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德國物流規劃專家:如何規劃工業4.0智能工廠 發布時間:2018-01-30        瀏覽:

德國物流研究院工廠規劃專家Rolf Schmidt博士講解工業4.0智能工廠應如何規劃和落地。
1
智能工廠與一般工廠的區別
 

在規劃智能工廠的時候要以智能的方式去思考。傳統工廠是大規模使用機器制造產品,而智能工廠的定義是?

 

能夠進行自我規劃,不需要人工介入,有一定的技術基礎。如CPS讓生產設備之間以及產品之間像人類一樣,可以通過互聯網進行對話和溝通,讓產品和機器自動完成自己的使命。

 

當我們談到智能工廠,就會不由自主想到工業4.0。

 

工業4.0的特點,我想是分散化、集成化和智能化。智能工廠只是全局的一部分。

 

智能工廠是什么,它能夠利用大規模生產的優勢,制造出低成本、個性化的產品。其次是敏捷性、靈活性,內部流程都能夠自動適應,不需要重新設計。

另一點是高度的自動化,但不失靈活性。有人認為有了自動化就失去了靈活性,但我們有一個智能分散過程,得益于信息物理系統和互聯網的幫助,可以將靈活性和自動化兩者結合。

 

智能工廠的設備可以適應不同的產量,通過IT系統使縱向和橫向整合,從而實現服務互聯。整合整個供應鏈上各個元素,從供應鏈到最后終端客戶。

 

 

2
智能工廠是一個全新概念嗎?
 

在1994年的美國,出現了一個詞——敏捷工廠。其一是通過IT系統和網絡系統快速響應客戶需求,其二就是橫向整合。在1993年的德國一位專家提出了分散式工廠的概念,稱生產系統可分為很多部分,一些分散化的過程可以通過互聯網方式整合。

 

這些是模塊化工廠的前身,采用一些分散式的生產方式,將所有一切連接起來,我想這也是智能工廠概念的基礎。

 

舊的概念加上新的概念,再加上新的科技就可以構成智能工廠。很多技術在被成熟應用后,如CPS、云計算就為實施生產過程中的智能化帶來了更多可能。

 

 

3
為什么需要智能工廠
 

以洗衣機產品為例。作為消費者,我們可能希望將洗衣機的顏色改變一下,更加適應房間的顏色。作為生產企業,客戶需要個性化、定制化的設計,而不再是大規模、統一的產品。

 

變化越多,意味著產品的產量就越小,產品的生命周期就越短,交付到市場的時間也就越短。我們的最終目標是要滿足客戶的需求。

 

那么如何能夠滿足小批量生產、滿足客戶更多變的定制化需求?而且,企業也不能為此去增加成本和工作時間。這就需要有靈活高效、可拓展性的生產,使產品組合更加細分,每種產品數量變小,所有這一切加起來就構成了智能工廠。我們需要一個比傳統工廠更加人性化的智能工廠。

 

4
智能工廠規劃關鍵因素
 

對于德國工業4.0,德國人給出了很多標準,從整體概念到工廠規劃細節。其中一些標準是我們德國物流研究院名譽院長Prof. Dr.-Ing. Axel Kuhn(庫恩院士)提出來的,他也是我的博士生導師。

 

如果要規劃智能工廠,首先我們要了解生產的產品和市場需求量。何時產量穩定,何時會產生銷售峰值,這個波動過程,在設計工廠的時候也需要考慮。

 

工廠是一個實體,所以我們要確定需要投入多少資金,購置多少設備。另一點,工廠都有供應商,我們還要與供應商整合,包括人力資源和組織架構。

 

智能工廠在規劃時最大的不同,是生產,剛才說到的拓展性、敏捷性和靈活性都是很重要的概念。智能工廠一定會以集成系統的方式體現這些特性。

 

我們可以通過改變生產線的方式來改變生產,將生產單元靈活地連接起來。

 

如何達到靈活性,而不是剛性,也不是死板地改變生產線?一個靈活的生產過程,產品應是互通互聯的,這是一種自我管理的過程,產品自帶生產信息,可以提示系統如何進行生產。

 

除了生產,運輸也要非常靈活,雖然這很難達到。未來的趨勢,一定是使用智能和自動運輸系統,通過自動運輸系統將物流空間分成很多部分。

 

如德國物流研究院研制出的全球首臺輕型高速穿梭車MultiShuttle,有別于傳統無人小車的是:MultiShuttle Move每個小車都是獨立的,有獨立的“思想”。在行走過程中,需要與哪些設備聯網溝通;遇到障礙物如何處理......都可以智能地獨立完成。

 

這些智能化的物流新技術,是需要在智能工廠里運用的。

 

在智能工廠里,IT系統是工業4.0很重要的一部分。在整個產品線上進行垂直整合,而在工廠內部進行縱向整合,在供應鏈進行橫向和縱向整合,這個就是創新。

 

我們需要將系統整合起來,讓它能夠進行工作?,F在,我們可以通過云計算來讓IT系統更好的工作。

 

最后一點是人力資源。過去工廠里有很多人力是重復工作的,但在智能工廠里面一切都會改變,因為我們通過人機交互,通過IT系統進行溝通;為此,我們需要擔負更多責任。

 

5
智能工廠的現在與未來
 

在科技完全成熟之前,還需要一些時間,才能實現智能工廠,現在還不存在一個完好的智能工廠。

 

智能的時代正在到來,縱橫整合是一個大話題。智能工廠不僅是生產,還有人機交互。西門子Amberg工廠在20年前就已經開始智能生產過程了。

 

奔馳的工廠(Smart + Plant)就是智能工廠(Smart Plant)嗎?這個問題很有意思。

 

德國奔馳Smart工廠里的生產線,人們和機器可以相互溝通,供應商之間可以橫向整合,噴涂車間、驅動系統以及總裝車間都是相互連接的。順便提一句,這個廠1997年就啟動了,當時還年輕的我在那里擔任項目經理。

 

最后一句話想與大家分享:The secret of getting ahead is getting started.

 

作者:Rolf Schmidt

來源:德國物流研究院(ID:Fraunhofer_IML)

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