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王愛(ài)民:德國工業(yè)4.0發(fā)展思路的一脈相承分析

看了林雪萍先生的公眾號文章“德國制造 正在想什么“”,深有同感并且感觸良多。從德國工業(yè)4.0的初始宣傳開(kāi)始,到前期的漢諾威工業(yè)展,到現在的“自主產(chǎn)線(xiàn)L4”P(pán)L4(Production Level 4),其實(shí)感覺(jué)到的,倒不是在提出什么新的理念,而是其對初心的一直堅持。

(1)緣起-始終強調軟件定義制造

下圖是德國工業(yè)4.0的典型資料圖片,其所表達的含義是生產(chǎn)線(xiàn)中所有的硬件單元都有對應的軟件形式的服務(wù),比如傳感器服務(wù)、控制服務(wù)、通訊服務(wù)、校驗服務(wù)、信息服務(wù)等,整個(gè)CPS網(wǎng)絡(luò )系統就是一個(gè)服務(wù)連接網(wǎng)絡(luò ),具有“服務(wù)聯(lián)網(wǎng)”或者“務(wù)聯(lián)網(wǎng)”的概念,這些服務(wù)有層次并且能夠動(dòng)態(tài)組合配置。所謂的智能管控,體現為硬件資源的離散化,通過(guò)服務(wù)化封裝,實(shí)現業(yè)務(wù)資源鏈條的重構與控制,并可以進(jìn)一步的支持“軟件定義制造”理念的落地。

下面這張圖也是德國工業(yè)4.0宣傳素材中經(jīng)常被使用的圖,其中作為的基礎是物聯(lián)網(wǎng),作為頂層賦能的是服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)(應該是服務(wù)型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)),其所表達的是:CPPS以物聯(lián)網(wǎng)為基礎,以服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)為表現形式,通過(guò)與實(shí)體對應的服務(wù)的自組織和自配置,實(shí)現軟硬融合的優(yōu)化運行。

(2)案例-從柔性可重構制造系統及其物流做起

結合2019年漢諾威工業(yè)展相關(guān)資料,其實(shí)就已經(jīng)呈現出一些這種思路的發(fā)展苗頭。

SEW EuroDriveGraben工廠(chǎng)(傳動(dòng)設備)。SEW主要提供全套解決方案,很少賣(mài)零部件,并很強調客戶(hù)服務(wù)(10年上門(mén)維保等)。并且整車(chē)廠(chǎng),機場(chǎng)行李傳送等,都是定制化的產(chǎn)品。各種電機×控制器×變速箱,疊加軌道等等,SKU會(huì )高達10萬(wàn)數量級。整體上都是一個(gè)個(gè)單元或者制造島。并且從動(dòng)畫(huà)視頻上可以看出,這些生產(chǎn)單元島中的工位配置具有可移動(dòng)調整的特點(diǎn)(帶有滾輪),后續應該可以根據任務(wù)的變化進(jìn)行快速的配置調整,整個(gè)生產(chǎn)系統的可伸縮性應該比較好,屬于按需組織生產(chǎn)節拍,呈現出軟件定義制造的苗頭,這也是可重構制造系統(RMS)的要求。這種生產(chǎn)方式在物理上對物流的調度控制將有很高的要求,在系統上其實(shí)貫徹了精益生產(chǎn)的本質(zhì),協(xié)調、協(xié)同、精準、精確的業(yè)務(wù)數據及流程的精益銜接,這個(gè)方面對我們的數字化轉型也是很好的借鑒。

進(jìn)一步的:在這種趨勢下面,AGV等傳輸設備本身就將是作業(yè)工位,甚至傳統的批量化汽車(chē)生產(chǎn)的固定線(xiàn)都將被打碎,從而提供了一種柔性生產(chǎn)布局及其運行控制的可能。

(3)未來(lái)-多智能體制造系統

正如林雪萍先生在文章寫(xiě)到的: “網(wǎng)絡(luò )化生產(chǎn)帶來(lái)了靈活性,但也帶來(lái)了復雜性。新的系統架構要求在軟件方面采用新的通信、協(xié)調和控制方式。而多年來(lái),德國智能工廠(chǎng)聯(lián)盟一直致力于自主制造,讓生產(chǎn)單元之間實(shí)現能力協(xié)作,甚至可以跟外地工廠(chǎng)形成自主的產(chǎn)線(xiàn)切換。這正是“自主產(chǎn)線(xiàn)PL4”概念的核心。參加聯(lián)盟的20多個(gè)成員,目前正在處理自治要素之間的協(xié)調方式,而解決方法就是“多智能體系統“。這種方式,可以讓工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的使用者在跨部門(mén)跨工廠(chǎng)地使用,而正在生產(chǎn)的產(chǎn)品、位置、已經(jīng)執行的工序和待完成的工序,都需要送達網(wǎng)上,路人皆知!

真正的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)(非現在的那些工業(yè)互聯(lián)網(wǎng))的發(fā)展將使得工業(yè)裝備和產(chǎn)品的智商技術(shù)得到極大增強。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現了智能設備之間的通信協(xié)作,大大提高了工業(yè)裝備的智商。生產(chǎn)裝備和產(chǎn)品開(kāi)始有了自己的“思維”,產(chǎn)品需要告訴生產(chǎn)設備關(guān)于自己的信息和制造細節以協(xié)助生產(chǎn),生產(chǎn)設備之間需要溝通來(lái)合理安排自己的時(shí)間和動(dòng)作。同時(shí),信息物理系統(CPS)通過(guò)無(wú)處不在傳感網(wǎng)絡(luò ),將物理設備聯(lián)網(wǎng),使之具備感知、通信、計算、遠程控制、自我管理的功能,實(shí)現人、產(chǎn)品、設備、網(wǎng)絡(luò )之間新的互動(dòng)關(guān)系,極大的提高了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的智能化水平。

這種技術(shù)的發(fā)展,將使得產(chǎn)線(xiàn)和車(chē)間乃至廣域的供應鏈,行成一種社會(huì )化形態(tài)的運行方式。(這也是工業(yè)4.0探討中宣傳廣泛的一張圖)

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效率與柔性兼顧,智能與人融合,快速響應可重構,IT與OT貫通集成,將都是和始終是智能制造發(fā)展的永恒不變的主題。林雪萍先生在文章中提到的“共享產(chǎn)能”,其本質(zhì)上也是需要對設備/能力單元進(jìn)行層層的封裝以支持按需控制和動(dòng)態(tài)重構組織,這樣才能實(shí)現底層支持的網(wǎng)絡(luò )化協(xié)同制造(對內和對外),才能真正落實(shí)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的深度發(fā)展而不是簡(jiǎn)單的數據采集或者信息管理。(參見(jiàn)筆者前期公眾號文章:王愛(ài)民:關(guān)于設備資產(chǎn)建模的一些思考)。

聲明: 本文由入駐維科號的作者撰寫(xiě),觀(guān)點(diǎn)僅代表作者本人,不代表OFweek立場(chǎng)。如有侵權或其他問(wèn)題,請聯(lián)系舉報。

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