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工业4.0要从机器联网做起

发布时间:2016/06/24 点击量:702

机器联网是实现工业4.0和工业互联网的前提和基础,把机器和设备通过网络连接起来,才能真正实现工业4.0。

在2015年两会上,国家总理李克强称,新兴产业和新兴业态是竞争高地。制定“互联网+”行动计划,推动移动互联网、云计算、大数据、物联网等与现代制造业结合,促进电子商务、工业互联网和互联网金融健康发展,引导互联网企业拓展国际市场。

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机器联网指应用物联网、云计算、现代通信技术,对企业制造设备、工艺流程,空调、照明、仓储等辅助设备进行统一的改造升级管理,形成集中管理、资源共享的现代化智能制造模式,以达到提高生产效率、改善产品质量、促进节能减排、提高企业综合能力的目的。机器联网是实现工业4.0和工业互联网的前提和基础,通过云服务把机器和设备连接起来,才能真正创造和发挥工业大数据的价值。

我国工业自动化水平还很落后

工业自动化是机器设备或生产过程在不需要人工直接干预的情况下,按预期的目标实现测量、操控等信息处理和过程控制的统称。自动化技术是探索和研究实现自动化生产制造过程的方法和技术,涉及机械、微电子、计算机、机器视觉等综合性技术领域。工业革命是自动化技术的助产士,同时自动化技术也促进了工业的进步。

机器人是实现工业自动化的重要技术之一,也是衡量一个国家工业自动化水平的重要指标之一。据2015年2月5日国际机器人联合会发布的报告称,目前中国制造业中每1万名工人平均仅配有30台机器人,这一数字在韩国为437台、日本为323台、德国为282台、美国为152台。此外,有关数据表明国产工业机器人仅占有中国10%的市场份额,其余均被日本、欧洲和美国的工业机器人企业占据,而国产工业机器人的关键零部件的进口依赖度高达90%以上。

中国的机器人产业整体上比较落后有五大原因。首先是起步晚,在先进制造领域,中国整体上还处于CAD/CAM以及CMOS集成制造时代,以机器人为代表的智能制造时代才刚刚开始;其次是核心技术少,我国对机器人研发、生产、制造以及应用等若干方面的关键技术掌握少,生产核心零部件少;第三是企业规模小,机器人属于典型的三高一低(高技术、高人才、高投入、低附加值回报)行业,缺乏龙头企业;第四是行业发展慢,政府与企业缺乏转型意识,直到人口红利消失才意识到必须走智能制造和发展机器人路线;第五是产学研脱离,高校研究与企业需求相分离,技术转化效果不明显。

机器联网是工业4.0的基础

2013年9月,浙江省经济和信息化委员会发布的《关于开展企业“机联网”工程建设的意见》指出,近些年浙江省制造业快速发展,企业机器设备数量不断增加,但企业机器设备管理水平落后,一线劳动用工缺口持续扩大,加快机器设备联网成为企业提升生产经营水平、加快转型升级的重要突破口。

该《意见》形象地描绘出了“机联网”工程的意义:从“一人负责一机”向“一人负责多机”,甚至“一人负责一个车间”、“无人车间”方向发展,大幅减少生产一线尤其是脏活、累活、污染岗位、危险岗位的劳动用工。实际上近年来,人口红利的消失让江浙、广东一代的企业受到了重大挑战。我国劳动年龄人口自2012年以来,已经连续三年出现绝对数量下降。除了绝对劳动人口的下降外,重点城市的生活成本与日俱增,让很多外地劳动力选择回家乡工作,这进一步导致企业用工数量的下降。所以我国发展工业4.0,首先有“机器换人”的现实需求。

工业4.0旨在提升制造业的智能化水平,建立具有适应性、资源效率及人因工程学的智慧工厂,在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴。其技术基础是网络实体系统及物联网。德国工业4.0的核心词主要是CPS信息物理系统或网络物理系统,并认为CPS是实现工业4.0的基础。CPS的意义在于将物理设备联网,特别是连接到互联网上,使得物理设备具有计算、通信、精确控制、远程协调和自治等五大功能。其中,工业设备联网是实现CPS的重要环节。CPS将让整个世界互联起来。如同互联网改变了人与人的互动一样,CPS将会改变我们与物理世界的互动。

机器联网主要指建立覆盖数据采集、设备监控、运维诊断、流程优化、节能环保和安全监控的设备信息化管理体系,形成企业专用物联网络。在机器联网的基础上,应用CAM(计算机辅助制造)、MES(制造执行系统)、FMS(计算机柔性制造)、自动控制等成熟制造技术,以及结合工业机器人、RFID射频识别、无线传感、云计算等先进技术,实现信息系统整合和业务协同、生产装备和制造过程的网络化和智能化。

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