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王愛民:德國工業4.0發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4.0的初始宣傳開始,到前期的漢諾威工業展,到現在的“自主產線L4”PL4(Production Level 4),其實感覺到的,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4.0的典型資料圖片,其所表達的含義是生產線中所有的硬件單元都有對應的軟件形式的服務,比如傳感器服務、控制服務、通訊服務、校驗服務、信息服務等,整個CPS網絡系統就是一個服務連接網絡,具有“服務聯網”或者“務聯網”的概念,這些服務有層次并且能夠動態組合配置。所謂的智能管控,體現為硬件資源的離散化,通過服務化封裝,實現業務資源鏈條的重構與控制,并可以進一步的支持“軟件定義制造”理念的落地。

下面這張圖也是德國工業4.0宣傳素材中經常被使用的圖,其中作為的基礎是物聯網,作為頂層賦能的是服務互聯網(應該是服務型工業互聯網),其所表達的是:CPPS以物聯網為基礎,以服務互聯網為表現形式,通過與實體對應的服務的自組織和自配置,實現軟硬融合的優化運行。

(2)案例-從柔性可重構制造系統及其物流做起

結合2019年漢諾威工業展相關資料,其實就已經呈現出一些這種思路的發展苗頭。

SEW EuroDriveGraben工廠(傳動設備)。SEW主要提供全套解決方案,很少賣零部件,并很強調客戶服務(10年上門維保等)。并且整車廠,機場行李傳送等,都是定制化的產品。各種電機×控制器×變速箱,疊加軌道等等,SKU會高達10萬數量級。整體上都是一個個單元或者制造島。并且從動畫視頻上可以看出,這些生產單元島中的工位配置具有可移動調整的特點(帶有滾輪),后續應該可以根據任務的變化進行快速的配置調整,整個生產系統的可伸縮性應該比較好,屬于按需組織生產節拍,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,在系統上其實貫徹了精益生產的本質,協調、協同、精準、精確的業務數據及流程的精益銜接,這個方面對我們的數字化轉型也是很好的借鑒。

進一步的:在這種趨勢下面,AGV等傳輸設備本身就將是作業工位,甚至傳統的批量化汽車生產的固定線都將被打碎,從而提供了一種柔性生產布局及其運行控制的可能。

(3)未來-多智能體制造系統

正如林雪萍先生在文章寫到的: “網絡化生產帶來了靈活性,但也帶來了復雜性。新的系統架構要求在軟件方面采用新的通信、協調和控制方式。而多年來,德國智能工廠聯盟一直致力于自主制造,讓生產單元之間實現能力協作,甚至可以跟外地工廠形成自主的產線切換。這正是“自主產線PL4”概念的核心。參加聯盟的20多個成員,目前正在處理自治要素之間的協調方式,而解決方法就是“多智能體系統“。這種方式,可以讓工業互聯網中的使用者在跨部門跨工廠地使用,而正在生產的產品、位置、已經執行的工序和待完成的工序,都需要送達網上,路人皆知!

真正的物聯網技術(非現在的那些工業互聯網)的發展將使得工業裝備和產品的智商技術得到極大增強。工業互聯網實現了智能設備之間的通信協作,大大提高了工業裝備的智商。生產裝備和產品開始有了自己的“思維”,產品需要告訴生產設備關于自己的信息和制造細節以協助生產,生產設備之間需要溝通來合理安排自己的時間和動作。同時,信息物理系統(CPS)通過無處不在傳感網絡,將物理設備聯網,使之具備感知、通信、計算、遠程控制、自我管理的功能,實現人、產品、設備、網絡之間新的互動關系,極大的提高了工業互聯網的智能化水平。

這種技術的發展,將使得產線和車間乃至廣域的供應鏈,行成一種社會化形態的運行方式。(這也是工業4.0探討中宣傳廣泛的一張圖)

..................................…………………

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展的永恒不變的主題。林雪萍先生在文章中提到的“共享產能”,其本質上也是需要對設備/能力單元進行層層的封裝以支持按需控制和動態重構組織,這樣才能實現底層支持的網絡化協同制造(對內和對外),才能真正落實工業互聯網的深度發展而不是簡單的數據采集或者信息管理。(參見筆者前期公眾號文章:王愛民:關于設備資產建模的一些思考)。

聲明: 本文由入駐維科號的作者撰寫,觀點僅代表作者本人,不代表OFweek立場。如有侵權或其他問題,請聯系舉報。

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