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工业的4.0时代,你知道多少

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在德国,工业革命是如此认定划分的:
第一次,机械化。从18世纪末开始,蒸汽机逐步取代人力。
当时,机器采用集中动力驱动,动力从上空的动力轴通过皮带传给机器。
机械制造,之前已开始有分工,但直到采用新动力方式,才开始如今天的形态。
机床制造,作为一个行业,最早从英国开始。“Made in Germany”就是当年英国人在德国人造的机床上贴的(作为劣质品的)警告标志。
第二次,流水线生产。始于1913年美国人福特采用流水线制造汽车,规格化生产,成本大大下降,价格从850US$降到370US$。但同时也大大地放弃了个性化。
机器和流水线开始逐步由电驱动,更易控制。
第三次,自动化。始于1974年。当时在德国一个小地方(Neuhausen im Enzkreis)的一个小企业(Klaschka GmbH)研发出了由集成电路制成的PLC(可编程逻辑控制器)。控制逻辑,相对继电器组成的控制器,可以更方便更灵活地更换修改,迈出了微处理器控制工业应用的第一步。但当时正值冷战,没有人想到这个小东西会对工业生产带来如此大的变化,以致值得称之为革命。以后,硬件水平、集成度不断提高,采用了C语言和更高级的编程语言,不仅可以描述简单的与或逻辑关系,还可以描述各种复杂的控制策略(PID、自适应、自学习等等),现在已被广泛使用,几乎无处不在。
一个典型的例子是汽车工业。在上世纪八十年代末,美国麻省理工学院完成的一项耗资500万US$的调研报告“改变了世界的机器”说,日本汽车工业之所以能在20年里抢占世界三分之一市场,除了“苗条”(零库存)工厂外,最重要的一点是因为广泛实现了装配自动化,机器人辅助的装配大幅度地提高了质量与生产率,因此,今后美国和欧洲的汽车工业很难与之竞争。但是,德国的汽车工业挺住了,其中一个原因就是,德国的机器人中都装有PLC,程序可以灵活地不断更换改进。
而第四次工业革命的目标则是工厂智能化Intelligente Fabrik(Smart Factory)。
中心:让网络技术进入制造业。
背景:今后制造业将面临的形势——紧缺的资源、能源转变、员工年龄结构改变、全球化。
技术基础:网络和空间分布系统、顺畅的通讯,宽带速度达7000Mbit/s。
特点:灵活易变、高资源效率、考虑人类工程学、以及使企业与顾客、业务伙伴最紧密地
结合。
设想的变革大致在以下几个方面。
1) 生产工艺与信息技术融合
目前所说的数字化工厂,首先强调的是生产计划数字化和大量使用各种计算机辅助技术:CAD、CAM、CIM、PPS(生产计划控制系统)、PDM、DMU(数字试验模型)、PLM(产品生命周期管理),等等,较多地是基于一个相对固定、由上而下的生产集中控制系统。而新的革命强调的则是分散,降低集中控制度,增加生产设备的自主控制,把分散的自主的智能化的制造设备,通过网络的形式紧密地联接在一起,具有更开放,更积极通讯的系统结构,更具动态性和灵活性,从而能发掘出更多优化的可能,估计可以提高生产效率 30%。其中,CPS 将起一个核心的作用。
CPS——Cyber-Physical System,网络实体融合控制系统是一个由传感器、控制电脑、执行器以及网络组合的控制系统。
目前在某些领域,例如航空、汽车、化工生产、基础建设、能源、健康、制造、交通控制、娱乐和消费性电子产品等等,已出现了类似于 CPS 的电子组合控制系统,但这些系统目前通常都是嵌入式系统,比较强调其运算控制能力,CPS 则更强调实体装置和电脑网络的连结。
CPS 是借用技术手段实现人的控制在时间、空间等方面的延伸,本质就是人、机、物的融合。所以,也被称为人机物融合系统。
2)产品个性化
生产高度灵活的工厂可以迎合顾客对产品个性化、多样化、不断改变的要求,可以通过现代化的手段,以大批量生产的成本,制造批产量 1 的产品。从某种意义上说,回到了第一次工业革命之前。顾客与工厂频繁交流沟通,不仅在订合同前,而且在下订单后、设计、加工、装配、调试阶段。因此,顾客甚至可以在产品生产过程中改动他的订单细节。
力士乐泵厂,虽说年产 100 万台以上,但十几个大类,每类有十几个规格,每个规格的变量功能有十几种,不同的限压、恒功率值等等要设定。因此,最终产品好几万种,每批量并不很多。灵活多变的管理是极其重要的。
3)生产人性化
通过工厂智能化,更多的员工可以有灵活的工作时间,因此工作更安心了。
利用网络,生产可以分散,从而可以分散能量供应。
利用网络,员工可以就近,甚至在家里上班。他们问道,如果大量员工每天长途开车上班,到厂里再花很大力气节能减排,又有多大实际意义呢?
摘自百度百科“第四次工业革命
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