工业4.0的核心是智能制造,利用工业物联网连接,把设备、生产线、工厂、供应商、产品和消费者紧密联系在一起,打通各个环节的壁垒,让工厂直接对接消费者需求,在生产形态上,真正实现从传统的大规模标准化生产向整个生产过程的柔性化、定制化和个性化转变。因此,需要对各个环节产生的大数据,如产品数据、设备数据、管理数据、销售数据等进行收集和分析。

智能工厂是以工业物联网为基础,利用传感、自动化、数据传输、大数据分析及人工智能等技术,通过彼此信息的交换、自行组织,可使整个价值链中的流程实现互联和自动化,实现工厂的办公、供应链管理、工厂间协调及生产自动化等目标,整个生产将变得更加高效、敏捷,人与机器可以全新的方式建立联系。

5G时代的到来,推动了科技的发展,让智能制造更上一个台阶。5G时代的智能工厂在生产中可以借助信息化技术,让各个流程的对接更加畅通快速,让生产数据能够实时传输,达到实时控制的效果。无论是从设计、生产、管理,还是销售,各个环节都能够互联互通,从而实现资源的整合与优化。

在工业制造领域,工业机器人、高端数控机床以及PLC等典型的自动化生产技术,结合无处不在的传感器形成一个网络,通过这个智能网络,使得人与人、人与机器、机器与机器之间形成一个互联,实现横向、纵向和端到端的高度集成。在工业4.0的进程中,自动化扮演的角色,除了传统的机器、流程控制外,需要通过丰富的I/O采集发送与生产质量、能耗、成本优化所需的数据,并快速执行得到优化的指令。

在中国制造全面升级改造的国家大战略中,智能工厂是提升工业生产水平,改进工业生产效率的必然选择,无论是对传统单一工厂,还是全球化的多工厂体系,智能工厂将是适应全球智能制造和工业物联网发展的必然要求。未来将致力于在其全球各地的工厂组成一个虚拟化的
“智能工厂”:在不同的工厂之间交换工艺信息,持续优化生产,并通过对产业链各个环节实时进行优化,从而允许生产商自动根据客户要求进行更改,或是对原材料供货发生变化等作出反应,实现庞大的工业物联网的各种技术指标。

1、5G技术场景支撑智能制造

皮尔磁的Revolution
Pi可以帮助用户实现工业物联网IIoT来解决数据采集、传输与应用的问题。

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5G技术——新一代移动通信技术,切合了传统制造企业向智能制造转型对无限网络的应用需求,能满足工业环境下设备互联和远程交互应用需求。在物联网、物流追踪、工业AR、工业自动化控制、云化机器人等工业应用领域,5G技术都起着稳定的根基作用,支撑着整个领域。

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图1 麦肯锡2025物联网价值预估报告

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麦肯锡全球研究院最新预测,到2025年智能工厂带来的经济影响价值将达每年1.2万亿美元至3.7万亿美元。埃森哲联合Frontier
Economics,预估了智能工厂和工业物联网对中国12个产业的累计GDP影响,在中国当前政策和投资趋势的助推下,未来15年,仅在制造业,智能工厂和工业物联网就可创造1960亿美元的累计GDP增长,如果进一步扩大物联网的影响,各行业还将创造出更大价值。以制造业为例,物联网创造的经济价值将从1960亿美元跃升至7360亿美元,增加276%。技术革新与全新挑战

5G技术是传统行业工厂进行智能制造转型的关键技术,能将分布广泛、零散的人、机器和设备全部连接起来,构建统一的互联网络。5G技术的发展可以帮助制造企业摆脱以往无线网络技术较为混乱的应用状态,这对于推动工业互联网的实施以及智能制造的深化转型有着积极的意义。

智能工厂是实现智能制造的重要载体,主要通过构建智能化生产系统、网络化分布生产设施,实现生产过程的智能化。智能工厂已经具有了自主能力,可采集、分析、判断、规划;通过整体可视技术进行推理预测,利用仿真及多媒体技术,将实境扩增展示设计与制造过程。系统中各组成部分可自行组成最佳系统结构,具备协调、重组及扩充特性。已系统具备了自我学习、自行维护能力。

2、智能制造的核心是智能工厂

智能工厂代表了高度互联和智能化的数字时代,工厂的智能化通过互联互通、数字化、大数据、智能装备与智能供应链五大关键领域得以体现,典型智能工厂包括生产设备互联、物品识别定位、能耗自动检测、设备状态监测、产品远程运维、配件产品追溯、生产业绩考核以及工厂环境监测等目前存在的实际应用。目前智能工厂相比于传统工业制造,具有几个明显的技术革新。首先是智能的感知控制,通过利用智能感知技术随时随地对工业数据进行采集;其次是全面的互联互通,通过多种通信技术标准,将采集到的数据实时准确地传递出去;再次是深度的数据应用,利用云计算、大数据等相关技术,对数据进行建模、分析和优化,实现对海量数据的充分挖掘和利用;最后是创始的服务模式,利用信息管理、智能终端和平台等技术,实现传统工业智能化改造,提升产业价值、优化服务资源和激发产业创新。在这些技术革新的基础上,智能工厂将会面对六大技术发展趋势,即终端智能化,连接泛在化,计算边缘化,网络扁平化以及服务平台化和安全提升化。由此带来的管理变革包括设备联接日趋多元化,数据处理向边缘端倾斜以及企业战略由产业个体向生态系统转型,企业运营由设备和资产向产品和客户转移。



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