“工业4.0”中,在生产线、生产设备中配备的传感器,能够实时抓取数据,然后经过无线通信连接互联网,传输数据,对生产本身进行实时的监控。设备传感和控制层的数据与企业信息系统融合形成了信息物理系统(CPS),使得生产大数据传到云计算数据中心进行存储、分析,形成决策并反过来指导设备运转。设备的智能化直接决定了“工业4.0”所要求的智能生产水平。

生产效率是制造企业首先会考虑的问题。在具体生产流程方面,“工业4.0”对企业的意义在于,它能够将各种生产资源,包括生产设备、工厂工人、业务管理系统和生产设施形成一个闭环网络,进而通过物联网和系统服务应用,实现贯穿整个智能产品和系统的价值链网络的横向、纵向的链接和端对端的数字化集成,从而提高生产效率, 最终实现智能工厂。通过智能工厂制造系统在分散价值网络上的横向连接,就可以在产品开发、生产、销售、物流、服务的过程中,借助软件和网络的监测、交流沟通,根据最新情况,灵活、实时地调整生产工艺,而不再是完全遵照几个月或者几年前的计划。

“工业4.0”通过CPS系统将不同设备通过数据交互连接到一起,让工厂内部、外部构成一个整体。而这种“一体化”其实是为了实现生产制造的“分散化”。“工业4.0”中,生产模式将从“由集中式中央控制向分散式增强控制”转变,“分散化”后的生产将变得比流水线的自动化方式更加灵活。

流水线作业的主要特点是:物料通过流水线传送,操作工人在工位上不动,不断地简单重复一个固定的动作。好处是可以避免操作工人在车间内来回走动、更换工具等劳动环节,从而显着地提升工作效率(图5)。

智能制造与工业互联网的关系是什么

图5 生产生产场景图及演变过程

随着PLC(Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)的出现和普及,自动化技术得到了重大突破。PLC使得一些逻辑关联复杂的操作可以由设备自动完成。同时,数控机床技术的发展,使得零部件能够在机床上按照图纸完成若干复杂的加工工作。此外,采用机械手等工业机器人技术,也使得替代操作工人的简单重复的固定作业成为可能。

所以,在流水线上,经过分解的、由标准化动作组成的操作很容易被自动化的机器来完成。也就是,流水线很容易实现自动化。过去30多年是全球化发展最快的一段时期,发达国家通过产业转移将大量劳动密集型产业转移到劳动力成本较低的发展中国家。对于大量劳动密集型产业来说,自动化水平较高的流水线的综合成本往往要高于自动化水平较低的生产线。

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