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工業的4.0時代,你知道多少

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在德國,工業革命是如此認定劃分的:
第一次,機械化。從18世紀末開始,蒸汽機逐步取代人力。
當時,機器采用集中動力驅動,動力從上空的動力軸通過皮帶傳給機器。
機械制造,之前已開始有分工,但直到采用新動力方式,才開始如今天的形態。
機床制造,作為一個行業,最早從英國開始。“Made in Germany”就是當年英國人在德國人造的機床上貼的(作為劣質品的)警告標志。
第二次,流水線生產。始于1913年美國人福特采用流水線制造汽車,規格化生產,成本大大下降,價格從850US$降到370US$。但同時也大大地放棄了個性化。
機器和流水線開始逐步由電驅動,更容易控制。
第三次,自動化。始于1974年。當時在德國一個小地方(Neuhausen im Enzkreis)的一個小企業(Klaschka GmbH)研發出了由集成電路制成的PLC(可編程邏輯控制器)??刂七壿?,相對繼電器組成的控制器,可以更方便更靈活地更換修改,邁出了微處理器控制工業應用的第一步。但當時正值冷戰,沒有人想到這個小東西會對工業生產帶來如此大的變化,以致值得稱之為革命。以后,硬件水平、集成度不斷提高,采用了C語言和更高級的編程語言,不僅可以描述簡單的與或邏輯關系,還可以描述各種復雜的控制策略(PID、自適應、自學習等等),現在已被廣泛使用,幾乎無處不在。
一個典型的例子是汽車工業。在上世紀八十年代末,美國麻省理工學院完成的一項耗資500萬US$的調研報告“改變了世界的機器”說,日本汽車工業之所以能在20年里搶占世界三分之一市場,除了“苗條”(零庫存)工廠外,最重要的一點是因為廣泛實現了裝配自動化,機器人輔助的裝配大幅度地提高了質量與生產率,因此,今后美國和歐洲的汽車工業很難與之競爭。但是,德國的汽車工業挺住了,其中一個原因就是,德國的機器人中都裝有PLC,程序可以靈活地不斷更換改進。
而第四次工業革命的目標則是工廠智能化Intelligente Fabrik(Smart Factory)。
中心:讓網絡技術進入制造業。
背景:今后制造業將面臨的形勢——緊缺的資源、能源轉變、員工年齡結構改變、全球化。
技術基礎:網絡和空間分布系統、順暢的通訊,寬帶速度達7000Mbit/s。
特點:靈活易變、高資源效率、考慮人類工程學、以及使企業與顧客、業務伙伴最緊密地結合。
設想的變革大致在以下幾個方面。
1) 生產工藝與信息技術融合
目前所說的數字化工廠,首先強調的是生產計劃數字化和大量使用各種計算機輔助技術:CAD、CAM、CIM、PPS(生產計劃控制系統)、PDM、DMU(數字試驗模型)、PLM(產品生命周期管理),等等,較多地是基于一個相對固定、由上而下的生產集中控制系統。而新的革命強調的則是分散,降低集中控制度,增加生產設備的自主控制,把分散的自主的智能化的制造設備,通過網絡的形式緊密地聯接在一起,具有更開放,更積極通訊的系統結構,更具動態性和靈活性,從而能發掘出更多優化的可能,估計可以提高生產效率 30%。其中,CPS 將起一個核心的作用。
CPS——Cyber-Physical System,網絡實體融合控制系統是一個由傳感器、控制電腦、執行器以及網絡組合的控制系統。
目前在某些領域,例如航空、汽車、化工生產、基礎建設、能源、健康、制造、交通控制、娛樂和消費性電子產品等等,已出現了類似于 CPS 的電子組合控制系統,但這些系統目前通常都是嵌入式系統,比較強調其運算控制能力,CPS 則更強調實體裝置和電腦網絡的連結。
CPS 是借用技術手段實現人的控制在時間、空間等方面的延伸,本質就是人、機、物的融合。所以,也被稱為人機物融合系統。
2)產品個性化
生產高度靈活的工廠可以迎合顧客對產品個性化、多樣化、不斷改變的要求,可以通過現代化的手段,以大批量生產的成本,制造批產量 1 的產品。從某種意義上說,回到了第一次工業革命之前。顧客與工廠頻繁交流溝通,不僅在訂合同前,而且在下訂單后、設計、加工、裝配、調試階段。因此,顧客甚至可以在產品生產過程中改動他的訂單細節。
力士樂泵廠,雖說年產 100 萬臺以上,但十幾個大類,每類有十幾個規格,每個規格的變量功能有十幾種,不同的限壓、恒功率值等等要設定。因此,最終產品好幾萬種,每批量并不很多。靈活多變的管理是極其重要的。
3)生產人性化
通過工廠智能化,更多的員工可以有靈活的工作時間,因此工作更安心了。
利用網絡,生產可以分散,從而可以分散能量供應。
利用網絡,員工可以就近,甚至在家里上班。他們問道,如果大量員工每天長途開車上班,到廠里再花很大力氣節能減排,又有多大實際意義呢?
本文摘自百度百科“第四次工業革命
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