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關鍵詞:智能制造技術;人工智能技術;智能制造業(yè);基本介紹;應用
中圖分類號:TP273 文獻標識碼:A 文章編號:1671-2064(2017)09-0025-01
1 人工智能技術的基本介紹
1.1 概念
網(wǎng)絡信息技術與計算機技術等等眾多學科的技術進行有效的融合,并且對于人類進行智能模擬,最終對于機械或者是其它領域進行智能化與自動化的控制,這種技術就是人工智能技術。隨著時代的發(fā)展,人工智能技術具有重要的價值。比如:對于機械等進行智能化控制,可以在遺傳編程、信息圖像、語言等各個方面進行應用。
1.2 特點
人工智能技術具有以下方面的特點。第一,性價比高。我們以智能制造業(yè)為例子進行具體說明。智能制造業(yè)一方面在運行中需要對于大量的數(shù)據(jù)信息等進行計算,分析等工作,另一方面需要對于運行的過程進行有效化監(jiān)控。應用以往的方式需要花費大量的成本。而應用人工智能后,需要應用較小的成本,就能實現(xiàn)智能化控制與分析。第二,具有可靠性的特點。人工智能是在網(wǎng)絡信息技術、計算機技術等為基礎形成的新型高端技術類型,可以在全過程控制中保障智能制造業(yè)的安全。第三,具有可操作性的特點。光纖、電纜、網(wǎng)絡信息、計算機等眾多領域的進步與發(fā)展,為人工智能的應用提供了強大的技術支持,有利于其進步與發(fā)展。
2 人工智能技術在智能制造業(yè)中的應用
2.1 對于自動化控制流程的簡化
在智能制造業(yè)中進行產品的生產操作比一般產品要復雜,尤其是對于操作流程的控制具有非常高的要求。而應用人工智能技術之后,有關的操作人員只需要應用網(wǎng)絡操作智能控制系統(tǒng)就可以實現(xiàn)對于操作平臺的全過程智能自動控制,一方面保障了產品的質量與安全,另一方面使得系統(tǒng)對于可能出現(xiàn)的故障進行提前判斷,進行必要的安全規(guī)范處理。如圖1所示。
2.2 對事故和故障的及時處理
人工智能在智能制造業(yè)中進行應用,可以對于事故和一些故障進行及時的預防和處理,最終保障智能制造業(yè)產品的質量和安全。這種應用方式的特點在于,有效的彌補了傳統(tǒng)監(jiān)測技術中存在的缺點和不足,建立起了動態(tài)化的監(jiān)測網(wǎng)絡系統(tǒng),對其生產中的狀態(tài)進行實時監(jiān)控,對其質量的功能進行了有效的保障。除此之外,我們應用智能技術中的模糊理論可以建立起有效的刀具狀態(tài)識別模型,建立起有效的監(jiān)控參數(shù)和刀具狀態(tài)之間的模糊關系,對于我們今后對于智能化制造技術的應用有重要的啟示。但是,這種應用還存在一些問題。因此,我們需要在今后的應用中對于這種方式進行有效的改進,提高其應用的質量和水平,全面提高刀具監(jiān)控的水平,提高智能制造業(yè)的質量,實現(xiàn)其良好的經濟效益和社會價值。
2.3 對產品設計的優(yōu)化
以往的制造業(yè)設計中需要進行大量的實驗,設計出眾多的樣品,一方面花費了大量的時間、經歷、金錢,最終成型的產品也不一定達到令人滿意的程度。而將人工智能技術在制造業(yè)設計中進行有效的應用,其可以對于設計工作建立起網(wǎng)絡化信息模型,并且對于設計出的產品在網(wǎng)絡上進行生產過程應用仿真,有效了解設計出的產品具有怎樣的缺點和不足,在網(wǎng)絡模型平臺中進行有效改進,再次進行應用生產過程仿真,大大提高產品設計的質量與水平,還節(jié)省了大量的時間與金錢,對于產品進行了優(yōu)化設計。
3 結語
對于人工智能與制造自動化技術的挑戰(zhàn)問題進行分析與研究,有利于我們了解人工智能發(fā)展的趨勢與應用實踐情況,最終可以在今后生a中有效應用這項技術,促進我國經濟的發(fā)展與社會的進步。
參考文獻
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工業(yè)4.0和中國制造2025的提出,給國內工業(yè)制造企業(yè)的技術進步和管理提升提出較高要求。結合中國工業(yè)企業(yè)內部實際特點和困難,從智能制造的基礎性問題出發(fā),通過分析和描述CPS的推進障礙、知識表達與本體建設方法、知識自動化的具體內容,以及國內外企業(yè)知識體系和集成對比,指出知識化和知識自動化過程是國內工業(yè)企業(yè)智能制造推進的重要落腳點。
關鍵詞:
智能制造;知識管理;知識化;本體;知識自動化
一、引言
德國體系發(fā)展歷史悠久,其知識沉淀、產品硬件與設備配置、產品全生命周期管理都達到世界領先,相比起來,美國的IT技術與互聯(lián)網(wǎng)/物聯(lián)網(wǎng)/大數(shù)據(jù)技術等“新興工業(yè)外套”則更有優(yōu)勢。工業(yè)4.0提出以后,各國既面臨著工業(yè)系統(tǒng)升級的壓力,同時也發(fā)現(xiàn)各自面臨的環(huán)境和基礎有著顯著不同。既要分析西方強國工業(yè)升級的具體內涵,又要深入剖析本國發(fā)展特點,這對中國制造2025和智能制造在國內企業(yè)的推進形成了更高的挑戰(zhàn)。
二、國內智能制造面臨的基礎問題
在中國,很多人也同步提出推進智能制造需要大數(shù)據(jù)、云計箅和移動互聯(lián)等大量新技術的支持,但它們是不是國內工業(yè)系統(tǒng)最急需的和最重要的,引發(fā)了很多人的思考。單就CPS而言,以航空工業(yè)企業(yè)為例,往往存在三個問題:①Cyber雙義中“信息化”推進不徹底。賽博概念中的“信息化”基礎執(zhí)行不徹底。國內企業(yè)在信息化建設中,不斷新建各類平臺。單個系統(tǒng)內雖通過強耦合連接,系統(tǒng)之間卻形成信息孤島,通??磥頂?shù)據(jù)流通和連接問題較多。“網(wǎng)絡控制”涉及到的互聯(lián)網(wǎng)/物聯(lián)網(wǎng)/云計算等技術,國內發(fā)展應用雖然很快,但是因為控制的對象處于孤島狀態(tài),系統(tǒng)之間的通訊和控制實際上依靠人在起作用。②物理硬件通過不斷采購,在制造裝備層面能夠逐步做到與世界先進企業(yè)比肩,但在應用層面仍然處在“知其然而不知其所以然”的被動局面。③系統(tǒng)性的頂層框架設計,自上世紀八十年代以來雖然持續(xù)努力,在國內的發(fā)展依然緩慢。歸納起來,“不知其所以然”、“系統(tǒng)流通與連接”、“頂層設計”是對知識顯性、知識集成和知識系統(tǒng)綜合運用的體現(xiàn)。嚴格來說,這些都是屬于知識管理的范疇,解決的路徑往往指向了知識化與知識自動化。中國現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展歷史較短,沉淀不足,幾千年來傳統(tǒng)文化對工業(yè)升級的影響還很大。作為現(xiàn)代經濟主體的工業(yè)企業(yè),企業(yè)基層管理的數(shù)據(jù)化描述和知識化管理進展緩慢,經驗管理仍占主流,信息化的應用效果主要體現(xiàn)在局部。這些背景是“中國制造2025”要以工業(yè)化和信息化“兩化融合”為主線的根本原因。
三、企業(yè)知識化存在的管理差距
當前,包括中航工業(yè)在內的許多中國工業(yè)企業(yè),都在廣泛的采購和使用世界上技術最先進的設備和軟件,不過令人大跌眼鏡的是:中國的工業(yè)企業(yè)雖然大部分都采用世界一流的技術設備,但是產生效率卻不如西方的現(xiàn)代制造工廠,這其中主要的原因就在于中方企業(yè)的管理上存在一定問題,主要表現(xiàn)在軟件應用的系統(tǒng)化知識管理上的差距。波音公司的知識化管理十分到位,最基礎的知識化技術處理工作都在企業(yè)內全部普及到位,飛機的近百萬個零件都逐步實現(xiàn)了數(shù)字化同步,并且廣泛采用模塊化的S級控制(非零部件級),整個產品的體系不光實現(xiàn)了數(shù)字化同步而且還相對可控。B787的整個研制過程使用了約8000款軟件,其中只有1000多款是商業(yè)軟件,像CAD、CAE等,還有7000多款是屬于波音公司自己的、非商業(yè)化的軟件。這是波音幾十年積累下來的,包括飛機怎么設計、優(yōu)化以及工藝等的關鍵知識經驗都在這7000多款軟件里,波音把工業(yè)技術體系都融入其中,并以此構成波音的核心競爭力。這些是外界同行通過交流、學習、考察無法看到和學到的。在空客,工程師每完成一個成果還要同時提交一份方法報告,說明這個成果是怎么做的,之后這個報告會提交到COC部門(能力中心)去做歸納總結整理。如此一來,每個人做的工作都是在前人的基礎之上,協(xié)同完成整體工作。人的離開不會影響工程的整體運行,其他人也大致知道他那部分是怎么做的。這些關鍵的知識都被融合到各種應用系統(tǒng)中,在各大項目和產品研制中反復運用,企業(yè)知識化的深入程度有效的支撐了數(shù)目龐大的項目管理工作。大量研究顯示,目前國內很少企業(yè)能夠形成這樣的一整套完善的技術管理體系。企業(yè)里工作方法因人而異,老員工或老專家離職或退休之后,知識和方法都隨著這些人的離去而被帶走,后來的人來往往需要摸索實踐,重新形成自己的方法。越來越多的人已經認識到,智能制造的推進過程中需要結合自身企業(yè)的實際情況,把握住企業(yè)運營的根基,探究并掌握好支撐制造業(yè)發(fā)展的數(shù)字化操控以及一系列的知識化處理,而非盲目的追求某些系統(tǒng)和技術的先進前沿性。同時企業(yè)的管理上要融合企業(yè)文化發(fā)展和生產技術先進方法的采用,并且要根據(jù)市場環(huán)境的變化創(chuàng)新企業(yè)管理模式,提高企業(yè)的應對力。從當前我國制造企業(yè)的發(fā)展實際來看,要想實現(xiàn)制造企業(yè)快速穩(wěn)定發(fā)展需要構建起比較完善的工業(yè)生態(tài)系統(tǒng),要讓企業(yè)的人、財、物、產品、技術、設備等得到有效合理融合,減少不必要的浪費,提高資源利用率,唯有此,方可讓制造企業(yè)在實現(xiàn)智能化設備管理的道路上越走越穩(wěn)。
四、知識表達與產品本體建設
在多年的信息化建設過程中,大量知識性暗區(qū)和數(shù)據(jù)裂縫在企業(yè)中斷產生。單一數(shù)據(jù)來源是智能制造對所有產品的統(tǒng)一要求,企業(yè)從產品設計開發(fā)到工藝流程設計再到制造生產的各個階段的BOM都要實現(xiàn)有機的統(tǒng)一;實現(xiàn)智能化制造并非一朝一夕之事,所以每個階段都要嚴格把控,出現(xiàn)問題要及時解決處理,并不斷完善。
(一)單一數(shù)據(jù)源描述
雖然各大供應商不斷改進優(yōu)化現(xiàn)有的工業(yè)管理軟件應用,但是如何要想打通產品全生命周期的數(shù)據(jù)連接,卻依然令人頭疼。飛機制造涉及到非常龐大的零部件數(shù)量,動則數(shù)十萬到上百萬,每個零部件都相當精密,需要表達的參數(shù)達到十個之多,因此不同類型的并被不同單元擁有或者生產,其相關信息都會被存儲在不同的結構系統(tǒng)平臺之中,為確保信息的準確無誤,操作的時候一定要嚴格遵守各種標準規(guī)范,還要時刻保持和配套廠商進行有效的交流溝通,“產品數(shù)據(jù)爆炸”必然產生。集成與整合它們成了一個高難度問題,按照項目實施的方法成為企業(yè)不得不采用的無奈,這往往都是在局部層面解決問題。產品結構如果被單一的數(shù)據(jù)源表達,所有的零部件也需要實現(xiàn)數(shù)字化同步。零部件的相關信息都要有完整準確的記錄,它與周圍的相關產品、設備等發(fā)生的關聯(lián)關系也要被準確、完善的記錄,這主要是為了下一步的工藝分析和工藝決策提供了真實的、統(tǒng)一的依據(jù)。
(二)自我身份化(標簽化)
ERP能夠對歷史數(shù)據(jù)進行分析,也能對未來進行預測,但是很難對當前的數(shù)據(jù)進行記錄,系統(tǒng)內手工記錄的數(shù)據(jù)已經嚴重滯后于智能化的需求。每個零部件,都需要建立自己獨立的物理標簽,能夠完成自記錄。相關數(shù)據(jù)在不斷增長和積累,并和其它外物發(fā)生關聯(lián)關系,互相鏈接并可相互識別。產品因此具有了獨立的自我表達能力。從研發(fā)、設計、部件加工、裝配,以及技術服務,無論哪個環(huán)節(jié)的信息和數(shù)據(jù),以及最終用戶的具體應用情況,都被記錄在產品的身份信息中。通過物聯(lián)網(wǎng)、寬帶網(wǎng)絡技術等,不斷使產品帶有生命感知特征,產品逐步向類人化發(fā)展。從工程技術人員來看,這個身份一般是產品圖號或質量編號;從管理人員來看,這個身份則是流程編號;從加工操作人員來看,這個身份一般是條碼號。技術、管理、技能三條線的人員所服務的對象都需要產品自我身份化,產品的全生命周期就能實現(xiàn)可追朔。
(三)本體化表達
有了單一數(shù)據(jù)源描述和表達和產品自我身份化,產品本體的建立就有了基??梢詮膽弥袑⒎蛛x出的目標領域做基于本體的描述。本體的內容是反映自然界本來客觀的面貌,但是往往是隱性的。產品的描述是一種混合物,它是由應用邏輯的概念、產品制造過程中所形成的有關數(shù)據(jù)以及在演示中所呈現(xiàn)出的信息綜合體。通過構建產品領域模型,才能有效實現(xiàn)產品制造向智能化的跨越。建立本體庫的目的是實現(xiàn)知識和工作流程相融合的智能元素,而且能形成知識型工作者意想不到的創(chuàng)新驅動,這個過程其本質是知識自動化的過程,是可執(zhí)行的文檔、流程模板、可計算的知識體系。這樣,人類實踐過程中所積累的知識和各種經驗模板,就可以有效、重復性地加載在產品上,機器開始代替一部分重復性的腦力勞動,設計與制造人員的工作效率實現(xiàn)大幅提升。機器開始代替一部分重復性的腦力勞動,設計與制造人員的工作效率實現(xiàn)大幅提升。
五、知識自動化的前景和障礙
知識化非常重要,如果僅靠人工來完成,智能化推進必然緩慢。麥肯錫全球研究所的《顛覆技術:即將變革生活、商業(yè)和全球經濟的進展》報告中,對10年內決定經濟發(fā)展的12個顛覆性技術進行了預測,其中知識工作自動化排名第2位。該報告指出,10年后知識工作的自動化每年可直接產生約5萬億美元的經濟價值,這還不包括間接價值。這部分經濟規(guī)模約等于1.1億個全職職員的產出。在工業(yè)系統(tǒng)中,需要逐步自動化的知識工作包括:①物理數(shù)據(jù)、生成數(shù)據(jù)、可形式化的知識;選擇性感知,按需感知,數(shù)據(jù)和知識預處理;②自律計算:無人干預時實現(xiàn)系統(tǒng)或任務所需的各種計算;③自勉學習:能夠從海量數(shù)據(jù)或相關知識中發(fā)現(xiàn)和記憶新的知識或事物之間的新關系;④自覺優(yōu)化:實現(xiàn)隊時間、空間、物料和能量等資源的優(yōu)化配置和調度;⑤自主決策:部分或全部做到自主判斷、自行規(guī)劃和自主決策;⑥自我保護:實現(xiàn)對故障自診斷、自修復,對攻擊自防御、自保護;⑦自動控制:具有預測和自適應能力,整個企業(yè)實現(xiàn)管控一體化。值得注意的是,12項技術中知識工作自動化受到媒體關注的排名非??亢?。也就是說,自動化專業(yè)人士對知識工作自動化的認識程度很低,沒有從系統(tǒng)的角度將方法與應用有機地結合起來,認清其本質。這一狀態(tài)亟待改變。目前在數(shù)控加工的程編業(yè)務中,知識自動化是最先開展起來的。隨著這一技術的逐步成熟,它會逐步橫向衍生、縱向拓展,從加工工藝向技術管理和生產管理等方面深入。統(tǒng)計表明,2013年網(wǎng)絡流量的61.5%是由“互聯(lián)網(wǎng)機器人”(Internetbots)產生,人類本身僅形成了38.5%的流量,而2012年分別是51%和49%。知識自動化的進程遠超人們的想象,這一趨勢也將拓展到工業(yè)領域。
六、結束語
企業(yè)知識化管理以及知識自動化的實現(xiàn)過程,其本質是“以最快、最準確的方式找到相關答案傳遞給用戶并解決其特定問題”的過程。通過建立帶有自動化屬性的知識本體、知識中心和知識集群,企業(yè)能夠以最少的成本提供最多的令內外部客戶滿意的產品和服務,這將為企業(yè)長期健康穩(wěn)定發(fā)展帶來持續(xù)推動力。以知識化和知識自動化管理建設為抓手,抓住中國制造2025和智能制造的發(fā)展契機,中國的工業(yè)企業(yè)將獲得新一輪的提升和飛躍。
作者:謝興啟 鄭雙林 單位:中航工業(yè)成都飛機工業(yè)(集團)有限責任公司
參考文獻:
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航空發(fā)動機享有“工業(yè)之花”的美譽,是體現(xiàn)國家工業(yè)科技水平的重要標志。作為“互聯(lián)網(wǎng)+”智能制造的重點領域,網(wǎng)絡化智能制造能為我國航空工業(yè)帶來哪些變化?我國航空工業(yè)的轉型升級應走何種發(fā)展路徑?這些問題值得我們深入研究。
2015年,工業(yè)領域進入了新的分水嶺,互聯(lián)網(wǎng)技術從方方面面影響著工業(yè)制造。2015年7月4日,國務院正式《“互聯(lián)網(wǎng)+”行動指導意見》,明確提出推動互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)融合,提升制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化水平,加強產業(yè)鏈協(xié)作,在重點領域推進智能制造、大規(guī)模個性化定制、網(wǎng)絡化智能制造和服務型制造,發(fā)展基于互聯(lián)網(wǎng)的智能制造新模式。
航空發(fā)動機被稱為“工業(yè)之花”,而航空工業(yè)是指以飛機的研制和制造為龍頭的主機和輔機等相關配套廠所而組成的工業(yè)體系,它體現(xiàn)了一個國家的航空生產能力與工業(yè)化水平。在“互聯(lián)網(wǎng)+”智能制造的發(fā)展進程中,航空工業(yè)利用互聯(lián)網(wǎng)平臺和信息技術將互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)模式結合起來,從而提升效率與品質,將衍生出一種新的行業(yè)生態(tài)。
航空工業(yè)是典型的軍民結合型工業(yè),在軍事和經濟上具有重要地位。作為其產品,航空裝備較其他行業(yè)亦有典型特點,主要表現(xiàn)為:
第一,批量性。不論是以前的少品種大批量,還是現(xiàn)在的多品種小批量,飛機制造都呈現(xiàn)出批量性生產的特點,少則幾十架、多則幾百架。
第二,可重復使用。不論是在戰(zhàn)爭、訓練演習中,還是在民用航空中,飛機都可多次重復使用。
第三,備件需求量大。業(yè)內有句名言叫做“飛機飛的就是備件”。備件是飛機綜合保障工作的首要物質基礎,是飛機提升良好率的關鍵和瓶頸。根據(jù)國外統(tǒng)計,一架飛機需要保持其售價10%的款項來配備航材備件。
第四,覆蓋面廣。這其中有四層含義,一是指所用原材料覆蓋面廣,二是指所用技術覆蓋面廣,三是所涉及行業(yè)和廠家覆蓋面廣,四是所涉及人員覆蓋面廣。
航空工業(yè)的智能制造,是由“智能機器+網(wǎng)絡+工業(yè)云平臺”構成的“端管云”架構,它能夠實現(xiàn)機器與機器、機器與人、人與人之間的全面連接交互。這種互聯(lián)不是數(shù)據(jù)信息流的簡單傳遞,而是融合了智能硬件、大數(shù)據(jù)、機器學習(ML)與知識發(fā)現(xiàn)(KDD)等技術,使單一機器、部分關鍵環(huán)節(jié)的智能控制延伸至飛機及配件生產的全過程。它促進了無人工干預條件下的機器自組織、自決策、自適應生產,為智能制造的實現(xiàn)奠定了互聯(lián)基礎。
互聯(lián)網(wǎng)使得飛機及其配件的生產可定義。傳統(tǒng)飛機及其配件的生產極大地依賴固定模具和固定生產線,原材料、機器、設備組和其他生產設施,均按照最大生產需求配置,在閑置生產時段容易造成極大的浪費,生產過程也無法靈活調整分配。而在互聯(lián)網(wǎng)條件下,機器、開源硬件的智能控制由軟件來完成,并通過互聯(lián)將智能控制鏈條延伸至生產的各個環(huán)節(jié),推動生產流程向利用軟件定義、管理和執(zhí)行的智能化方向轉變。舉例來說,軟件既可以計算生產需求,靈活調整原材料庫存,也可以升級機器功能,加大其生產能力和適用范圍,還能夠實現(xiàn)設備智能調配,按需配置其生產任務和工作負載,最終實現(xiàn)智能生產。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)使得飛機及配件生產動態(tài)可調整。傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)的生產過程協(xié)同只能在企業(yè)內部各個部門之間、不同車間之間實現(xiàn)小范圍協(xié)同。而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)突破了時空界限,它集成了供應鏈系統(tǒng)、客戶關系系統(tǒng)、制造執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing ExecutionSystem,MES)、產品流程控制(ShopFloor Control,SFC)、企業(yè)資源系統(tǒng)等。它為整個供應鏈上的企業(yè)和合作伙伴搭建了信息共享平臺,將生產過程協(xié)同擴大到了全供應鏈條甚至是跨供應鏈條上,實現(xiàn)了全生產過程優(yōu)勢資源、優(yōu)勢企業(yè)的網(wǎng)絡化配置,實現(xiàn)了真正的社會化大協(xié)同生產。
中國航空工業(yè)如何實現(xiàn)智能制造
結合風起云涌的“互聯(lián)網(wǎng)+”浪潮,以及航空工業(yè)自身的轉型升級規(guī)律,我們提出了中國航空工業(yè)的“互聯(lián)網(wǎng)+”智能制造五步路線圖。
構建智能的人和組織
“智”強調的是認知與知道, “能”強調的是技能和習慣。航空制造企業(yè)員工知識和技能的培養(yǎng),既包括工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的相關技術,也包括心理素質的訓練。而智能的組織則是在原先的金字塔、矩陣式等組織結構形式上,根據(jù)企業(yè)的情況、客戶的需求構建更有效率與效益的組織架構模式。相關的架構模式有很多,比如“不為我有,但為我用”,“一專多能”,根據(jù)作業(yè)點的技能復合人才培養(yǎng)等。
加快推廣制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)
過去十年,是孕育工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的十年,也是摸索理論發(fā)展和實踐的十年。技術和應用系統(tǒng)供應商不斷融合創(chuàng)新,他們提供更集成、更智能的系統(tǒng),同時打通企業(yè)運營和生產管理的各個環(huán)節(jié)。企業(yè)自身也在不斷利用新的技術和應用,打通內部管理和系統(tǒng)壁壘,實現(xiàn)靈活生產,滿足需求的變化。對機及配件制造企業(yè)而言,應對市場變化,滿足客戶個性化需求,最終必須能夠快速實時地響應,并調整生產過程。因此,管理和控制一線生產的制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)是至關重要的。
目前,在飛機及配件生產車間廣泛存在下列問題。
第一,大多數(shù)情況下,車間計劃人員會根據(jù)車間以往的生產能力及自身經驗,對生產計劃進行分解排產。這樣的計劃可執(zhí)行性差,在執(zhí)行過程中可調整性不強。
第二,車間計劃人員對設備能力估計不足,造成設備、人員閑忙不均。另外,車間缺乏較好的跟蹤機制,物料在加工傳遞過程中容易出現(xiàn)丟失、錯誤現(xiàn)象,影響生產的正常進行。
第三,生產部門、車間主管領導無法對生產情況總體把握,難以對飛機及配件的關鍵件、關鍵設備、產品質量進行重點監(jiān)督。
蓋勒普在多家著名航空及配件制造企業(yè)中應用了MES制造執(zhí)行系統(tǒng),提升了自動化、智能化水平。它上接企業(yè)資源計劃(erp)系統(tǒng),下接硬件設備的中樞。在中國,蓋勒普MES落地實施已經過了15年的時間,它對飛機及配件生產車間的設備、人員、執(zhí)行、工具、工藝、物料、生產計劃排產、質量等進行統(tǒng)籌管理,有效地從執(zhí)行層面提升了企業(yè)的制造實力,實現(xiàn)了對資源的優(yōu)化。
車間智能化升級改造
“工業(yè)4.O”的實施主體針對各類高水平的制造業(yè)企業(yè),航空工業(yè)的“互聯(lián)網(wǎng)+”智能制造對應的最重要的實施主體便是車間。MES可通過相關采集技術獲取各種數(shù)據(jù),可從全生命周期、全流程的角度來分析研究飛機及配件的生產執(zhí)行情況,從中發(fā)現(xiàn)車間的短板,并進行升級、優(yōu)化、改進,從而提升車間的總體能力。而各個車間在配備MES、又經過自動化和智能化改造后,其生產率將大幅提升。
自動化、智能化的處理不僅包括物理層面(如原料、半成品的處理,運輸、能源管理),車間中數(shù)據(jù)的自動化、智能化處理也是蓋勒普MES管理的重點領域。在該管理模式下,飛機及配件制造過程的數(shù)據(jù)、信息的記錄、傳遞、存儲,分析、應用,以及產品、零部件的質量、互換性將進行統(tǒng)一標準化管理。在航空工業(yè)中,制造的技術標準將直接影響市場的競爭,成為市場利益,形成技術壁壘。
在過程控制方面,MES管理飛機及配件生產訂單的整個生產流程,通過對產品生產過程所有突發(fā)事件實時監(jiān)控,自動糾正飛機及配件生產過程中的錯誤,或者為生產過程提供決策支持,以實現(xiàn)生產調度要求;在出現(xiàn)異常或與生產計劃偏離太多時,及時地反饋至相關人員,使其采取相應措施。
在任務派工方面,MES在飛機及配件生產計劃完成之后,自動生成任務派工單,根據(jù)生產設備實際加工能力的變化,制定并優(yōu)化生產的具體過程及各設備的詳細操作順序;為了提高生產柔性,生產任務會根據(jù)生產執(zhí)行具體情況及設備情況,結合資源配置進行現(xiàn)場動態(tài)分配。
在資源配置方面,MES通過詳細的數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析,為企業(yè)提供各種生產現(xiàn)場資源的實時狀態(tài),與飛機及配件生產任務分配緊密協(xié)調,為各生產工序配置相應的工具、設備、物料、文檔等資源,保證各操作按調度要求準備和執(zhí)行。
在能力平衡分析方面,MES分析對比工作中心/設備任務負荷、部門/班組任務負荷、工種任務負荷等并做出相應的評估,協(xié)助計劃和調度人員進行飛機及配件生產任務的外協(xié)加工,以實現(xiàn)最優(yōu)的生產計劃排程。
在質量管理方面,MES跟蹤飛機及配件原材料進廠到成品入庫的整個生產流程,對產品原料、生產設備、操作人員、工序批次等數(shù)據(jù)實時采集,為飛機及配件的使用、改進設計及質量控制提供依據(jù)。與此同時,MES根據(jù)檢測結果確定產品問題、提供相應的決策支持。
在文檔管理方面,MES基于數(shù)據(jù)庫的解決方案,擁有海量數(shù)據(jù)的存儲和管理能力,自定義文檔管理結構樹和版本追蹤,可有效地管理飛機及配件的設計、操作流程、工藝說明等,MES可根據(jù)加工任務進行分配,為生產工序提供相應的加工程序和生產信息等。
在數(shù)據(jù)采集方面,MES根據(jù)不同的數(shù)據(jù)、應用場景、人員能力、設備投入等,采取不同的數(shù)據(jù)采集方式,實時獲取飛機及配件生產各工序、設備、物料、產品等數(shù)據(jù),并統(tǒng)計、分析成其它系統(tǒng)、管理者所需要的信息。
在人力資源管理方面,MES提供人員的狀態(tài)和相關的信息,跟蹤個人的工作執(zhí)行情況,為飛機及配件制造企業(yè)實現(xiàn)精細考勤管理、控制人力成本、簡化績效考核、減少員工流失、優(yōu)化人員調度等方面提供決策支持。
在維護管理方面,MES記錄飛機及配件生產的每臺設備、每把工具的維護時間、維護內容、故障原因等,從而計算出最常見的設備/工具維護工作并進行經驗積累,管理和指導生產設備、工具的維護活動,并生成相應的維護經驗文檔,以供瀏覽、查詢。
構建車間生產底層網(wǎng)絡體系
車間底層是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)識別物體、采集信息的終端環(huán)節(jié),既包括機器、設備組、生產線等各類生產所需的智能終端信息采集技術,也包括射頻識別(RFID)標簽、傳感器、攝像頭、二維條碼、遙測遙感等感知終端信息采集技術。蓋勒普SFC生產車間集中控制管理系統(tǒng)已經在承擔了中國C919等大飛機研制工作的中國商用飛機有限責任公司(簡稱“中國商飛”)、中航工業(yè)西安飛機(集團)有限責任公司(簡稱“西飛集團”)、中航工業(yè)沈陽黎明航空發(fā)動機(集團)有限責任公司(簡稱“黎明航空”)等國內知名航空制造企業(yè)得到了廣泛的實踐應用。通過構建車間底層網(wǎng)絡體系,SFC不僅能夠實現(xiàn)物理上的信息傳遞,而且實現(xiàn)了包括信息安全、數(shù)據(jù)協(xié)議、業(yè)務協(xié)議等內容的網(wǎng)絡體系。利用這樣的網(wǎng)絡體系組建車間、工廠互聯(lián)網(wǎng),可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、傳遞、存儲、分析、應用,以及設備級的連通,如M2M (Machineto Machine)的交互、遠程操控等。通過蓋勒普SFC系統(tǒng),企業(yè)可構建生產過程中各個環(huán)節(jié)的標準化機制,確定哪些信息可被用來交換,哪些屬于標準構件,哪些機器適用等等。SFC系統(tǒng)將先進的信息模式、生產模式形成標準,從而促進技術創(chuàng)新和模式創(chuàng)新。此外,系統(tǒng)還利用物聯(lián)網(wǎng)技術、設備監(jiān)控技術加強信息管理,提升飛機及配件的生產效率,同時它還能夠利用互聯(lián)網(wǎng)進行遠程定制。
中國商用飛機有限責任公司(簡稱“中國商飛”)是經國務院批準成立,由國務院國有資產監(jiān)督管理委員會、中國航空工業(yè)集團公司、上海寶鋼集團等共同出資組建,由國家控股的有限責任公司。
從2011年開始,蓋勒普SFC系統(tǒng)(包括設備聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)采集、設備監(jiān)控、數(shù)控程序管理、工單管理、加工仿真、可視化、無紙化、自動化、系統(tǒng)集成),就在中國商飛進行大規(guī)模的使用,至今,已實施了大量設備的聯(lián)網(wǎng)通訊、數(shù)控程序集中管理、生產數(shù)據(jù)實時采集和設備監(jiān)控,將現(xiàn)場PC、PLCs、密封測試器、平衡設備等納入SFC網(wǎng)絡系統(tǒng),進行通訊、數(shù)據(jù)采集和管理。
對于互聯(lián)工廠的總體部署,蓋勒普SFC通過可配置、模塊化的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術,結合先進的數(shù)字化數(shù)據(jù)錄入或讀出技術(如條碼技術、RFID射頻技術、觸屏技術等),為中國商飛搭建“互聯(lián)網(wǎng)+”智能制造平臺,各生產單元數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內實現(xiàn)無縫連接、快速調用,成為驅動協(xié)同生產、支持轉型升級的堅實基礎。生產現(xiàn)場通過設備和工位、人員統(tǒng)一聯(lián)網(wǎng)管理,在每個生產工序環(huán)節(jié)進行智能化數(shù)據(jù)采集和反饋,并在云技術支持下做實時統(tǒng)計和分析,超過25000多種可自定義的圖報表在各個生產工段、部門進行實時展示。同時,結合大數(shù)據(jù)分析結果,系統(tǒng)進行實時決策,以降低制造過程成本,提高產品質量和生產效率。而且,各類生產信息通過“無紙化”方式傳遞到工位、設備,以及生產中央控制室,為智能化排產提供數(shù)據(jù)支持。通過可視化電子看板,所有數(shù)據(jù)和信息均可以動態(tài)地傳輸?shù)礁鲝S區(qū)的各生產部門的數(shù)據(jù)終端。
“互聯(lián)網(wǎng)+”智能制造模式將中國商飛生產現(xiàn)場地理分散的人員、信息黏結在一起,實現(xiàn)了由單機“作戰(zhàn)”向網(wǎng)絡協(xié)同的轉變。它將大飛機及配件設計、制造、檢驗等相關工程師、管理人員和生產工人緊密地聯(lián)系起來,實現(xiàn)了參與各方的高效協(xié)作。同時,工廠互聯(lián)網(wǎng)和信息網(wǎng)絡形成的集成對接和數(shù)據(jù)交換,使得設備與設備、設備與人均實現(xiàn)了互聯(lián)互通,將現(xiàn)場生產與用戶遠端的使用管理緊密相連,從而實現(xiàn)了“中國商飛生產線”智能化實時管理和產品的遠程維護跟蹤管理。
建設企業(yè)大數(shù)據(jù)、云計算中心
在傳統(tǒng)方面,航空工業(yè)企業(yè)的數(shù)據(jù)相對而言結構化數(shù)據(jù)較多,而在技術領域,數(shù)據(jù)本身的復雜性又非常高,因此企業(yè)需要構建工業(yè)數(shù)據(jù)圖譜,規(guī)范企業(yè)的術語,構建數(shù)據(jù)模型,實現(xiàn)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的集成,這就需要企業(yè)建立大數(shù)據(jù)中心、跨地域的云計算中心,建立“輕客戶端,重服務端”的應用模式,實現(xiàn)高效、正確、精益。同時,企業(yè)內部的信息平臺與社會化的各種平臺建立起廣泛而深入的集成聯(lián)系。
“互聯(lián)網(wǎng)+”成就行業(yè)發(fā)展機遇
實施航空工業(yè)的“互聯(lián)網(wǎng)+”智能制造模式,必須突破傳統(tǒng)的思維慣性,實現(xiàn)多主體、多形式、多內容的合作。這種合作以互聯(lián)網(wǎng)為載體,以大數(shù)據(jù)為內容;以分析應用為工具,以產品創(chuàng)新為結果,從而形成覆蓋全流程、全生命周期的生態(tài)鏈,并在生態(tài)鏈中實現(xiàn)各種集成。例如基于供應鏈的縱向集成(突破工業(yè)4.O的企業(yè)內部縱向集成)、細化到工序級的MES-SFC橫向集成。
北京:正式“《中國制造2025》北京行動綱要”
近日,北京市正式“《中國制造2025》北京行動綱要”,其核心目標為把北京打造成為京津冀協(xié)同發(fā)展的增長引擎、引領中國制造由大變強的先行區(qū)域和制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的戰(zhàn)略高地。
“《中國制造2025》北京行動綱要”主要內容是實施“3458”戰(zhàn)略部署?!?”指三轉調整,通過“關停淘汰一批、轉移疏解一批、改 造升級一批”,進行分類引導,推動存量產業(yè)“轉領域、轉空間、轉動力”,再造產業(yè)發(fā)展新勢能。“4”是四維創(chuàng)新,即強化以新技術、新工藝、新模式、新業(yè)態(tài) 為主要內容的“四位一體”的全面創(chuàng)新。“5”是指發(fā)展五類高精尖產品,包括代表產業(yè)制高點的創(chuàng)新前沿產品、滿足國家戰(zhàn)略需求的關鍵核心產品、體現(xiàn)制造業(yè)服務化的集成服務產品、推動產業(yè)輕資產化的設計創(chuàng)意產品和保障基礎民生需求的名優(yōu)民生產品?!?”是指實施八個新產業(yè)生態(tài)專項,包括新能源智能汽車、集成電路、智能制造系統(tǒng)和服務、自主可控信息系統(tǒng)、云計算與大數(shù)據(jù)、新一代移動互聯(lián)網(wǎng)、新一代健康診療與服務、通用航空與衛(wèi)星應用。
安徽:通過《推進“互聯(lián)網(wǎng)+”實施方案》
安徽省政府第64次常務會議日前召開,會議原則通過《安徽省加快推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動實施方案》。指出要圍繞加快調結構轉方式促升級和全面建成小 康社會目標,推動互聯(lián)網(wǎng)新技術、新模式、新理念與經濟社會各領域深度融合,加快建成全國重要的智能制造產業(yè)基地和有較大影響力的互聯(lián)網(wǎng)融合創(chuàng)新發(fā)展高地。 要夯實發(fā)展基礎,強化網(wǎng)絡基礎、產業(yè)基礎、創(chuàng)新基礎支撐,加快建設新一代信息網(wǎng)絡基礎設施,推進戰(zhàn)略性新興產業(yè)集聚發(fā)展基地建設,培育一批創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)服務平 臺。要明確重點領域,發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)與產業(yè)融合新業(yè)態(tài),拓展網(wǎng)絡民生服務新模式,提升公共服務新水平,推進互聯(lián)網(wǎng)向工業(yè)、農業(yè)、服務業(yè)及能源領域滲透,拓展云 計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)在民生領域的應用,加快政務信息系統(tǒng)互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)共享,提升政府公共服務效能。要強化保障措施,加大財政金融支持,強化人才支撐, 優(yōu)化發(fā)展環(huán)境,保障信息安全,促進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動持續(xù)深入實施。
7大行動促互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)融合
工業(yè)和信息部日前印發(fā)“貫徹落實《國務院關于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導意見》行動計劃(2015-2018年)”的通知。根據(jù)“行動計劃”,到2018年,我國互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)融合進一步深化,制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化水平顯著提高。兩化融合管理體系成為引領企業(yè)管理組織變革、培育新型能力的重 要途徑;新一代信息技術與制造技術融合步伐進一步加快,工業(yè)產品和成套裝備智能化水平顯著提升;跨界融合的新模式、新業(yè)態(tài)成為經濟增長的新動力,培育一批 互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)融合示范企業(yè);信息物理系統(tǒng)(CPS)初步成為支撐智能制造發(fā)展的關鍵基礎設施,形成一批可推廣的行業(yè)系統(tǒng)解決方案;小微企業(yè)信息化水平明顯提高,互聯(lián)網(wǎng)成為大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的重要支撐平臺;基本建成寬帶、融合、泛在、安全的下一代國家信息基礎設施;初步形成自主可控的新一代信息技術產業(yè)體系。
具體行動計劃包括:兩化融合管理體系和標準建設推廣行動、智能制造培育推廣行動、新型生產模式培育行動、系統(tǒng)解決方案能力提升行動、小微企業(yè)創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新培育行動、網(wǎng)絡基礎設施升級行動、信息技術產業(yè)支撐能力提升行動。
遏制互聯(lián)網(wǎng)領域侵權假冒行為
國務院辦公廳日前印發(fā)《關于加強互聯(lián)網(wǎng)領域侵權假冒行為治理的意見》,指出,互聯(lián)網(wǎng)領域侵犯知識產權和制售假冒偽劣商品違法犯罪行為也呈多發(fā)高發(fā)態(tài)勢。因此亟需遏制互聯(lián)網(wǎng)領域侵權假冒行為多發(fā)高發(fā)勢頭,凈化互聯(lián)網(wǎng)交易環(huán)境,促進電子商務健康發(fā)展,為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)增添新活力,為經濟轉型升級注入新動力。
《意見》提出了加強互聯(lián)網(wǎng)領域侵權假冒行為治理的5項基本原則。
依法監(jiān)管。加快推進打擊互聯(lián)網(wǎng)領域侵權假冒行為相關法律法規(guī)建設,運用法治思維和法治方式履行市場監(jiān)管職責,強化事中事后監(jiān)管,構建法治化市場環(huán)境。
技術支撐。積極創(chuàng)新監(jiān)管方式和手段,加強大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等新信息技術在網(wǎng)絡交易監(jiān)管中的研發(fā)應用,提高對網(wǎng)上侵權假冒違法犯罪線索的發(fā)現(xiàn)、收集、甄別、挖掘能力。
統(tǒng)籌協(xié)作。充分發(fā)揮打擊侵權假冒工作統(tǒng)籌協(xié)調機制作用,加強行政執(zhí)法、行業(yè)管理、宣傳、司法等部門間協(xié)作配合,形成工作合力。
軟件成企業(yè)智能制造突破口
目前,全國各級政府正在擬出新規(guī)推進智能制造,以謀求提高企業(yè)生產效率、增強我國企業(yè)和品牌的創(chuàng)新能力、提升制造業(yè)競爭力。智能制造不僅要解決機器設備智能化,還要利用軟件技術加強研發(fā)設計、生產制造、經營管理等全流程和全產業(yè)鏈的信息化和智能化,實現(xiàn)智能管控。
不少企業(yè)表示,實現(xiàn)智能制造對提高生產效率、技術水平和產品質量,降低能源消耗等具有重要的現(xiàn)實意義,十分迫切。而對于如何落實,他們認為,發(fā)揮軟件的核心推動作用,推進軟件技術與企業(yè)工業(yè)制造的融合應用,是智能制造的突破口。
企業(yè)對軟件的應用訴求正在轉變
記者走訪了解到,在國家推進“兩化深度融合”、“中國制造2025”的戰(zhàn)略進程中,企業(yè)內部對軟件的應用訴求也正發(fā)生著改變。以二維CAD和三維CAD/CAM工業(yè)軟件為例,越來越多的的企業(yè)要求突破以往單一業(yè)務項目維度的基礎應用,上升到以研發(fā)設計到生產加工全流程信息數(shù)據(jù)的集成整合。
“為匹配企業(yè)生產方式的轉變,我們正全面推進信息化建設,運用先進的設備和ERP、CAD/CAM、PDM等軟件系統(tǒng)進行生產管理和產品設計?!睂幉宪嚠a業(yè)園負責人指出:“信息化系統(tǒng)各項目的前后相關性強,單一軟件雖能解決部分問題,但從信息化全局看,局部問題的解決并不能最終解決集成問題。軟件廠商必須要有相當?shù)募夹g與服務能力,能夠為我們提供可行的整體解決方案?!?/p>
業(yè)內人士分析指出,智能制造的落地與推進要求國產軟件商圍繞構建智能制造軟硬件和服務支持生態(tài)體系,努力提高軟件產品多樣化、適用性,用好本土優(yōu)勢,用整體解決方案代替單一的產品或服務,滿足制造企業(yè)在新形勢下的應用需求。
國產軟件當應勢而上,發(fā)揮驅動作用