同濟大學張曙教授:智能制造的實現(xiàn)路徑

本期分享的是中國機械工程學會榮譽理事、上海市科技功臣、全國優(yōu)秀科技工作者同濟大學張曙教授做的《智能制造:現(xiàn)狀與展望》主題演講。

首先,張曙教授認為智能制造需要從不同的視角來理解其內(nèi)涵:

從技術(shù)的角度看:傳統(tǒng)制造是對物質(zhì)的處理,將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品,是基于經(jīng)驗的制造;智能制造是同時對物質(zhì)和知識的處理,是基于科學(模型化)的制造。

從企業(yè)運作的角度看:傳統(tǒng)制造業(yè)是成本中心,通過大批量生產(chǎn),降低成本,形成競爭力;智能制造是利潤中心,通過客戶化定制和協(xié)同獲取最大利潤。

從最終用戶的角度看:傳統(tǒng)制造企業(yè)提供的是具體產(chǎn)品和有限的擔保;而智能制造企業(yè)提供產(chǎn)品全生命周期的互聯(lián)網(wǎng)服務,客戶從購買產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)橘徺I服務。

張曙教授強調(diào):智能制造不僅是技術(shù)的變革,而是生產(chǎn)模式、商務模式、經(jīng)濟體系、生活方式的變化,故所以稱為革命。

從智能制造的實現(xiàn)途徑來看,張曙教授認為可分為四步,具體如下:

第一步:數(shù)據(jù)的采集和處理

第二步:人-機、機-機通訊

第三步:從數(shù)據(jù)、信息到?jīng)Q策

第四步:邁向預測型智能制造

張曙教授認為前三步技術(shù)上已經(jīng)成熟,并有成功應用案例,可以逐步推廣;但第四步,預測型智能制造是愿景,是當前研究的熱點,正在從構(gòu)思走向現(xiàn)實。大數(shù)據(jù)分析是預測型制造的重要手段。

實現(xiàn)第四部“預測型智能制造”核心要解決的問題主要是:

智能制造的困擾是設(shè)備和裝置的失效,隨著時間推移,設(shè)備會磨損,性能會衰退,最終導致故障和停機。

預測型智能制造通過掌握設(shè)備實際的“健康”狀態(tài),不是在故障發(fā)生后去搶修,或過早地將可繼續(xù)用的部件進行不必要更換,從而降低維修費用和生產(chǎn)成本。

知道設(shè)備什么時候可能失效,就能夠合理地安排維修計劃,實現(xiàn)“準時”維修,最大限度地提高設(shè)備的可用性和延長其正常運行時間,提升工廠運營效率。

將設(shè)備衰退模式和實時狀態(tài)評估與加工過程控制結(jié)合起來,實現(xiàn)在設(shè)備或系統(tǒng)性能隨時間變化的情況下,保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定,邁向“無憂慮”智能制造。

張曙教授還分享了“西門子EWA(德國安貝格工廠)和SEWC(西門子成都生產(chǎn)及研發(fā)基地)數(shù)字化工廠”、海爾沈陽冰箱互聯(lián)工廠和2030年奧迪汽車的智能工廠的案例。

最后張曙教授澄清了智能制造若干概念:

首先,機器人+數(shù)控機床≠智能制造,由具有圖像識別或力傳感器的機器人和具有位移、振動、溫度傳感器的數(shù)控機床構(gòu)成的系統(tǒng)才屬于智能制造范疇。

ERP+MES≠智能制造,沒有數(shù)據(jù)采集和設(shè)備狀態(tài)反饋的系統(tǒng)是開環(huán)的和不可控的;智能制造是“數(shù)據(jù)?信息?優(yōu)化?決策?價值創(chuàng)造”轉(zhuǎn)化的閉環(huán)系統(tǒng)。

互聯(lián)網(wǎng)+WiFi≠智能制造,它們是智能制造的基礎(chǔ)設(shè)施,是手段,但絕非全部內(nèi)容,離開物理的生產(chǎn)過程和實體設(shè)備,互聯(lián)網(wǎng)什么也不能生產(chǎn)出來。

自動化+數(shù)字化≠智能制造,智能、智能、不能夠感知和思考,不會交互和通信,就算不上智能。

企業(yè)需要深入理解智能制造的價值創(chuàng)造:

價廉物美是相對的,便宜沒好貨是絕對的。低價格、低質(zhì)量、低成本是死胡同,沒利潤哪來服務;智能制造為客戶創(chuàng)造價值、追求完美和個性化,風光無限。

智能制造通過數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化,充分利用社會閑置的知識和物質(zhì)資源,通過大范圍的云端協(xié)同,構(gòu)建新的工業(yè)生態(tài)圈,生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品和提供高質(zhì)量服務。

智能制造借助大數(shù)據(jù)分析,跟蹤客戶群的需求變化,改變產(chǎn)品構(gòu)成,監(jiān)控生產(chǎn)系統(tǒng)的健康狀態(tài)和衰退情況,創(chuàng)建能自調(diào)節(jié)、自適應的“無憂慮”的生產(chǎn)系統(tǒng)。

智能制造必須是綠色制造,不僅關(guān)注節(jié)能減排,更著眼變廢為寶,循環(huán)再用和再制造,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

張曙教授強調(diào)指出:智能制造之路要一步步踏踏實實走:

工業(yè)4.0和智能制造是愿景,開始走向現(xiàn)實,其核心是基于物聯(lián)網(wǎng)和無線通信的信息物理融合系統(tǒng),對企業(yè)來說是機遇,但千萬不能一窩蜂“大干快上”。

中國制造業(yè)當前首要任務是加快工業(yè)2.0和工業(yè)3.0的進程,提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性,從模仿和“山寨”圏子里跳出來,致力于創(chuàng)新,才能真正成為世界玩家。

“不要在落后的工藝基礎(chǔ)上搞自動化,不要在落后的管理基礎(chǔ)搞信息化,不要在不具備數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)搞智能化”;若速則不達,追求跨越是不可取的。

中國企業(yè)差別很大,大多數(shù)需要認真補上工業(yè)2.0和3.0的課,認真理解工業(yè)4.0的真髓,不要急于求成。

以下是PPT內(nèi)容:


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