自动化时代的高级阶段——未来工厂

自动化时代的高级阶段——未来工厂

编者来自E讯网

摘要: 当今世界制造业都面临升级问题，德国率先提出工业4.0概念，之后美国也推出工业物联网、互联企业等类似概念。无论工业4.0工业4.0概念，之后美国也推出工业物联网、互联企业等类似概念。

关键字：西门子自动化未来工厂

当今世界制造业都面临升级问题，德国率先提出工业4.0概念，之后美国也推出工业物联网、互联企业等类似概念。无论工业4.0还是工业互联网，其主要特征都是智能和物联，而主旨都在于将传统工业生产与现代信息技术相结合，未来工厂便是这种结合的产物！在未来工厂，每个生产环节清晰可见、高度透明，整个车间悄然高效地运转，工业机器人与其他自动化设备不仅彼此协作，还与遍布全球的员工、顾客和客户以及智能分析动态系统进行协作。

未来的工厂即智能工厂就是代表高效率的乐园：次品、停机、浪费和等待这些问题统统不复存在。工厂经理和CIO们齐心协力，确保数据和生产、IT和制造无缝结合起来，每个机器的每次转动、每个刀具的每次切割以及全球交付链上每个部件的每次运输，都一览无遗。

那种未来工厂绝对代表了技术和制造领域发展的最高峰，完美地整合了高科技工具和高科技员工，这与制造业在过去几个世纪漆黑一团的形象形成了鲜明对照。虽然这个梦想很奇异，但实际上，它比你我想象的更接近现实。

机器人—未来工厂不可或缺的员工

“无人工厂就是全部生产活动由电子计算机进行控制，生产第一线配有机器人而无需配备工人的工厂。”东北大学人工智能与机器人研究所所长赵殊颖介绍说，1984年4月9日，世界上第一座实验用的无人工厂在日本筑波科学城建成，并开始进行试运转。深圳先进技术研究院集成所研究员吴新宇告诉记者：“因为日本比较缺少人力，因而很早开始重视机器，率先建造了可以提高生产效率的无人工厂。这也是为什么世界上第一个无人工厂在这里诞生。”

“在运用了人工智能的无人工厂中，所有工作都由计算机控制的机器人、数控机床、无人运输小车和自动化仓库来实现，人不直接参加工作。工人成为了‘指挥员’和‘医生’，白天，工厂内只有少数工作人员做一些核查，修改一些指令；夜里，只留两三名监视员。”赵殊颖说。

赵殊颖表示，人工智能的工业应用是一个繁杂的系统工程，而无人工厂的关键性技术则包括柔性化的生产技术，工业机器人的控制技术，整体安全和监控的技术，所有机器的系统安全的监控等。“每个机器人的状态、每个仪器的状态，有什么问题都要提前预警。在现阶段的生产线上一定程度上实现了非常高的自动化，各部分机器人协同来完成装载、移动、加工、装箱等各种操作。”

“如今在汽车及飞机制造等领域无人工厂已相当普及。这些生产线几乎都是机器人在操作，人在旁边起辅助作用，比如在一些塑料配件生产的工厂，都可以实现无人生产。”吴新宇告诉记者。

在无人工厂中工业机器人是核心装备，汽车制造、机械制造、电子器件、集成电路、塑

料加工等较大规模生产企业都涉及工业机器人的应用。在工业发达国家，工业机器人经历近半个世纪的迅速发展，其技术日趋成熟，已在诸多工业领域得到广泛的应用。

物联网—未来工厂与世界“一线之隔”

现代服务业是以现代科学技术特别是信息网络技术为主要支撑，是建立在新的商业模式、服务方式和管理方法基础上的服务产业。它既包括通过随着技术发展而产生的服务业，也包括运用现代技术对传统服务业的改造和提升而产生的服务业

“大数据”为现代服务业提供了坚实的数据基础。它的数据体量巨大，数据类型繁多，价值密度低，商业价值高，处理速度快。大数据的发展，将推进物联网信息走向标准化和实用化。

云计算为现代服务业提供了可用、便捷、按需的网络访问。云计算只是一个工具，但没有这个工具，物联网产生的海量信息无法传输、处理和应用。如果说大数据是物联网的数据基础，那么云计算则是实现物联网的核心，运用云计算模式使物联网中以兆计算的各类物品的实时动态管理和智能分析变得可能。

最后，互联网(包括固定互联网与移动互联网)为现代服务业提供了便捷快速的通信方式。物联网是新一代信息技术的重要组成部分，物联网的基础是互联网，物联网是在互联网基础上的延伸和扩展的网络，将用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间，从而进行信息交换和通信。

一个典型的物联网应用市场便是由中国科技自动化联盟提出的“智慧工厂”，据有关人

士预测，“智慧工厂”将成为物联网应用最大的市场，将助推传统工业企业向是现代制造业升级转型，大大提高核心竞争能力。智慧工厂为现代服务业提供了极佳的用武之地。

物联网是支撑，它将催生新的商业模式，并通过这些新的商业模式来共建产业链。

智能整合的技术：构建完整的生产与信息的回路

西门子工业部门北美区首席执行官赫尔穆特·路德维希(HelmuthLudwig)说：“未来的智能制造现已呈现在眼前。”

“以前，工业价值链的几个部分(包括产品设计、生产规划、生产工程、生产执行和服务)都是单独实施的。而如今，新技术把这些独立的部分整合起来，令人兴奋。”路德维希表示，安贝格车间能大获成功，关键在于有机整合了三种关键性的制造技术：产品生命周期管理(PLM)、制造执行系统(MES)以及工业自动化。“无论你生产的是现代商用飞机、节油型汽车，还是高性能高尔夫球杆，PLM、MES以及工业自动化所使用的技术都在帮助制造厂商通过提高生产力、尽量降低风险，以实现总收入的增长。”路德维希解释说：“通过充分利用这些系统，成功的企业得以关注一些重要方面，比如缩短创新周期，提高运营透明度，通过跨部门共享知识来提高员工个人生产力，并且通过为动态环境提高可预测性，尽量降低风险。”

西门子工业部门自动化部门总裁拉贾·巴特拉(RajBatra)特别指出，制造业的未来在于，从这些技术当中找到最佳结合点，并学会将它们作为一个完整系统运用起来。“真正的问题在于，确定这三项技术之间的所有结合点，那样就能获得这个整合系统的整体优势。而这推

动着制造效率得到大幅提升。”

但他也表示，要做到这一点，需要制造厂商把手头的所有高科技工具汇合起来，这本身是另一个难题。

并不遥远的未来工厂

位于德国安贝格的西门子电子车间就是直接源于这个梦想的工厂。这个一尘不染的高科技车间占地10.8万平方英尺，堪称高效的数字奇迹，因为智能机器负责协调该公司的Simatic控制设备的生产和全球分销—这个接单生产的定制流程涉及每年5万余种产品的逾16亿个部件：为了制造这家工厂的950种产品，西门子向全球250家供应商采购约1万种原材料。

这个生产流程势必伴随不计其数的变化因素和错综复杂的供应链，远远超出了传统工厂的能力范围。就比如组织原材料流程、为诸流程确定各自顺序，或者甚至仅仅合理调度其1100名员工，以满足不断变化的工作的需要，这是任何一项技术或任何一种工具所无能为力的。

不过据加特纳行业研究公司(GartnerIndustryResearch)早在2010年对该工厂开展的调查显示，安贝格工厂中每100万件产品中次品只有大约15件，庞大生产线的可靠性达到99%，追溯性更是高达100%。

西门子实现这个生产奇迹的关键，以及推而广之让未来的所有智能工厂顺畅运转的秘诀，就是建立起一个紧密结合的技术网络，这些技术相互整合，共同组成一个更智能、更高