研究院揭牌德國工業(yè)4.0直指智能工廠華中科

　　2013年4月，副長洪捷序，德國機(jī)械及制造商協(xié)會，市長鄭新聰，德國信息技術(shù)、通信與新媒體協(xié)會，華中科技大學(xué)副校長楊勇等共同為研究院揭牌。 華中科技大學(xué)泉州智能制造研究院為市與華中科技大學(xué)合作共建，德國電子電氣制造商協(xié)會合作設(shè)立了“工業(yè)4.0平臺”，以華中科技大學(xué)為發(fā)起單位，并向德國提交了平臺工作組的最終報(bào)告《保障德國制造業(yè)的未來――關(guān)于實(shí)施工業(yè)4.0的建議》。報(bào)告提出，集聚國內(nèi)外高校、科研院所和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的科技創(chuàng)新資源，德國向工業(yè)4.0轉(zhuǎn)變需要采取雙重策略，面向泉州市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和全面實(shí)施“數(shù)控一代”機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新應(yīng)用示范的需求，即德國要成為智能制造技術(shù)的主要供應(yīng)商和CPS(信息物理系統(tǒng))技術(shù)及產(chǎn)品的領(lǐng)先市場。報(bào)告還展望了德國工業(yè)4.0的發(fā)展前景。
工業(yè)4.0本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)“智能工廠”
    在工業(yè)4.0描繪的智能工廠中，打造級支撐與服務(wù)平臺。 研究院將引進(jìn)國內(nèi)外在先進(jìn)制造和智能制造領(lǐng)域有比較優(yōu)勢的研究院所、高校進(jìn)駐研究院，固定的生產(chǎn)線概念消失了，開展產(chǎn)學(xué)研緊密協(xié)作，采取了動態(tài)的、有機(jī)的模塊化生產(chǎn)方式。
    工業(yè)4.0，實(shí)現(xiàn)協(xié)同創(chuàng)新。同時，其實(shí)就是實(shí)現(xiàn)“智能工廠”。第一次工業(yè)始于18世紀(jì)后半期，按照泉州產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)際和技術(shù)創(chuàng)新需求，由蒸汽機(jī)實(shí)現(xiàn)工廠的機(jī)械化;第二次工業(yè)始于19世紀(jì)后半期，組織創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)開展研究、成果轉(zhuǎn)化、推廣應(yīng)用和咨詢服務(wù)等工作，用電力來實(shí)現(xiàn)大規(guī)模批量化生產(chǎn);第三次工業(yè)始于20世紀(jì)后半期，推動裝備智能化、系統(tǒng)智能化、引領(lǐng)制造業(yè)向智能制造方向發(fā)展。 市財(cái)政將連續(xù)3年、每年投入研究院運(yùn)營專項(xiàng)資金1000萬元推動研究院發(fā)展，通過電氣和信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)制造業(yè)的自動化。
    工業(yè)4.0將在前三次工業(yè)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)化，同時積極爭取上級門資金支持，基于信息物理系統(tǒng)(Cyber Physical System)實(shí)現(xiàn)新的制造方式。信息物理系統(tǒng)是指通過傳感網(wǎng)緊密連接現(xiàn)實(shí)世界，投入科研經(jīng)費(fèi)和設(shè)備購置費(fèi)。研究院自主立項(xiàng)研究成果的所有權(quán)及所涉及的相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)等均屬于泉州智能制造研究院，將網(wǎng)絡(luò)空間的高級計(jì)算能力有效運(yùn)用于現(xiàn)實(shí)世界中，研究院的研究成果優(yōu)先在泉州進(jìn)行轉(zhuǎn)化。 ，從而在生產(chǎn)制造過程中，與設(shè)計(jì)、、生產(chǎn)有關(guān)的所有數(shù)據(jù)將通過傳感器采集并進(jìn)行分析，形成可自律操作的智能生產(chǎn)系統(tǒng)。
     工業(yè)4.0報(bào)告中描述的動態(tài)配置的生產(chǎn)方式主要是指從事作業(yè)的機(jī)器人(工作站)能夠通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時訪問有關(guān)信息，并根據(jù)信息內(nèi)容，自主切換生產(chǎn)方式以及更換生產(chǎn)材料，從而調(diào)整成為最匹配模式的生產(chǎn)作業(yè)。動態(tài)配置的生產(chǎn)方式能夠?qū)崿F(xiàn)為每個客戶、每個產(chǎn)品采取不同的設(shè)計(jì)、零件構(gòu)成、產(chǎn)品訂單、生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)制造、物流配送，杜絕整個鏈條中的浪費(fèi)環(huán)節(jié)。與傳統(tǒng)生產(chǎn)方式不同，動態(tài)配置的生產(chǎn)方式在生產(chǎn)之前或者生產(chǎn)過程中，都能夠隨時變更最初的設(shè)計(jì)方案。
    例如，目前的汽車生產(chǎn)主要是按照事先設(shè)計(jì)好的工藝流程進(jìn)行的生產(chǎn)線生產(chǎn)方式。盡管也存在一些混流生產(chǎn)方式，但是在生產(chǎn)過程中，一定要在由眾多機(jī)械組成的生產(chǎn)線上進(jìn)行，所以不會實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的多樣化。管理這些生產(chǎn)線的MES(制造執(zhí)行管理系統(tǒng))原本應(yīng)該帶給生產(chǎn)線更多的靈活性，但是受到構(gòu)成生產(chǎn)線的眾多機(jī)械的硬件制約，無法發(fā)揮出更多的功能，作用極為有限。同時，在不同生產(chǎn)線上操作的工人分布于各個車間，他們不掌握整個生產(chǎn)流程，所以也只能發(fā)揮出在某項(xiàng)固定工作上的作用。這樣一來，很難實(shí)時滿足客戶的需求。
    在工業(yè)4.0描繪的智能工廠中，固定的生產(chǎn)線概念消失了，開展產(chǎn)學(xué)研緊密協(xié)作，采取了可以動態(tài)、有機(jī)地重新構(gòu)成的模塊化生產(chǎn)方式。
    例如，生產(chǎn)模塊可以視為一個“信息物理系統(tǒng)”，正在進(jìn)行裝配的汽車能夠自律地在生產(chǎn)模塊間穿梭，接受所需的裝配作業(yè)。其中，如果某車型的零件供給環(huán)節(jié)出現(xiàn)瓶頸，系統(tǒng)能夠及時調(diào)度其他車型的生產(chǎn)資源或者零件，繼續(xù)進(jìn)行生產(chǎn)。也就是為每個車型自律性地選擇適合的生產(chǎn)模塊，進(jìn)行動態(tài)地裝配作業(yè)。在這種動態(tài)配置的生產(chǎn)方式下，可以發(fā)揮出MES原本的綜合管理功能，能夠動態(tài)管理設(shè)計(jì)、裝配、測試等整個生產(chǎn)流程，既保證了生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，又可以使生產(chǎn)種類實(shí)現(xiàn)多樣化。
    工業(yè)4.0首要目標(biāo)是工廠標(biāo)準(zhǔn)化
     以往，我們聽到的大多是“產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化”，而德國工業(yè)4.0將推廣“工廠的標(biāo)準(zhǔn)化”。
    德國工業(yè)影響力的一個側(cè)面就是“標(biāo)準(zhǔn)化”。PLC編程語言的國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61131-3(PLCopen)主要是來自德國企業(yè);通信領(lǐng)域普及的CAN、Profibus以及EtherCAT也全都誕生于德國。
    工業(yè)4.0工作組認(rèn)為，推行工業(yè)4.0需要在8個關(guān)鍵領(lǐng)域采取行動。其中第一個領(lǐng)域就是“標(biāo)準(zhǔn)化和參考架構(gòu)”。標(biāo)準(zhǔn)化工作主要圍繞智能工廠生態(tài)鏈上各個環(huán)節(jié)制定合作機(jī)制，確定哪些信息可被用來交換。為此，工業(yè)4.0將制定一攬子共同標(biāo)準(zhǔn)，使合作機(jī)制成為可能，并通過一系列標(biāo)準(zhǔn)(如關(guān)于成本、可用性和資源消耗的標(biāo)準(zhǔn))對生產(chǎn)流程進(jìn)行優(yōu)化。
    以往，我們聽到的大多是“產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化”，而德國工業(yè)4.0將推廣“工廠的標(biāo)準(zhǔn)化”，借助智能工廠的標(biāo)準(zhǔn)化，將制造業(yè)生產(chǎn)模式推廣到國際市場，以標(biāo)準(zhǔn)化提高技術(shù)創(chuàng)新和模式創(chuàng)新的市場化效率，繼續(xù)保持德國工業(yè)的世界領(lǐng)先地位。
    德國工業(yè)4.0受到了空前的重視，但是如何借鑒工業(yè)4.0，尤其是工業(yè)4.0中的標(biāo)準(zhǔn)化問題，值得我們深入思考。

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