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每一次科技革命都會(huì)給工業(yè)制造帶來巨大的顛覆，從蒸汽機(jī)的出現(xiàn)到電力化時(shí)代，無數(shù)的協(xié)助提高生產(chǎn)力的機(jī)器不斷涌現(xiàn)，從單一的生產(chǎn)設(shè)備到半自動(dòng)化制造再而發(fā)展到全自動(dòng)化無人作業(yè)，越來越先進(jìn)的自動(dòng)化機(jī)器逐步解放了人力勞動(dòng)。
過去的制造業(yè)迫于成本而不得不大規(guī)模生產(chǎn)產(chǎn)品，稍有不慎就會(huì)陷入產(chǎn)能過剩的危機(jī)，甚至落下倒閉跑路的結(jié)果，而全自動(dòng)化生產(chǎn)帶來了高效率低成本的制造，未來工廠聯(lián)網(wǎng)后將進(jìn)入定制化生產(chǎn)時(shí)代，這也就是時(shí)下唱得正熱的“工業(yè)4.0”--互聯(lián)網(wǎng)制造。
“工業(yè)4.0”最早由德國政府提出，重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)，涉及整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動(dòng)以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用等。目前多國政府已經(jīng)意識(shí)到互聯(lián)制造的重要性并紛紛出臺(tái)政策大力扶持相關(guān)產(chǎn)業(yè)，中德雙方針對“工業(yè)4.0”簽署了《中德合作行動(dòng)綱要》，我國將研究出臺(tái)互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)融合創(chuàng)新指導(dǎo)意見，將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融入到工業(yè)領(lǐng)域更大的機(jī)器設(shè)備中，制造業(yè)很快就會(huì)進(jìn)入工業(yè)4.0時(shí)代！
為了幫助業(yè)內(nèi)人士更好地了解認(rèn)識(shí)“工業(yè)4.0”概念及其對自動(dòng)化行業(yè)帶來的機(jī)遇挑戰(zhàn)，本站收集多方資料編制了《工業(yè)4.0時(shí)代：自動(dòng)化的機(jī)遇》專題。自動(dòng)化技術(shù)為生產(chǎn)制造業(yè)服務(wù)而生，多年來幫助工廠提升生產(chǎn)力，減輕制造成本做出巨大的貢獻(xiàn)，現(xiàn)在“工業(yè)4.0”的出現(xiàn)又將會(huì)帶來哪些機(jī)遇？
工業(yè)4.0時(shí)代又可以叫做智能制造時(shí)代、工業(yè)互聯(lián)時(shí)代、大數(shù)據(jù)時(shí)代，它通過通訊技術(shù)、虛擬實(shí)現(xiàn)技術(shù)、和現(xiàn)實(shí)工廠、機(jī)器設(shè)備相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)的智能化轉(zhuǎn)變。
智能機(jī)床柔性生產(chǎn)
新一代智能機(jī)床可以與互聯(lián)網(wǎng)連接，能夠監(jiān)控，診斷和修正在生產(chǎn)過程中的錯(cuò)誤，智能機(jī)床還能計(jì)算出所使用的切削刀具，主軸，軸承和導(dǎo)軌的剩余壽命，讓使用者清楚其剩余使用時(shí)間和替換時(shí)間。2014年沈陽機(jī)床集團(tuán)發(fā)布了i5系列智能機(jī)床，這臺(tái)機(jī)床的神奇之處在于，無論管理人員在辦公室還是外地出差，手持平板電腦，指尖輕輕滑動(dòng)，就可以將一條條指令通過無線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，傳達(dá)給正在車間里忙碌的i5智能機(jī)床。
i5數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)開發(fā)，不僅攻克了數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、實(shí)時(shí)數(shù)字總線技術(shù)等運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的核心底層技術(shù)，同時(shí)融合了移動(dòng)互聯(lián)、大數(shù)據(jù)中心等時(shí)尚技術(shù)，使得特征編程、加工仿真、實(shí)時(shí)監(jiān)控、智能診斷、遠(yuǎn)程控制等網(wǎng)絡(luò)智能制造以及工廠分布式、分級式布局得以實(shí)現(xiàn)。據(jù)初步測算，目前僅憑i5系列等智能機(jī)床每年的銷量將達(dá)到4000至5000臺(tái)/套，從而為沈陽機(jī)床帶來10億元至15億元的營業(yè)收入。
隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，越來越多的機(jī)床商把機(jī)器人引入到機(jī)床產(chǎn)業(yè)中，結(jié)合機(jī)床形成新一代先進(jìn)的高效制造設(shè)備。目前機(jī)器人與機(jī)床的結(jié)構(gòu)關(guān)系分為機(jī)器人安裝于機(jī)床外部和與機(jī)床構(gòu)成一體兩種形式，與機(jī)床共同完成加工工藝過程，組成柔性生產(chǎn)線。
1月17號，國內(nèi)首個(gè)ARSMA機(jī)器人智能感知加工系統(tǒng)正式發(fā)布，該系統(tǒng)還具備離線編程系統(tǒng)和高頻振動(dòng)輔助加工系統(tǒng)，同時(shí)擁有了視覺、力覺，能為機(jī)器人加工參數(shù)在線調(diào)整提供感知信息。這項(xiàng)世界尖端技術(shù)填補(bǔ)了我國機(jī)器人在大型復(fù)雜曲面加工以及對難加工材料進(jìn)行加工等領(lǐng)域的空白。智能機(jī)床正在成來機(jī)床業(yè)發(fā)展的新方向，隨著技術(shù)的突破，互聯(lián)網(wǎng)定制造化時(shí)代也將越來越接近。
數(shù)字化技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬制造
數(shù)字化制造是通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)輔助制造，計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫管理等系統(tǒng)，對產(chǎn)品的設(shè)計(jì)到生產(chǎn)制造全過程進(jìn)行監(jiān)控管理，制造商可利用數(shù)字化制造系統(tǒng)對整個(gè)生產(chǎn)線進(jìn)行三維仿真、分析，從而有效降低制造成本。隨著智能制造的出現(xiàn)，未來工業(yè)制造中將會(huì)通過先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)供貨合同、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、試驗(yàn)、儲(chǔ)運(yùn)等問題，都可以一并解決。
數(shù)字化制造的實(shí)現(xiàn)過程可以分為四大步驟，首先，要建立企業(yè)網(wǎng)和工程數(shù)據(jù)庫初步實(shí)現(xiàn)CAD、CAPP、CAM功能；第二，進(jìn)行信息集成，推行PDM技術(shù)，特征建模技術(shù)，形成CAD、CAPP、CAM的集成系統(tǒng)；第三，在設(shè)計(jì)、工藝、制造部門建立統(tǒng)一的產(chǎn)品模型。初步實(shí)現(xiàn)并行工程，進(jìn)一步將MIS、MRPII與CAD/CAM系統(tǒng)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)整個(gè)企業(yè)內(nèi)部的信息集成，全面實(shí)現(xiàn)并行工程；第四，在上述工作的基礎(chǔ)上，對企業(yè)內(nèi)的生產(chǎn)、經(jīng)營等多方面的活動(dòng)進(jìn)行建模、仿真，實(shí)現(xiàn)虛擬制造。
目前這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到汽車制造業(yè)中，借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立的3維汽車模型，可顯示汽車的懸掛、底盤、內(nèi)飾直至每一個(gè)焊接點(diǎn)，設(shè)計(jì)者可確定每個(gè)部件的質(zhì)量，了解各個(gè)部件的運(yùn)行性能。這種三維模型準(zhǔn)確性很高，汽車制造商可按得到的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)直接進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。
像美國通用、福特汽車公司都已經(jīng)在應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，在福特汽車公司中產(chǎn)品設(shè)計(jì)師運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)軟件可以看到虛擬汽車車門及發(fā)動(dòng)機(jī)罩的鉸接，可以設(shè)想在駕駛室的座位上來解決人機(jī)工程和視野問題。也可以觀察到汽車在鄉(xiāng)村公路上奔跑的情景。同時(shí)，動(dòng)力系統(tǒng)的工程師借助更換一個(gè)虛擬機(jī)油濾清器來模擬發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)。
機(jī)器人邁向智能制造
隨著人力成本的不斷上漲，越來越多的制造商開始考慮采用機(jī)器人等自動(dòng)化設(shè)備來解決用工難的問題。近日，全球最大汽車電動(dòng)工廠與杜爾公司簽訂了史上最大的機(jī)器人采購訂單--100臺(tái)噴漆機(jī)器人、48臺(tái)開門/蓋機(jī)器人和26臺(tái)密封機(jī)器人。
過去廉價(jià)的勞動(dòng)力成就了“世界工廠”的地位，而今天這種優(yōu)勢中國已經(jīng)不復(fù)存在，“機(jī)器換人”一觸即發(fā)，巨大的需求讓中國成為了全球最大的機(jī)器人市場。機(jī)器人是智能工廠形成過程的必要產(chǎn)物，中國要從“制造大國”向“制造強(qiáng)國”轉(zhuǎn)型，就必需引入先進(jìn)自動(dòng)化，邁向智能制造。
近年來，中國政府對“機(jī)器換人”大力扶持，各地紛紛建設(shè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)園，數(shù)十家上市公司通過并購形式進(jìn)入機(jī)器人行業(yè)，目前大大少少的機(jī)器人企業(yè)已經(jīng)有四千多家，在中國市場機(jī)器人將開始進(jìn)入激烈的競爭階段。近日《深圳市機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書（征求意見稿）》發(fā)布，據(jù)統(tǒng)計(jì)2014年深圳機(jī)器人企業(yè)已達(dá)237家，產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值480億元，其中85%以上的產(chǎn)值來自工業(yè)機(jī)器人企業(yè)。
雖然目前中國的機(jī)器人大部份市場由國外幾家世頭占據(jù)，但以新松、埃夫特、廣州數(shù)控為代表的國內(nèi)機(jī)器人企業(yè)，在汽車制造、焊接等高端領(lǐng)域也開始嶄露頭角。工信部近日印發(fā)了《原材料工業(yè)兩化深度融合推進(jìn)計(jì)劃(2015-2018年)》提出，培育打造15-20家標(biāo)桿智能工廠，關(guān)鍵工藝流程數(shù)控化率超過80%，先進(jìn)過程控制投用率超過60%。計(jì)劃表示，鼓勵(lì)機(jī)器人研發(fā)單位和原材料企業(yè)共同合作，開發(fā)應(yīng)用一批專用工業(yè)機(jī)器人，到2018年累計(jì)新增機(jī)器人應(yīng)用5000臺(tái)。
大數(shù)據(jù)技術(shù)成為新?lián)c(diǎn)
大數(shù)據(jù)分析廣泛應(yīng)用在電子商務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)信息領(lǐng)域，并產(chǎn)生了巨大的商業(yè)效益，目前也已經(jīng)引起了世界各國的高度重視。大數(shù)據(jù)將是創(chuàng)新、競爭和生產(chǎn)力的下一個(gè)領(lǐng)域。
所謂工業(yè)大數(shù)據(jù)是指在工業(yè)領(lǐng)域信息化應(yīng)用中所產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)，隨著兩化融合的推進(jìn)，工業(yè)中的條形碼、二維碼、RFID、工業(yè)傳感器、工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)化軟件等形成巨大的數(shù)據(jù)。在工業(yè)生產(chǎn)中通過采集和處理工廠設(shè)備所產(chǎn)生的巨大數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析，管理優(yōu)化，將會(huì)大大提升制造業(yè)的效能。
工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)將會(huì)給全球工業(yè)帶來深刻的變革，工業(yè)企業(yè)帶來了更快的速度、更高的效率和更高的洞察力。工業(yè)大數(shù)據(jù)的典型應(yīng)用包括產(chǎn)品創(chuàng)新、產(chǎn)品故障診斷與預(yù)測、工業(yè)生產(chǎn)線物聯(lián)網(wǎng)分析、工業(yè)企業(yè)供應(yīng)鏈優(yōu)化和產(chǎn)品精準(zhǔn)營銷等各個(gè)方面。
大數(shù)據(jù)是信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢，也是我國兩化融合的結(jié)果，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)可以大幅提升生產(chǎn)效率，降低制造過程的成本，為未來高效先進(jìn)制造打開堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
