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還能讓智能制造來得再快一點嗎?

返回列表 來源:精鉆 瀏覽:- 發布日期:2021-05-06 09:10:06【

制造業作為我國國民經濟的主體,是所有產業發展的基礎,悄無聲息地影響著經濟的發展和人們的生活。

而對很多的企業來說,智能制造有什么好處、如何才能簡單有效地對生產流程進行升級,并沒有一個明確的認知。在全球制造業正面臨新一輪產業分工的背景下,留給中國制造業的時間并不寬裕。

01為什么智能制造如此重要?

前哈佛大學教授,著名經濟學家、 世界銀行經濟顧問霍利斯·錢納里曾在《工業化和經濟增長比較研究》一書中指出:“以制造業增長為代表的經濟結構轉變,會加速經濟增長進程;制成品出口導向國家,經濟結構變化速度較快,國內外產業聯系程度更高,制造業對增長貢獻也更大。”

以我國為例,改革開放之后,中國從貧窮落后一躍成為世界第二大經濟體。經濟高速發展的根本原因在于成功利用了人口帶來的勞動力優勢。各行各業都融入了全球產業鏈、參與到國際分工中去,最終成為成為了“世界工廠”。

據工信部最新數據,2019年我國制造業增加值達26.9萬億元,占全球比重28.1%,連續十年保持世界第一制造大國地位。

但經過40年發展,這樣的模式正逐漸面臨著來自內外兩方面的挑戰。

一方面來自內部,國內制造業“用工荒”逐年加劇,疫情之后一度成為社會熱點。這背后是人口紅利使低端產業造成了對低成本勞動力的依賴,而年輕群體則不再滿足于傳統制造業工人微薄的收入。在移動互聯網的高速發展下,轉而尋求快遞員、騎手、網約車等新的社會需求職業。

另一方面則在外部,以德國提出“第四次工業革命”、美國“智能制造領導聯盟”、英國《英國工業2050戰略》等等為首。在國際范圍內,多個政府或組織正在大力推動新型高自動化制造形式,下一代工業制造已逐漸成為新的趨勢。

在這樣的背景下,2015年我國提出“制造強國”戰略。在第一個“十年綱領”《中國制造2025》中,將“中國智能制造”作為發展的主要方向。推動傳統制造業轉型,以“機器換人”的方式,緩解中國制造業面臨的用工問題。

今年4月則更進一步,中共中央對“新基建”的定義進行了解釋,并在“信息基礎設施”的建設中明確將“物聯網、工業互聯網”等列為了主要的發展推動方向。

緊接著的第十九屆五中全會中又提出:“堅持把發展經濟著力點放在實體經濟上,堅定不移建設制造強國、質量強國、網絡強國、數字中國,推進產業基礎高級化、產業鏈現代化,提高經濟質量效益和核心競爭力。”

在十四五“2035年基本實現社會主義現代化”的目標下,“基本實現新型工業化”也成了中堅的推動力量。

對于還在猶豫的工廠來說,在用工的壓力與“新基建”等政策的指導下,前進的方向逐漸清晰起來:在IoT與大數據等技術的加持之下,通過對傳統產線數字化的改造與建設,將達到生產效率與成本的進一步優化。

這不僅是局部工廠的解決方案,更是推動我國制造業發展的過程中,所采取的必要的生產方式的變革。

02物聯網:智能制造的“神經”

事實上,智能制造的普及并非一帆風順。對企業來說,采用低端勞動力不僅可以節省成本,更是可以讓產線更加“靈活”。

舉例來說,在一些企業管理者的眼中,傳統自動化工業流程往往是將機器以事先擬定的腳本進行運作。在一個生產線中,每一臺機器、每一個節點都是“死”的。需要技術人員提前提供好運行腳本,并按照腳本來運作。

這正是很多制造業不愿放棄人工制造的原因:相比機器,人具有更強的適應能力,人工的生產線更具有“柔性”??梢宰龅诫S機應變,并實時地根據產線的狀態調整自己的工作。

而這也恰好是外界對智能制造控制的普遍誤區:簡單來說,智能制造會使用機器來替代人類的操作。但它并非為了單純解決“能源、體力”等問題,只依靠機器將生產流程自動化。

而是進一步地,通過物聯網技術對工業數據進行更深度的檢測,并在各節點之間進行實時的數據交換、處理。將每個節點、每臺機器狀態與效率的最優化,并最終促成整個系統的高效運行。

在這個過程中,作為幾乎所有數據源頭的物聯網技術(IoT),成為了工業互聯網進化過程中重要的一環。

TCL格創東智智能制造專家王錦提到了“智能制造20字真言”,分別是:狀態識別,實時分析,精準執行,自主決策和學習提升。他強調:物聯網技術解決的是狀態識別、實時分析、精準執行這三方面的問題。

在智能制造中,通過物聯網傳感器收集到的數據,不僅可以在低延時下實現更準確地操作,還可以如同“神經”一樣,收集記錄生產過程中每個節點的狀態數據。借助5G等更加先進的通訊技術,讓數據在節點之間交換流動起來,就像“血液”通過了“血管”。

當整個系統運作起來,生產的過程就“活了”:通過記錄和數據交換,系統實時判斷自己的工作內容,提醒潛在的危機;為維修人員提前預測潛在的故障,減少維護成本;并在理想情況下,自我優化生產流程(時間敏感網絡),體現的則是相比人工流水線更強的“柔性”。

英特爾亞太區物聯網事業部中國區行業銷售經理謝青山表示,與普通用戶經常接觸到的互聯網技術相比,工業互聯網還有著兩個獨特需求:

實時性:隨著制造產品的精細程度越來越高,在制造過程中需要更加快速、實時、精準地控制機械設備;

時效性:設備之間需要做到更加及時、同步的配合,將工作流程效率最大化。

隨著數據的流動,物聯網大大推動了工業生產的過程中做到實時反饋和閉環控制。

03物聯網改變了什么

隨著制造業產線流程的愈發復雜,被制造的產品越來越精密,曾經人工難以解決的問題,在智能制造時代正被逐步克服。

王錦提到了物聯網機器視覺的一項具體應用:一次制造案例中,面板生產過程中有一道工序,需要用人眼去判斷電路板印刷過程中的電路質量問題。每次判片室幾百人,每天看30萬張缺陷照片,工作內容的辛苦給崗位帶來了極大的流動性。而借助物聯網的視覺傳感器和AI技術,系統可以自動地高速完成整個過程。

從更長遠的角度來看,物聯網技術解決的將不僅僅是人的問題,更是給整個產線流程帶來方方面面的改變。在謝青山提到的英特爾半導體工廠中,物聯網正給產線的維護過程帶來了新的可能性。

由于芯片的精密程度非常高,所以在制作過程中,英特爾在工廠中安裝了大量的換氣設備,用來維持生產環境的潔凈。在生產過程中,換氣設備的損壞或者故障,對產線將是非常大的影響。而如何穩定地維護這些換氣設備,對工廠來說是個挑戰。

在此之前,英特爾只能通過頻繁檢測,并提前報廢掉設備,來避免潛在的風險,不可避免地構成了一定程度的浪費。

而對產線進行基于智能制造的改造以后,針對換氣設備故障時的異常狀態,英特爾為每個換氣設備加裝了傳感器,通過對比正常與異常時不同的狀態數據,如振動頻率、電流、電壓、聲音等。在數據層面提前判斷設備的潛在的隱患信息,并進行預測性的維護。保持產線穩定的同時,大幅降低了成本。

謝青山認為,“預測性維護”是工業互聯網對傳統工廠改造的過程中,能讓工廠最快受益的技術。它的受益體現在兩方面:

 一方面是產線的穩定:減少產線故障以后對原材料的損耗以及交付周期延長的商業影響;

另一方面則是成本的降低:減少了技術人員檢查、更換設備的人力成本。同時設備物盡其用,避免頻繁采購帶來的浪費。

而解決這些問題的方式,正依賴于英特爾物聯網技術成熟應用的基礎。

謝青山認為,當前中國制造業的一大特點是,從業人數與規模,都遠遠領先于其他擁有制造業的國家。這正源自于改革開放之后,制造業的崛起之下,中國形成了世界上品類最多、規模最大的制造業體系。

但與此同時,不同品類的工業特點,造成了國內制造業發展的不均衡:領先的企業已經開始建設黑燈工廠了,而還有更加廣大的小型制造業工廠,離真正的數字化改造還有很遠的路要走。

要解決這些問題,需要的是一個更加一體化低成本的平臺化解決方案。

比如說從硬件層面來說,英特爾發現,傳統通用的芯片應用到智能制造領域時,并不能良好支持時間敏感網絡這一功能,即不能很好地對上下游工序的合理安排與調整。于是他們在新一代處理器中,將這類功能統統集成到了底層的硬件中,當上層工廠需要構建自己的智能制造平臺時就會更加容易。

從軟件上來說,為了更好地支持上述硬件功能,英特爾搭建了全球化IoT平臺,提供一站式智能物聯網解決方案。在工業邊緣控制平臺(ECI)的加持下,智能制造的應用實現將更加簡單。

這樣工作看起來并不復雜,但從前期調研、開發人員程序編寫、最后將功能燒到芯片里,前后需要三到五年才能實現。對于之前普通的企業來說,尋找一套穩定的解決方案所需要付出的成本則依然高昂。而像這樣成熟、通用、一體的解決方案,也將成為智能制造的有力推動,這套技術的優勢在工廠中體現得淋漓盡致,通過提高機器視覺等技術,達到節能減排成效,進而大幅度提升了效率。

而在智能制造的普及背后,將會迎來更多衍生性智能制造應用的快速發展。對此,王錦提到了“數據壓”的概念:

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格創東智在TCL華星光電的一期的物聯網工程里,大概連了六千多臺設備,將近兩萬個信息點,一天大概能產生將近兩個TB的數據。就像水庫一樣,大量的數據會產生數據壓,數據壓會推動智能制造衍生應用的發展。

毫無疑問的是,基于整個制造業產生的案例與背后的數據,將推動行業帶來更大的改變。而這,需要的則是中國制造行業的共同努力。

04結語

“一句中國的古老智慧的名言叫‘水利萬物而不爭’,我們的產品就像水一樣,可以滲透到千家萬戶,也讓企業可以更好的發展。”謝青山說到。

隨著底層軟硬件技術逐漸完善,對制造業進行基于物聯網技術的改造,正逐漸讓更多企業邁入了智能制造的領域,更多的數據將推動各種產業應用的發展,生產效率得到進一步提升,而“用工荒”的問題或將不再存在。

而整個制造業智能化的改變,也必將帶動著國家的經濟的發展,并改變著每個人的生活,成為下一步帶動國民經濟進步的根本動力。


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