企业智能制造应用现状分析与展望

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：近年来，发达国家针对智能制造投入了巨大的研发资金，在一些重要装备与产品制造企业取得了较好的应用，代表性应用如下：1.西门子安贝格工厂智能制造应用西门子安贝格电子制造工厂是目前业界公认最为接近工业4.0概念雏形的工厂，堪称高效的数字奇迹。

近年来，发达国家针对智能制造投入了巨大的研发资金，在一些重要装备与产品制造企业取得了较好的应用，代表性应用如下：

1.西门子安贝格工厂智能制造应用

西门子安贝格电子制造工厂是目前业界公认最为接近工业4.0概念雏形的工厂，堪称高效的数字奇迹。据加特纳行业研究公司（Gartner Industry Research）对该工厂开展的调查显示，安贝格工厂生产定制流程涉及每年5万余种产品逾16亿个部件，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99.998 8%，追溯性更是高达100%。安贝格工厂参考工业4.0标准模型，首次搭建了一个包含横向与纵向信息技术融合的完整框架，涵盖工业4.0关键技术要素，还包括产品的生命周期及生产周期，最大限度实现生产全自动化、个性化、弹性化、自我优化和提高生产资源效率、降低生产成本的全新生产方式。

（1）智能整合技术。安贝格工厂通过智能制造将产品生命周期管理（PLM）、制造执行系统（MES）及工业自动化三项关键性制造技术整合起来，从这些技术中找到最佳结合点并将它们作为完整系统运用，使得企业缩短创新周期，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。

（2）物联网。在安贝格工厂车间里，触摸屏人机界面（HMI）让用户可以向下获取数据，从一段时间的业绩趋势到每条产品线，甚至每一个零部件。此外，还可以对400多个数据自动采集点进行深入的原因分析。安贝格工厂通过物联网获取大量嵌入在设备中的信息，使得实际的制造世界与虚拟的数字制造世界相互交汇，让企业能够借助数字化手段，规划和预测产品的整个生命周期和生产设施。

在安贝格智能工厂的未来设想中，人类、机器和资源能够互相通信，智能产品“知道”它们如何被制造出来的细节，也知道它们的用途。它们将主动对制造流程回答诸如“我什么时候被制造的”“对我进行处理应该使用哪种参数”“我应该被传送到何处”等问题。

2.美国通用电气公司智能制造应用

美国通用电气公司（GE公司）依托庞大的产业链、产品体系和技术实力，提出了自己的“工业互联网”概念，与美国全面推进的《国家先进制造战略规划》相呼应。GE将工业革命与互联网革命统一为“第三波”创新与变革，其明确的“智能化”理念是新一轮工业与互联网变革中的鲜明主题。

（1）自动化软件。GE智能平台将IT与自动化相融合，从最初单一的可视化控制功能发展到成为企业实施整体实时信息管理战略的基础平台。其最新推出的自动化软件产品Proficy Mobile，基于最先进的移动智能终端应用，可为用户实现在全球任何地方、24 h都可实时获得工厂过程的数据和关键设备的数据，并对设备进行操作。

（2）生产智能化。针对流程工业、离散制造、大型设备制造三大领域，GE开发了具有针对性的专用MES产品，并将其作为构建智能工厂的核心，连接底层自动化控制系统和上层管理系统。通过构建的智能工厂，GE可以清楚地掌握产销流程、提高生产过程的可控性、减少生产线人工干预、合理安排生产进度等，实现生产制造每个阶段的高度智能化。

（3）工业数据智能化。GE智能平台发布了基于云的工业数据库产品——Proficy Historian HD，满足用户对“大数据”无限增长的需求，并将用户不同设备的数据库部署成一个整体数据库，实现远程的数据诊断，以及为企业数据挖掘、数据分析打造基础。通过Internet采集应用于全球各地产品的生产运行数据，GE可以实时监控设备的运行状况，并可实现预维护，为用户节省投资的同时更大大降低故障率。

3.空客集团智能制造应用

空客集团紧跟智能制造的时代步伐，提出了“未来工厂”建设构想，目标是能够以创纪录的水平加快其产品生产率。在“未来工厂”建设中，空客集团积极研究在工厂采用机器人技术、虚拟现实技术、数字化技术、3D打印技术等最新先进制造技术成果。目前，部分技术已经开始在空客集团各子公司获得应用。

（1）装配线自动化——“即插即用”机器人。空客公司已经使用了轻量化的单臂机器人，能够自主沿着飞机内部移动，在机身内部实现支架的流水线安装。空客公司计划安装具有多自由度的协作机器人，进行喷涂复杂装饰、旋翼轮毂等主要零件等多项工作。采用机器人后，可以对从绿色表面准备到外漆固化的精整喷涂工作流程进行优化，实现更小的能源消耗，还能节省周期时间。

（2）车间级数字化——实现从仿真到“技术—现实”。空客公司针对A350 XWB全生命周期管理，构建了虚拟环境，该虚拟环境的注册用户达3万人，空客公司内部及其供应链上的工程师约10 000人，每天通过该虚拟环境获取详细、最新的项目信息。作为A350 XWB设计研发的一部分，空客公司使用逼真人机工程分析（Realistic Human Ergonomic Analysis，RHEA）工具，使得操作人员能够进入虚拟环境，与A350 XWB全尺寸3D模型进行交互。

（3）3D打印技术——飞机装配过程中所需零件的及时制造。空客集团已经开始使用3D打印技术用于制造模具、样件及用于飞行测试的零部件，还制造了商用飞机的零部件。由空客防务与空间公司生产的首件经过飞行测试的3D打印零部件——钛合金支架，已经搭载Atlantic Bird7通信卫星进入太空。

（4）集成化生产——统筹兼顾整个工业化生产系统。目前，在空客直升机公司拉库尔讷沃工厂每年能生产约2 000个主旋翼，主旋翼的大部分制造工序在不同车间完成，零件在运输过程中发生断裂或损伤的风险很高，也会导致大量时间被浪费。而正在建设的勒布尔歇工厂将设计成一个大车间，充分吸收拉库尔讷沃工厂的先进制造技术成果，工厂采用柔性化车间布置，最大可能地实现模块化，可以根据需要对车间布置进行相应调整，这样更容易适应未来产品的变化。

企业智能制造应用现状分析与展望

相关推荐