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工业4.0时代智能工厂就是这么酷的(图)

供稿:中国工控网 2016/7/15 10:13:37

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   Michael ten Hompel博士教授是全球物流技术领域顶级专家,一直致力于物流技术的应用研究及教学工作。自2000年进入世界上最大的物流研究机构——德国弗劳恩霍夫物流研究院(Fraunhofer IML)董事会,2005年1月起担任董事总经理,现任德国弗劳恩霍夫物流研究院院长。

  工厂车间塑胶地板


  ten Hompel院长在物流系统规划、物流软件、仓库管理、识别技术以及物流系统开发方面有很深的造诣和相关著作,被誉为“物联网”之父,先后发起“Shuttle技术”、“细胞式内部物流系统”等大型科研项目,同时也是Logistik Campus、Logistik 4.0概念的创始人。他还在德国物流协会(BVL)以及德国信息产业、电信和新媒体协会(BITKOM)等多个研究机构担任要职。基于ten Hompel院长在德国物流技术和学术研究领域做出的突出贡献,他于2012年入选“德国物流名人堂”。



  2013年,德国弗劳恩霍夫协会率先提出工业4.0,此后,智能制造、智能工厂、智能物流热浪席卷全球。随着《中国制造2025》规划的出台,中国各地也随之掀起了智能制造热潮,智能物流也越来越受到关注。

  依靠强大的科研团队,Fraunhofer IML每年要开展500~700个科研项目,近三年的研发方向是软件开发、工业4.0以及为大型企业和物流公司定制新型的模拟软件、开发无人机、新型AGV及分拣系统等,并都取得了突破性的研究成果。如多层穿梭车(Multishuttle)作为新型自动化存取设备,是Fraunhofer IML的重要研究成果之一。早在2003年,就开始了对穿梭车技术的研究,相关技术与产品也都通过德马泰克等企业推向了全球市场。同时,Fraunhofer IML对物联网技术也进行了长时间的研究,并取得了重大突破。此外,还为工业4.0环境设计了一系列供应链管理仿真模型,前不久,也开始了对无人机在内部物流领域的相关技术研究。



  在中国市场,工业4.0和物流设备技术领域是Fraunhofer IML的首要研究方向,目前已经在AGV、叉车以及机器人系统等领域有了一定进展。

  商业的灵活性与个性化定制产品的有机结合,是目前企业面临的一个巨大挑战,特别是对于大型物流公司以及电子商务公司而言,一切变化来得太快。另外,未来所有的产品都将具有多重属性,这意味着产品既是物流系统中的一部分,同时也是IT信息系统的组成部分,数字化的物体和产品使得供应链管理与信息技术密不可分。在这种情况下,企业的不同业务部门需要更加个性化的软件系统,因此企业自己或联合软件公司设计开发适合自己的独立软件系统将变得十分必要。

  Fraunhofer IML针对这些挑战和需求变化也在进行相关技术的不断研究,如物联网技术的应用等,在AGV、货架、周转箱等物流设备上添加了计算机相关技术及系统(即信息物理融合系统CPS),得到经过重组的物流设备,这意味着未来的物流系统将具备相应的自组织协调能力。

  也就是说,信息物理融合系统将一切物体都连接到物联网或企业互联网,其集成的传感系统追踪物体信号并将信息传递给CPS,同时物体对所处环境做出反应。原理类似于社交网络,个体之间互相连接和组织,这就是Fraunhofer IML所预测的未来物流系统,称之为“工业社交网络”。

  未来会存在着这样一幅美好的画面:人类和机器设备通过CPS在一起协同工作,并在互联网上构建出工业化的社交网络。即,解决方案获得更大的灵活性与可变性,以实现最终目标——打造出更具个性化、更高效的物流系统。



  随着工业4.0的提出,物流行业最新的发展和革命已经到来,我们看到一些智能化的新产品已经出现,如应用于货架上的可置换式智能箱inBin,这使物流系统具备了一定的自主性。但总体来说,我们目前还处于工业4.0的初级阶段,还有很长一段路要走。

  关于德国物流研究院在物流技术领域的研究,近年来围绕工业4.0,我们进行了大量相关研究,目前典型的研究课题有两大方向:一方面是如何能够控制成群运行的、具有自主意识的智能AGV。由于每一台AGV都是具有自主计算能力的独立个体,就好像人类一样具备自我思维逻辑,如何给这样一个AGV群体做好运行策略,使它们能够按照正确的顺序完成正确的作业,这并不是一件容易的事情。另一方面,是电子学领域的研究——能够在仓库内收集所有能量、采用特殊材质的能量采集系统。比如,一个仓库里装满了货架或上百万个物流周转箱,并且通过计算机系统来控制,无论仓库环境如何,物流设备都必须利用能量采集系统保持运行,因为毫无疑问电池并不是理想的解决方案。

  除此之外,我认为,目前市场需求最大的智能物流产品当属机器人系统。例如,可从不同的箱子里拣选货物的机器人系统以及自主运行的移动机器人系统。因为未来制造企业会更加注重生产的灵活性以提供个性化产品,不可能依赖传统的装配线来生产定制化产品,因此企业需要越来越多地针对小批量和差异化零件作业,可以很好地适应各种不同类型生产环境的移动机器人系统将发挥重要作用。对此,Fraunhofer IML也进行了大量研究。



  众所周知,物流绝不仅仅是物品从A地到B地的简单运输过程,物流的核心是使物体移动更有效率,问题的关键在于我们该如何去实现。对于一个制造企业来说,这其实是一个非常复杂的问题。物流管理概念虽然听起来很简单,不过是选取正确的物品,在正确的时间,完成正确的移动。但是我们应该关注的是如何组织一个高效的物流作业网络,而这个网络中包括数以百万计的独立物品。正是这一点牢牢吸引我,在多年的研究基础上提出了Logistik 4.0概念。

  显而易见,物流是任何行业运作成败最具决定性的因素,因为当你移动哪怕仅仅一个托盘或一件产品,物流便产生了。这也意味着没有物流的行业是不存在的,没有物流就没有工业4.0。物流是把虚拟概念转化为实际运动的科学,这不正是物流的魅力所在吗?

  实际上,不论在欧洲还是中国,我认为移动机器人系统、自动导引车的市场需求将不断增长,这是一个非常确定的趋势。这也是我早在二、三十年前曾经说过的,现在我们具备完善的计算机系统,这使得AGV具备了自主意识特性,可以自由运行——就像今年德国LogiMAT展会上出现的蜂群式运行的AGV小车,可以自主运行并且相互交换信息,这使AGV变得越来越重要。我认为一两年后类似的设备在中国市场就会见到。

  此外,无人机的发展我们也非常看好。比如,新型无人机具备的不只是飞行功能,也许它们能够在地面上移动,这样可以节省大量能源。例如德国物流研究院最新的Bin:Go技术,它能把一个邮包直接通过管道输送到下一个街道,而不再需要其他运输系统,它还可以在地板上任意滚动,如果需要到达二楼,它便可以飞起来。所以我想,也许这也是发展趋势之一。

  现今,各行各业都需要物流,人类的工业革命不能没有物流,物流是工业界最重要的学科,没有物流就没有一切。无论在德国还是中国,物流占据了几乎40%的生产活动,因此物流是工业4.0革命的核心,可以说工业4.0时代其实就是物流4.0时代,这场革命的本质就是物流的革命。

审核编辑(郑益文)
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