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工业4.0 大数据崛起重塑商业社会?

供稿:中国工控网 2016/7/13 15:06:43

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  18世纪从英国发起的技术革命是技术发展史上的一次巨大革命,它开创了以机器代替手工工具的时代。以机械化,蒸汽机为标志。19世纪最后30年和20世纪初,科学技术的进步和工业生产的高涨,被称为近代历史上的第二次工业革命,世界由“蒸汽时代”进入“电气时代”。从20世纪四五十年代以来,在原子能、电子计算机、微电子技术、航天技术、分子生物学和遗传工程等领域取得重大突破,标志着新的科学技术革命的到来。第三次科技革命是人类文明史上继蒸汽技术革命和电力技术革命之后科技领域里的又一次重大飞跃。

  工业1.0至3.0

  先看工业革命的前三个阶段:

  工业1.0

  机械化,以蒸汽机为标志,用蒸汽动力驱动机器取代人力,从此手工业从农业分离出来,正式进化为工业。

  工业2.0

  电气化,以电力的广泛应用为标志,用电力驱动机器取代蒸汽动力,从此零部件生产与产品装配实现分工,工业进入大规模生产时代。

  工业3.0

  自动化,以PLC(可编程逻辑控制器)和PC的应用为标志,从此机器不但接管了人的大部分体力劳动,同时也接管了一部分脑力劳动,工业生产能力也自此超越了人类的消费能力,人类进入了产能过剩时代。

  工业制造面临的挑战

  工业1.0,、2.0、3.0时代里,因为生产厂家无法低成本的了解每一个客户的需求,所以往往采用一刀切的方法,就是把需求做多的性能组合到一起,成为一款产品,工业3.0时代从机械化、规模化、标准化和自动化方面大幅度地提升了生产力,然而这类规模化生产模式导致当前的全球性的产能过剩,企业的竞争越来越激烈,以往一款产品卖三十年的做法已经逐步不行,互联网时代的到来进一步成为催化剂,撼动了工业时代的基础,信息不对称问题解决了,你跑不快,有的是快的。

  比如你想要一款适合你的体型的衣服,服装厂是无法知道你的体型多大的,所以只能测量很多人的体型之后,把最集中的尺码分成40号,41号,42号等等,但是如果你的体型偏肥或偏瘦,对不起,概不伺候。

  互联网改变了这个局面,人与人,人与厂商,可以低成本的实现连接,从而让每个人的个性需求被放大,人们越来越喜欢个性化的东西。但是个性化的东西需求量没有那么大,这就需要工业企业能够实现小批量的快速生产,多品种、小批量、定制生产成为工业化4.0一个核心驱动因素。

  另外一个核心因素则是虽然工业产品是当前制造业主要销售收入,但一旦销售完毕,则意味着企业跟客户联系的结束,卖设备这种服务模式无法让企业获得持续的增长,如何延伸制造业的价值链,实现产品价值的最大化,是工业化4.0另一个核心驱动要素。

  工业4.0的概念

  工业4.0是以智能制造为主导的第四次工业革命。其利用信息物理系统(Cyber-PhysicalSystem)将生产中的供应、制造、销售信息数据化,智慧化,形成有效的的网络,信息共享和交流,最后达到快速、有效、个性化的产品供应。”工业4.0是德国人谈的,其实和美国谈的“工业互联网”,以及中国谈的“两化融合”信息化与工业化有机融合都是殊途同归的,中国还有一个目标,就是中国制造2025,也是这个意思。

  大数据与工业4.0

  工业4.0的内容非常丰富,笔者仅仅从大数据的角度谈谈相关看法,让大家对于其内涵有更深的认识。

  智能生产-基于大数据连接进行生产控制

  传统工厂存在的目的只有两个,生产产品,然后卖出去。所以在工业企业中,通常会分为两个大的部门,一个是生产部门,一个是业务部门,前者通过MES(制造执行系统)管理,后者通过ERP(管理信息系统)来管理。这两个系统啥区别呢?ERP更倾向于财务信息的管理,而MES更倾向于生产过程的控制,简单的说,ERP主要告诉你客户需要生产多少个产品,哪天下单,哪天要货,而MES主要负责监控和管理生产这些产品的每一个步骤和工序如何实现。

  但是,大多数企业里面,ERP和MES其实并没有连起来,所以当ERP给MES下达生产计划指令后,MES在生产过程中发生了与计划偏差的事项(比如设备坏了,原料不合格等等),MES会根据车间的实际情况进行调整。但是ERP是不知道的!所以它会继续按照原本的计划执行订单,时间久了,财务系统和工厂的实际情况就会出现非常大的偏差,也就是ERP这个大脑与生产是脱钩的,信息的不贯通导致一线的决策精细化控制实际是无法做到的。

  即使生产设备和管理信息系统各自连接起来,但现在生产的原材料和生产设备也还没有连接起来,因此实际的个性化生产也是无法达到的,举个例子你就明白了:

  百事可乐的生产车间里,生产线上连续过来了三个瓶子,每个瓶子都自带一个二维码,里面记录着这是为张三、李四和王二麻子定制的可乐。

  第一个瓶子走到灌装处时,通过二维码的无线通讯告诉中控室的控制器,说张三喜欢甜一点的,多放糖,然后控制器就告诉灌装机器手,“加二斤白糖!”(张三真倒霉……)。

  第二个瓶子过来,说李四是糖尿病,不要糖,控制器就告诉机器手,“这货不要糖!”

  第三个瓶子过来,说王二麻子要的是芬达,控制就告诉灌可乐的机械手“你歇会”,再告诉灌芬达的机械手,“你上!”

  看到了,多品种、小批量、定制生产,每一灌可乐从你在网上下单的那一刻起,他就是为你定制的,他所有的特性,都是符合你的喜好的。但有个前提,生产的原材料、生产设备、管理信息系统及相关系统必须是贯通的。

  要实现贯通,就必须依赖互联网、物联网(比如射频识别技术)、大数据等技术,现在工业4.0有一个标准之争,就是设备之间的接口标准,这个接口可不是什么TCP/IP等协议能解决得了的,比如实时性要求。当然,核心是需要实现各类数据的有效采集和整合。

审核编辑(郑益文)
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新闻来源: 物联网之声

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