,由于供應商和工廠之間的信息不對稱和非自動的信息交換,生產(chǎn)的模式只能采用按計劃或按庫存生產(chǎn)的模式,靈活性和效率受到了約束。
“工業(yè)4.0”時代,復雜的制造系統(tǒng)在一定程度上也加速了產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型。傳統(tǒng)的大型企業(yè)集團掌控的供應鏈主導型將向產(chǎn)業(yè)生態(tài)型演變,平臺技術(shù)以及平臺型企業(yè)將在產(chǎn)業(yè)生態(tài)中的展現(xiàn)出更多的作用。因此,企業(yè)競爭戰(zhàn)略的重點將不再是做大規(guī)模,而將是智能化的供應鏈管理,在不斷變化的動態(tài)環(huán)境中獲得和保持動態(tài)的供需協(xié)調(diào)能力。
供應鏈管理智能化將統(tǒng)一工廠的零部件庫存和供應商的生產(chǎn)流程,從而保證工廠的零部件庫存的最小化,降低庫存帶來的風險,降低生產(chǎn)成本。供應鏈管理智能化要求企業(yè)間的信息采用基于事件驅(qū)動的方式交換信息,信息的交換是實時的,并且對方同樣可以做出實時的反應,供應鏈上不同企業(yè)的運作效率與在同一個企業(yè)中不同部門的運作一樣敏捷,具有滿足不斷變化的需求的適應性。供應鏈管理智能化將為供應鏈上的企業(yè)帶來更大的利益,供應鏈上各個企業(yè)的協(xié)同制造將為降低制造成本、物流成本,縮短制造周期,提供更好的服務和有力的保障。
實現(xiàn)上述四個智能化體現(xiàn)了“工業(yè)4.0”的宏大愿景。“工業(yè)4.0”認為實現(xiàn)上述四個智能化其實是一個簡單的概念:將大量的有關(guān)人、信息管理系統(tǒng)、自動化生產(chǎn)設備等物體融入到信息物理系統(tǒng)(CPS)中,在制造系統(tǒng)中,利用產(chǎn)生的數(shù)據(jù)為企業(yè)服務,協(xié)同企業(yè)的生產(chǎn)和運營。
智能制造的內(nèi)涵
無論是德國的“工業(yè)4.0”,還是美國的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”,其實質(zhì)與我國工業(yè)和信息化部推廣的“兩化融合”戰(zhàn)略大同小異。某種程度上說,以智能制造為代表的新一輪工業(yè)革命或許對于我國制造業(yè)是一個很好的機會,也可能是我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的一個重要機遇。
工廠內(nèi)實現(xiàn)“信息物理系統(tǒng)”。德國“工業(yè)4.0”其實就是基于信息物理系統(tǒng)(CPS)實現(xiàn)智能工廠,最終實現(xiàn)的是制造模式的變革。CPS概念最早是由美國國家基金委員會在2006年提出,被認為有望成為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息技術(shù)的第三次浪潮。
CSP是融合技術(shù),包括計算、通信以及控制(傳感器、執(zhí)行器等)。中國科學院何積豐院士指出:“CPS,從廣義上理解,就是一個在環(huán)境感知的基礎(chǔ)上,深度融合了計算、通信和控制能力的可控可信可擴展的網(wǎng)絡化物理設備系統(tǒng),它通過計算進程和物理進程相互影響的反饋循環(huán)實現(xiàn)深度融合和實時交互來增加或擴展新的功能,以安全、可靠、高效和實時的方式監(jiān)測或者控制一個物理實體。CPS的最終目標是實現(xiàn)信息世界和物理世界的完全融合,構(gòu)建一個可控、可信、可擴展并且安全高效的CPS網(wǎng)絡,并最終從根本上改變?nèi)祟悩?gòu)建工程物理系統(tǒng)的方式。”
目前所說的制造業(yè)信息化,首先強調(diào)的是CAD(Computer Aided Design,計算機輔助設計)、CAM (Computer Aided Manufacturing,計算機輔助制造)等工業(yè)軟件和PPS(生產(chǎn)計劃控制系統(tǒng))、PLM(產(chǎn)品生命周期管理)等信息化管理系統(tǒng)。主要應用于由上而下的集中式中央控制系統(tǒng)。
而信息物理系統(tǒng)(CPS)則通過物體、數(shù)據(jù)以及服務等的無縫連接,實現(xiàn)了生產(chǎn)工藝與信息系統(tǒng)融合,形成了智能工廠。物聯(lián)網(wǎng)和服務互聯(lián)網(wǎng)分別位于智能工廠的三層信息技術(shù)基礎(chǔ)架構(gòu)的底層和頂層。最頂層中,與生產(chǎn)計劃、物流、能耗和經(jīng)營管理相關(guān)的ERP、SCM、CRM等,和產(chǎn)品設計、技術(shù)相關(guān)的PLM處在最上層,與服務互聯(lián)網(wǎng)緊緊相連。中間一層,通過CPS物理信息系統(tǒng)實現(xiàn)生產(chǎn)設備和生產(chǎn)線控制、調(diào)度等相關(guān)功能,從智能物料供應,到智能產(chǎn)品的產(chǎn)出,貫通整個產(chǎn)品生命周期管理。最底層則通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)控制、執(zhí)行、傳感,實現(xiàn)智能生產(chǎn)(圖5)。
智能工廠的產(chǎn)品、資源及處理過程因CPS的存在,將具有非常高水平的實時性,同時在資源、成本節(jié)約中也頗具優(yōu)勢。智能工廠將按照重視可持續(xù)性的服務中心的業(yè)務來設計。因此,靈活性、自適應以及機械學習能力等特征,甚至風險管理都是其中不可或缺的要素。智能工廠的設備將實現(xiàn)高級自動化,主要是由基于自動觀察生產(chǎn)過程的CPS的生產(chǎn)系統(tǒng)的靈活網(wǎng)絡來實現(xiàn)的。通過可實時應對的靈活的生產(chǎn)系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)工程的徹底優(yōu)化。同時,生產(chǎn)優(yōu)勢不僅僅是在特定生產(chǎn)條件下一次性體現(xiàn),也可以實現(xiàn)多家工廠、多個生產(chǎn)單元所形成的世界級網(wǎng)絡的最優(yōu)化。
工廠間實現(xiàn)“互聯(lián)制造”。隨著信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)、電子商務的普及,制造業(yè)市場競爭的新要求出現(xiàn)了變化。一方面,要求制造業(yè)企業(yè)能夠不斷地基于網(wǎng)絡獲取信息,及時對市場需求做出快速反應;另一方面,要求制造業(yè)企業(yè)能夠?qū)⒏鞣N資源集成與共享,合理利用各種資源。
互聯(lián)制造能夠快速響應市場變化,通過制造企業(yè)快速重組、動態(tài)協(xié)同來快速配置制造資源,在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時,減少產(chǎn)品投放市場所需的時間,增加市場份額;能夠分擔基礎(chǔ)設施建設費用、設備投資費用等,減少經(jīng)營風險。通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部、外部的協(xié)同設計、協(xié)同制造和協(xié)同管理,實現(xiàn)商業(yè)的顛覆和重構(gòu)。通過網(wǎng)絡協(xié)同制造,消費者、經(jīng)銷商、工廠、供應鏈等各個環(huán)節(jié)可利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)全流程參與。傳統(tǒng)制造業(yè)的模式是以產(chǎn)品為中心,而未來制造業(yè)通過與用戶互動,根據(jù)用戶的個性化需求,然后開始部署產(chǎn)品的設計與生產(chǎn)制造。
另外,作為一個未來的潮流,工廠將通過互聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)內(nèi)、外服務的網(wǎng)絡化,向著互聯(lián)工廠的趨勢發(fā)展。隨之而來,采集并分析生產(chǎn)車間的各種信息向消費者反饋,從工廠采集的信息作為大數(shù)據(jù)經(jīng)過解析,能夠開拓更多的、新的商業(yè)機會。經(jīng)由硬件從車間采集的海量數(shù)據(jù)如何處理,也將在很大程度上決定服務、解決方案的價值。
過去的制造業(yè)只是一個環(huán)節(jié),但隨著互聯(lián)網(wǎng)進一步向制造業(yè)環(huán)節(jié)滲透,網(wǎng)絡協(xié)同制造已經(jīng)開始出現(xiàn)。制造業(yè)的模式將隨之發(fā)生巨大變化,它會打破傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)的生命周期,從原材料的采購開始,到產(chǎn)品的設計、研發(fā)、生產(chǎn)制造、市場營銷、售后服務等各個環(huán)節(jié)構(gòu)成了閉環(huán),徹底改變制造業(yè)以往僅是一個環(huán)節(jié)的生產(chǎn)模式。在網(wǎng)絡協(xié)同制造的閉環(huán)中,用戶、設計師、供應商、分銷商等角色都會發(fā)生改變。與之相伴而生,傳統(tǒng)價值鏈也將不可避免的出現(xiàn)破碎與重構(gòu)。
工廠外實現(xiàn)“數(shù)據(jù)制造”。滿足消費者個性化需求,一方面需要制造業(yè)企業(yè)能夠生產(chǎn)或提供符合消費者個性偏好的產(chǎn)品或服務,一方面需要互聯(lián)網(wǎng)提供消費者的個性化定制需求。由于消費者人數(shù)眾多,每個人的需求不同,導致需求的具體信息也不同,加上需求的不斷變化,就構(gòu)成了產(chǎn)品需求的大數(shù)據(jù)。消費者與制造業(yè)企業(yè)之間的交互和交易行為也將產(chǎn)生大量數(shù)據(jù),挖掘和分析這些消費者動態(tài)數(shù)據(jù),能夠幫助消費者參與到產(chǎn)品的需求分析和產(chǎn)品設計等創(chuàng)新活動中,為產(chǎn)品創(chuàng)新作出貢獻。
因此,大數(shù)據(jù)將構(gòu)成制造業(yè)智能化的一個基礎(chǔ)。大數(shù)據(jù)在制造業(yè)大規(guī)模定制中的應用除了圍繞定制平臺這一核心之外,還包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、訂單管理、智能化制造等。定制數(shù)據(jù)達到一定的數(shù)量級,就可以實現(xiàn)大數(shù)據(jù)應用,通過對大數(shù)據(jù)的挖掘,實現(xiàn)流行預測、精準匹配、時尚管理、社交應用、營銷推送等更多的應用(圖6)。同時,大數(shù)據(jù)能夠幫助制造業(yè)企業(yè)提升營銷的針對性,降低物流和庫存的成本,減少生產(chǎn)資源投入的風險。
“數(shù)據(jù)制造”時代,互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將全面嵌入到工業(yè)體系之中,將打破傳統(tǒng)的生產(chǎn)流程、生產(chǎn)模式和管理方式。生產(chǎn)制造過程與業(yè)務管理系統(tǒng)的深度集成,將實現(xiàn)對生產(chǎn)要素的高度靈活配置,實現(xiàn)大規(guī)模定制生產(chǎn)。從而,將有力推動傳統(tǒng)制造業(yè)加快轉(zhuǎn)型升級的步伐。毫無疑問,“數(shù)據(jù)制造”將會改變制造業(yè)思維,給制造業(yè)帶來更多的靈活性和想象空間,也或?qū)㈩嵏仓圃鞓I(yè)的游戲規(guī)則。
對我國的啟示
沒有強大的制造業(yè),一個國家將無法實現(xiàn)經(jīng)濟快速、健康、穩(wěn)定的發(fā)展,勞動就業(yè)問題將日趨突顯,人民生活難以普遍提高,國家穩(wěn)定和安全將受到威脅,信息化、現(xiàn)代化將失去堅實基礎(chǔ)。改革開放以來的30多年中,中國經(jīng)濟經(jīng)歷了接近10%的高速增長階段,而制造業(yè)是我國經(jīng)濟高速增長的引擎。目前,我國尚處于工業(yè)化進程的中后期,制造業(yè)創(chuàng)造了GDP總量的三分之一,貢獻了出口總額的90%,未來幾十年制造業(yè)仍將是我國經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)。
重新定義“智能制造”的關(guān)鍵詞。進入21世紀以來,制造業(yè)面臨著全球產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整帶來的機遇和挑戰(zhàn)。特別是2008年金融危機之后,世界各國為了尋找促進經(jīng)濟增長的新出路,開始重新重視制造業(yè),歐盟整體上開始加大制造業(yè)科技創(chuàng)新扶持力度;美國于2011年提出“先進制造業(yè)伙伴計劃”,旨在增加就業(yè)機會,實現(xiàn)美國經(jīng)濟的持續(xù)強勁增長。美國國家科學技術(shù)委員會于2012年2月正式了《先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃》,德國于2013年4月推出《工業(yè)4.0戰(zhàn)略》。我們應該通過比較研究《美國先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃》《德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略》等資料中的先進制造業(yè)關(guān)鍵詞,進而來定義未來制造業(yè)的發(fā)展方向(圖7)。
一是軟性制造。大規(guī)模制造時代,傳統(tǒng)的制造環(huán)節(jié)利潤空間越來越受到擠壓。所以,從發(fā)達國家發(fā)展先進制造業(yè)的戰(zhàn)略規(guī)劃中均可以看到,制造業(yè)的概念和附加值正在不斷從硬件向軟件、服務、解決方案等無形資產(chǎn)轉(zhuǎn)移。相對于傳統(tǒng)制造業(yè),如今的制造業(yè)是軟件帶給硬件功能、控制硬件、對硬件造成極大影響。同時,與以往的硬件商品所不同,目前的制造業(yè)中,對商品附屬的服務或者基于商品上面的解決方案的需求正在快速增加。
所謂軟性制造,就是增加產(chǎn)品附加價值、拓展更多、更豐富的服務與解決方案。因為相對于硬件,產(chǎn)品內(nèi)置的軟件、附帶的服務或者解決方案通常是軟性和無形的,都是“看不見”的事物,所以稱之為軟性制造。
軟性制造不再將“硬件”生產(chǎn)視為制造業(yè),而認為“軟件”在制造業(yè)中不斷發(fā)揮主導作用,商品產(chǎn)生的服務或解決方案將對制造業(yè)的價值產(chǎn)生巨大影響。所以,未來的制造業(yè)需要放棄傳統(tǒng)的“硬件式”的思維模式,而要從軟件、服務產(chǎn)生附加值的角度去發(fā)展制造業(yè)。軟件、服務在整個制造業(yè)價值鏈中所占的比重將越來越大,呈現(xiàn)顯著的增長趨勢。未來制造業(yè)企業(yè)向顧客提供的不再是單純的產(chǎn)品,而是各種應用軟件與服務形態(tài)集成于一體的整體解決方案。
二是從“物理”到“信息”的趨勢。以往,每當提及制造業(yè),恐怕都認為是各種零部件構(gòu)成硬件產(chǎn)品的核心。隨著封裝化、數(shù)字化的發(fā)展,零部件生產(chǎn)加工技術(shù)加速向新興市場國家轉(zhuǎn)移,這樣,零部件本身的利潤就難以維系。因此,發(fā)達國家制造業(yè)開始更加注重通過組裝零部件進行封裝化,將部分功能模塊化,將系列功能系統(tǒng)化,來提升附加價值。
模塊化是將標準化的零部件進行組裝,以此來設計產(chǎn)品。從而能夠快速響應市場的多樣化需求,滿足消費者的各項差異化需求。以往,在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中,需要付出很多時間和成本,如果將復雜化的產(chǎn)品通過幾個模塊進行組裝,就能夠同時解決多樣化和效率化的問題。
但是,模塊化本身不過是產(chǎn)品的一項功能,未來制造業(yè)將更加重視在通過模塊化和封裝化的基礎(chǔ)上進行系統(tǒng)化,拓展新的應用與服務。如果以系統(tǒng)化為主導,就能相對于“物理”意義上的零部件,獲取更多的帶有“信息”功能的附加價值。相反,如果不掌控系統(tǒng)的主導權(quán),無論研發(fā)出的零部件的質(zhì)量和功能多么好,也難以成為市場價格的主導者。
三是從“群體”到“個體”的趨勢。在發(fā)達國家,以規(guī)模化為對象的量產(chǎn)制造業(yè)將生產(chǎn)基地轉(zhuǎn)移至新興市場國家,以定制化為重點的多種類小批量制造業(yè)漸漸成為主流。同時,消費者本身也將有能力將自己的需求付諸生產(chǎn)制造。也就是說,“大規(guī)模定制”隨著以3D打印為代表的數(shù)字化和信息技術(shù)的普及帶來的技術(shù)革新,將制造業(yè)的進入門檻降至最低,不具備工廠與生產(chǎn)設備的個人也能很容易地參與到制造業(yè)之中。制造業(yè)進入門檻的降低,也意味著一些意想不到的企業(yè)或個人將參與到制造業(yè),從而有可能帶來商業(yè)模式的巨大變化。
“個性化”首先是美國大力推進的。在美國的文化背景下,個性要比組織色彩強烈。制造業(yè)的“個性化”趨勢不僅僅是美國制造業(yè)回歸,還將帶動舊金山等大城市制造業(yè)的興盛,一些專注于通過信息技術(shù)使得生產(chǎn)工程高效化、專業(yè)性的小規(guī)模手工制作的制造業(yè)將在市區(qū)內(nèi)盛行,它們根據(jù)消費者的需求進行柔性的定制化服務,憑借獨特的設計,與大量生產(chǎn)形成差異化競爭。
四是互聯(lián)制造。隨著信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)、電子商務的普及,制造業(yè)市場競爭的新要求出現(xiàn)了變化。一方面,要求制造業(yè)企業(yè)能夠不斷地基于網(wǎng)絡獲取信息,及時對市場需求做出快速反應;另一方面,要求制造業(yè)企業(yè)能夠?qū)⒏鞣N資源集成與共享,合理利用各種資源。
互聯(lián)制造能夠快速響應市場變化,通過制造企業(yè)快速重組、動態(tài)協(xié)同來快速配置制造資源,提高產(chǎn)品質(zhì)量,減少產(chǎn)品投放市場所需的時間,增加市場份額。另外,作為一個未來的潮流,工廠將通過互聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)內(nèi)、外服務的網(wǎng)絡化,向著互聯(lián)工廠的趨勢發(fā)展。
美國因為有Google、Apple、IBM等IT巨頭和無數(shù)的IT企業(yè),所以在大數(shù)據(jù)應用上較為積極,非常重視對社會帶來新的價值。Google不斷將制造業(yè)企業(yè)收購至麾下,就是希望掌握主導權(quán)。同時,作為美國大型制造業(yè)企業(yè)的一個代表,GE公司也開始加強數(shù)據(jù)分析和軟件開發(fā),從車間采集數(shù)據(jù),進行解析,提供解決方案,開拓新的商業(yè)機會。德國將“工業(yè)4.0”視為國家戰(zhàn)略,將工廠智能化視為國家方針。通過信息技術(shù),最大限度的發(fā)揮工廠本身的能力(表1)。
把“兩化”深度融合作為主要著力點。工業(yè)和信息化部成立以來,一直致力于推進“兩化融合”工作,通過信息化的融合與滲透,對傳統(tǒng)制造業(yè)產(chǎn)生革命性影響。“工業(yè)4.0”本質(zhì)上是由信息技術(shù)引發(fā)的,與我國的“兩化融合”有異曲同工之處。在未來制造業(yè)中,我們應該將“兩化深度融合”作為主要著力點,進一步繼續(xù)加快推進信息化、自動化和智能化。
首先,研究部署信息物理系統(tǒng)(CPS)平臺,實現(xiàn)“智能工廠”的“智能制造”。智能制造已成為全球制造業(yè)發(fā)展的新趨勢,智能設備和生產(chǎn)手段在未來必將廣泛替代傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式。而信息物理系統(tǒng)(CPS)將改變?nèi)祟惻c物理世界的交互方式,使得未來制造業(yè)中的物質(zhì)生產(chǎn)力與能源、材料和信息三種資源高度融合,為實現(xiàn)“智能工廠”和“智能制造”提供有效的保障。美國、德國等世界工業(yè)強國都高度重視信息物理系統(tǒng)的構(gòu)建,加強戰(zhàn)略性、前瞻性的部署,并已然取得了積極的研究進展。而我國目前的制造業(yè)發(fā)展仍然以簡單地擴大再生產(chǎn)為主要途徑,迫切需要通過智能生產(chǎn)、智能設備和“工業(yè)4.0”理念來改造和提升傳統(tǒng)制造業(yè)。
其次,推動制造業(yè)向智能化發(fā)展轉(zhuǎn)型的同時,同步推動制造業(yè)的模式和業(yè)態(tài)的革新。主要體現(xiàn)在,從大規(guī)模批量生產(chǎn)向大規(guī)模定制生產(chǎn)的革新、從生產(chǎn)型制造向服務型制造的革新、從集團式全能型生產(chǎn)向網(wǎng)絡式協(xié)同制造的革新、從兩化融合向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的革新。
王小榮:國內(nèi)智能家居市場一直定位在高端,面對的主要消費群體是富人。造成這個高端定位的主要原因有兩個,技術(shù)和市場。回顧五年前的寬帶業(yè)務、十年前的手機業(yè)務也同樣如此,開始只有一部分人能夠接受和使用這些產(chǎn)品和服務,但是只要這個行業(yè)是順應社會發(fā)展,并且能夠形成合理的產(chǎn)業(yè)鏈,那么這個產(chǎn)業(yè)鏈和市場就能夠快速的推動技術(shù)的發(fā)展、市場模式的發(fā)展以及應用模式的發(fā)展,并且可以很快的深入到大眾的生活中。
這個推動是越來越快的,就如同撥號上網(wǎng)業(yè)務發(fā)展了二十年才有規(guī)模,而寬帶上網(wǎng)業(yè)務卻僅僅需要五年就能產(chǎn)生相同甚至更大的規(guī)模一樣。智能家居產(chǎn)品與寬帶業(yè)務、手機業(yè)務很相似,都應該有著相似的發(fā)展模式。從智能家居現(xiàn)有的發(fā)展階段來說,只有中高端的用戶會接受和使用智能家居的產(chǎn)品,因此產(chǎn)品的市場定位主要是中高端的客戶。我們中控電子的智能家居產(chǎn)品立足實用,保留了很多傳統(tǒng)的設備和使用習慣,這為我們今后以中產(chǎn)階層為主的市場發(fā)展奠定了非常好的基礎(chǔ)。另外我們還設計了幾條不同的產(chǎn)品線,針對不同的客戶群和應用要求設計了不同的產(chǎn)品。
記者:今年上半年以來,外部經(jīng)濟環(huán)境的低迷對于中控智能家居今年的既定市場計劃是否造成了一定影響?據(jù)了解,目前中控智能家居的主要著眼點是發(fā)掘和拓展以杭州為中心的本地市場,在此過程中,本地市場給您的最大感受是什么?
王小榮:經(jīng)濟低迷所帶來一系列問題是必然的,但對于我們的市場計劃沒有產(chǎn)生太多的影響。因為房產(chǎn)的需求對于中國來講一直是穩(wěn)步發(fā)展的,而我們這種以實用為主導的智能家居產(chǎn)品也能促進房產(chǎn)的發(fā)展,特別是一些精裝修的樓盤,我們給他們帶去的并不單單是費用的支出和概念的提升,我們帶去的是能夠幫助他們節(jié)省費用、降低施工難度、降低管理難度,同時也讓用戶感受實用、方便的產(chǎn)品。
目前,杭州智能家居市場發(fā)展的比較快,有很多的知名樓盤都開始了這方面的應用,機會非常多,市場也非常大,但由于智能家居產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初級階段造成了很多用戶的對產(chǎn)品對理念的不了解,我們還需要做很多工作來引導用戶去理解這些理念。
記者:應用于家居生活的智能家居產(chǎn)品畢竟不同于工業(yè)用品,針對于此,在產(chǎn)品的研發(fā)與外觀設計方面,中控智能家居有著怎樣的突破與創(chuàng)新?
王小榮:就技術(shù)層面而言,民用產(chǎn)品與工業(yè)產(chǎn)品最大的差別是穩(wěn)定性的差別,工業(yè)行業(yè)對產(chǎn)品的穩(wěn)定性要求一般比民用行業(yè)高一個數(shù)量級。從非技術(shù)層面來講民用行業(yè)的產(chǎn)品與工業(yè)行業(yè)的產(chǎn)品最大差別是外觀,民品需要的是華麗的外觀。應該說我們在技術(shù)方面有著得天獨厚的優(yōu)勢,我們的研發(fā)部門、設計部門一直是使用工業(yè)的標準去做民用的產(chǎn)品,我們的產(chǎn)品有著工業(yè)的血統(tǒng),因此在穩(wěn)定性方面是有著突出的優(yōu)勢的。對于外觀的設計我們一樣非常的重視,我們所有的產(chǎn)品都找專業(yè)的設計公司進行設計、開模等工作。在工業(yè)設計方面我們除了引進一些比較“潮”的設計外,還為一些喜歡傳統(tǒng)的用戶設計了傳統(tǒng)感覺的產(chǎn)品,讓我們的用戶在原有的生活方式下享受智能家居帶來的舒適和便利。
記者:無線技術(shù)以其免布線的優(yōu)勢,在新房智能化裝修與舊房智能化改造方面無疑市場廣闊。我們注意到中控智能家居系統(tǒng)同樣是基于Z-Wave無線通訊技術(shù),對于無線技術(shù)一直受困的防干擾與雙向反饋,中控智能家居系統(tǒng)又有怎樣的獨到之處?
王小榮:一提到無線技術(shù),用戶最關(guān)心的是三點:一是通訊距離,二是無線輻射,三是無線干擾。通訊距離和無線輻射是互相關(guān)聯(lián)的一對問題。在相同的通訊頻率下,要降低無線輻射就必須減小無線發(fā)射功率,而減小無線發(fā)射功率則通訊距離必然縮短。從用戶的角度來看,無線輻射必須小,這是必須達到的硬指標。而通訊距離問題我們研究了很多技術(shù),最終是通過一種軟件的自動路由的方式來完美的解決了這個問題。自動路由就是當兩個節(jié)點由于距離太遠造成無法通訊的時候,設備可以自動的通過在這兩個節(jié)點間的其他節(jié)點進行間接的通訊。單向通訊有著太多的問題,我們沒有采用這種比較原始的技術(shù),雖然采用這種技術(shù)能讓產(chǎn)品的成本變低。
避免無線干擾問題要從通訊頻段、通訊方式、加密方式等等多個硬件、軟件方面入手。首先我們使用的是國內(nèi)剛剛開放的頻段,而不是使用現(xiàn)在最熱門的2.4G,這樣就從本質(zhì)上降低了擾的可能,同時通過軟件進行雙向雙鑒的方式完善通訊可靠性。其次我們選用的頻段能夠支持最高每秒幾十KB的數(shù)據(jù)通訊,這樣的通訊速率能夠支持雙向加密的復雜通訊協(xié)議。在網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)上我們采用了類似以太網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu),既能保證通訊的順暢同時也能保證數(shù)據(jù)的安全性。
記者:智能化產(chǎn)品如何融入不同的家居裝修風格一直是智能家居廠商關(guān)注的焦點,我們注意到中控智能家居推出的嵌入式產(chǎn)品,可以嵌入墻體的控制器對原有電器設備進行智能化改造。請您為大家介紹下這種嵌入式產(chǎn)品在智能化改造中的具體實現(xiàn)方式和實際應用情況。
王小榮:智能家居產(chǎn)品是對傳統(tǒng)電器設備的升級,人們熟悉傳統(tǒng)電器的功能、使用方式等,智能家居作為一個較新的產(chǎn)品,不能一步取代所有的電器設備,不能直接的要求人們改變他們原有的對電器設備的控制方式,因此我們選擇了嵌入式設計這種方式。
例如我們設計了兩種開關(guān)面板,一種是貼墻式的,通過雙面膠粘在墻上使用起來非常方便,但這種面板使用的是點動式的電子開關(guān)而不是傳統(tǒng)的機械開關(guān),另一種就是嵌入式的開關(guān)面板控制器,用戶可以使用傳統(tǒng)的機械開關(guān),然后在機械開關(guān)后面安裝一個我們的嵌入式控制器就能一樣做到無線智能控制。這樣的產(chǎn)品更容易讓一些喜歡傳統(tǒng)方式的用戶接受和使用。
記者:現(xiàn)階段,國內(nèi)智能家居市場不少工程商、集成商普遍缺乏過硬的專業(yè)技術(shù)能力,在實際項目施工過程中普遍依賴廠商的技術(shù)支持,對于這種現(xiàn)象您是如何看待?對于提升渠道伙伴的技術(shù)服務水平,共同做大智能家居市場,中控智能家居有著怎樣的長遠規(guī)劃?
王小榮:為工程商提供支持是廠家必須做的工作,產(chǎn)品推廣、市場開發(fā)工作僅僅靠廠家來做效果是非常小的,要想讓好的產(chǎn)品盡快的打開市場就必須依靠整個產(chǎn)業(yè)鏈。
新時代的區(qū)域工業(yè)園區(qū)在建設規(guī)劃中,應根據(jù)地域?qū)嶋H情況和需求進行建設,工業(yè)園區(qū)的設置,是以城市區(qū)域的工業(yè)生產(chǎn)需求為前提,是促進企業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的重要途徑。在規(guī)劃設置中應嚴格按照國家土地使用要求,在允許范圍內(nèi)開展規(guī)劃建設,通過設置專供工業(yè)生產(chǎn)的設施,給工業(yè)生產(chǎn)與科技研發(fā)提供良好的園區(qū)環(huán)境。如何對工業(yè)園區(qū)進行科學合理的開發(fā),促進企業(yè)生產(chǎn)快速發(fā)展,是城市工業(yè)建設急需解決的問題。隨著高科技網(wǎng)絡技術(shù)的高速發(fā)展,未來工業(yè)園區(qū)在建設中應引進先進的信息智能技術(shù),優(yōu)化工業(yè)園區(qū)空間布局的規(guī)劃與建設,實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)與管理的智能化發(fā)展,增加社會資源的合理利用,促進企業(yè)經(jīng)濟的快速增長[1]。智能化建設與管理是未來工業(yè)園區(qū)建設與發(fā)展的必要手段,對城市區(qū)域工業(yè)園區(qū)建設與管理具有重要意義。
1未來工業(yè)園區(qū)智能建設
工業(yè)園區(qū)建設的作用主要是為工業(yè)企業(yè)制造提供場地,在建設中應對園區(qū)的空間布局進行規(guī)劃設計,并結(jié)合工業(yè)城市的地域結(jié)構(gòu)以及分布狀態(tài)的特點,采取智能化工業(yè)建設布局。工業(yè)布局是指城市在工業(yè)園區(qū)的規(guī)劃建設上,應考慮適合工業(yè)生產(chǎn)的地域位置,保證工業(yè)生產(chǎn)制造的同時避免對社會環(huán)境造成污染;工業(yè)園區(qū)在規(guī)劃空間布局上,應根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)需求進行合理的空間配置和組合,以利于企業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)與研發(fā)。由于工業(yè)生產(chǎn)的特殊性,因此工業(yè)園區(qū)在建筑位置的選擇上,應選擇適合企業(yè)生產(chǎn)的地域減少環(huán)境污染;在規(guī)劃工業(yè)園區(qū)空間布局和管理上,要以實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟增長為目標,減少生產(chǎn)對社會環(huán)境的污染,使工業(yè)園區(qū)規(guī)劃空間布局更加的科學合理[2]。
1.1規(guī)劃工業(yè)園區(qū)空間布局優(yōu)化路線
工業(yè)園區(qū)規(guī)劃空間布局優(yōu)化路線在設計布局中,對于原有的老舊工業(yè)園區(qū)進行布局優(yōu)化時,應根據(jù)老園區(qū)的環(huán)境、生產(chǎn)、管理及生態(tài)空間進行分析,依照原有布局與現(xiàn)在布局的可操作性,運用智能化技術(shù)對老工業(yè)園區(qū)進行空間布局優(yōu)化,以實現(xiàn)科學合理的整合與優(yōu)化,促進老工業(yè)園區(qū)的創(chuàng)新與改革。該園區(qū)的布局優(yōu)化路線包括以下五方面。(1)不符合工業(yè)生產(chǎn)條件的老舊園區(qū)企業(yè)應將其遷出;(2)對于生產(chǎn)技術(shù)落后、污染環(huán)境嚴重的老舊園區(qū)企業(yè)進行升級和改造;(3)應對現(xiàn)有老舊園區(qū)的布局進行優(yōu)化調(diào)整;(4)分析老舊園區(qū)的用地性質(zhì)是否符合標準;(5)對工業(yè)園區(qū)與居住地之間設計安全有效的防護距離。
1.2規(guī)劃工業(yè)園區(qū)5G智能建設方案實施
針對工業(yè)園區(qū)規(guī)劃空間布局在建設過程中出現(xiàn)的問題,采用先進的5G智能化和大數(shù)據(jù)建設方案進行優(yōu)化處理,完善了工業(yè)園區(qū)的建設與發(fā)展[3]。在智能優(yōu)化過程中,根據(jù)工業(yè)園區(qū)建設需求進行智能規(guī)劃。第一,在規(guī)劃城市工業(yè)園區(qū)的建設上,5G智能化和大數(shù)據(jù)建設方案的實施,對城市工業(yè)片區(qū)間的功能作用進行科學合理的優(yōu)化。針對以下方面:一是在進行優(yōu)化的過程中,應根據(jù)該區(qū)域的總體發(fā)展要求分析,并對園區(qū)建設進行智能優(yōu)化設計;二是智能優(yōu)化促進園區(qū)內(nèi)形成有效聯(lián)合互助作用;三是5G智能化和大數(shù)據(jù)使各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間形成互相支撐的產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)系,實現(xiàn)了區(qū)域工業(yè)園區(qū)布局的總體優(yōu)勢。第二,針對城市原有的老舊工業(yè)園區(qū)存在規(guī)劃、定位不符合標準的問題,采用5G智能優(yōu)化和大數(shù)據(jù)過程中,主要開展以下兩個方面調(diào)整:一是對需要搬遷的老舊園區(qū)進行檢測評估,并提供相應的經(jīng)濟保障;二是智能優(yōu)化技術(shù)可以改造調(diào)整污染嚴重的老工業(yè)園區(qū),使企業(yè)走進優(yōu)化升級的新局面,增加企業(yè)經(jīng)濟增長的同時,還提高了園區(qū)自身的土地區(qū)域的經(jīng)濟價值。第三,由于老舊工業(yè)用地與居住用地的不合理規(guī)劃,造成混雜污染嚴重的問題,在進行智能優(yōu)化時主要針對以下兩點開展:一是對于污染嚴重的園區(qū)企業(yè)進行停工整改措施;二是對于距離居住用地較近的園區(qū),要求園區(qū)企業(yè)進行保護隔離調(diào)整。
2基于AI技術(shù)未來工業(yè)園區(qū)智能管理
未來工業(yè)園區(qū)通過先進的AI技術(shù),對園區(qū)開展網(wǎng)格化管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)實時監(jiān)控模式,通過系統(tǒng)顯示信息工作生產(chǎn)中發(fā)生的問題,進行及時控制與處理,不僅減輕了員工繁瑣的工作量,提高了工作效;并實時監(jiān)控生產(chǎn)現(xiàn)場,及時發(fā)出危險預警,保護了工作人員的人身安全。
2.1園區(qū)能源管理
智能AI技術(shù)應用服務系統(tǒng)對園區(qū)環(huán)境進行監(jiān)測與管理,根據(jù)園區(qū)現(xiàn)有資源和可再生能源的利用狀況進行能源優(yōu)化管理。
2.2數(shù)據(jù)接入及綜合展示管理
第一,污染數(shù)據(jù)。根據(jù)園區(qū)污水污染數(shù)據(jù)的檢測結(jié)果,針對不符合標準的指標進行處理,確保園區(qū)污水處理質(zhì)量,避免園區(qū)環(huán)境污染的同時,保障從業(yè)人員的身體健康。一是利用智能AI技術(shù)檢測系統(tǒng)對園區(qū)進水和出水的指標進行實時監(jiān)測,確保從業(yè)人員不會引用該水質(zhì)而出現(xiàn)任何健康問題;二是系統(tǒng)把監(jiān)測的指標數(shù)據(jù)進行傳輸與存儲,方便從業(yè)人員快速處理信息,節(jié)省大量時間;三是通過3D動態(tài)可視化監(jiān)控方式對水質(zhì)進行動態(tài)分析,把超出指標的水質(zhì)信息發(fā)送到報警平臺。第二,園區(qū)環(huán)境數(shù)據(jù)。通過使用智能AI技術(shù)對園區(qū)進行空氣質(zhì)量(主要參數(shù)PM2.5)實時監(jiān)測,避免有害氣體對園區(qū)造成嚴重的空氣污染,避免從業(yè)人員受到侵害。一是對園區(qū)氣體粉塵與噪聲實時監(jiān)測并采集數(shù)據(jù);二是使用PM2.5檢測設備對園區(qū)的空氣質(zhì)量進行檢測,系統(tǒng)采集并存儲數(shù)據(jù);三是采用綜合指揮管理平臺北斗定位系統(tǒng),對園區(qū)進行位置標注并顯示動態(tài)實時數(shù)據(jù)。第三,電力和能源分項計量數(shù)據(jù)。針對園區(qū)樓宇能耗狀況進行數(shù)據(jù)采集、傳輸,通過數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計,對能耗開展優(yōu)化管理。一是采集園區(qū)生產(chǎn)、照明、空調(diào)等所有能耗數(shù)據(jù),系統(tǒng)進行分項計量并傳輸和存儲;二是根據(jù)能耗數(shù)據(jù)的監(jiān)測和分析,對園區(qū)能耗采取科學合理的措施進行優(yōu)化節(jié)能。第四,安全管控。通過使用智能AI技術(shù)對園區(qū)進行安全方面的數(shù)據(jù)接入,對人員、車輛、道路和生產(chǎn)現(xiàn)場、重要部位以及消費系統(tǒng)等,進行動態(tài)實時數(shù)據(jù)監(jiān)控,并實施園區(qū)安全管控。
3結(jié)論
總之,隨著未來工業(yè)園區(qū)智能化建設的創(chuàng)新與發(fā)展,不僅對工業(yè)園區(qū)規(guī)劃空間布局起到了優(yōu)化作用,還能為園區(qū)選址提高分析和指導,避免對環(huán)境造成污染,同時針對老舊園區(qū)提出科學合理的整改措施,促進工業(yè)企業(yè)的健康發(fā)展。智能化的建設和管理模式,有效地優(yōu)化了企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)管理制度,節(jié)省了企業(yè)的生產(chǎn)資本,增加了企業(yè)經(jīng)濟的快速增長。未來工業(yè)園區(qū)智能化建設和管理的實施及應用,對工業(yè)項目工程的研究和分析具有重要參考價值。
參考文獻:
[1]王琨,朱瑩瑩,李玉雙.工業(yè)園區(qū)“生態(tài)化”再建設路徑研究———以浙江嘉興乍浦經(jīng)濟開發(fā)區(qū)為例[J].改革與戰(zhàn)略,2017(4):106-109.