智能制造技术的内涵和关键技术-江西丹巴赫工业机器人

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智能制造技术的内涵和关键技术
DANBACH ROBOT


《中国制造2025》去年推出以来,国家投资最大,支持力度最大的就是智能制造。智能制造(Smart Manufacturing)是实现整个制造业价值链的智能化与创新,是信息化与工业化深度融合的进一步提升。智能制造从单一软件到小融合,再到不断的大融合,今天进入了深度融合的时代。智能制造融合了信息技术、先进制造技术、自动化技术和人工智能技术。

但是目前智能制造的“智能”还处于“Smart”的层次,智能制造系统具有数据采集、数据处理、数据分析的能力,能够准确执行指令,能够实现闭环反馈;而智能制造的趋势是真正实现“Intelligent”,即智能制造系统能够实现自主学习、自主决策,并不断自我优化。

智能制造技术可以是一个四层的金字塔。底层是企业的基础,是智能产品和智能服务,这二者是相关的,可以给我们带来商业模式的创新。现在已经有很多商业模式的创新就围绕这两个方面,尤其是在装备制造业,智能服务有非常大的想象空间。第二个层次就是智能装备,智能的生产线,智能车间和智能工厂,带来生产模式的创新。第三个层次是智能管理、智能研发、智能物流与供应链,带来企业运营模式的创新。顶层是智能决策,带来决策模式的创新。

智能制造

智能制造还需要很多的智能技术使其变得可能,没有这些东西,上面这些东西就实现不了。这些技术有物联网、机器人、增材制造、云计算、大数据分析、电子数据交换、增强现实等。在智能制造技术金字塔中,智能制造的十大关键技术有:

1、智能产品
智能制造

长安汽车开发的无人驾驶汽车,今年4月份直接从重庆开到北京的车展。下图是在旧金山街头看到一个智能的垃圾箱,该垃圾桶集太阳能、物联网、高效压缩机为一体,垃圾快倒满时,压缩机会在40秒内将垃圾的体积压缩至原来的五分之一,垃圾箱快满时自动联网发送垃圾桶已满及地理位置等信息至垃圾处理中心。处理中心的系统根据各个垃圾桶发回的数据分析,规划最佳回收路线和时间。该产品还提供WIFI热点。

以前工作人员每天都会看满了没有,现在满了自己会呼叫,这就是智能。所以我们中国也应该开发这样一个产品,这样一个垃圾桶卖几万块,美国所有城市都在部署。

2、智能服务

智能服务基于传感器和物联网(IoT),可以感知产品的状态,从而进行预防性维修维护,及时帮助客户更换备品备件,甚至可以通过了解产品运行的状态,帮助客户带来商业机会。通过采集产品运营的大数据,辅助企业进行市场营销的决策。通过开发面向客户服务的APP,可以针对企业购买的产品提供有针对性的服务,从而锁定用户。

最近有一个很有意思的现象。比如,全球PLM领导厂商之一,美国PTC公司斥巨资进军物联网和服务生命周期管理领域,成为智能服务领域的领军企业之一。比如,罗尔斯.罗伊斯公司的Total Care的服务,现在卖是绩效付费,它的立场和客户立场统一了。

我们都希望产品质量是最好的,以前是足够好就可以了,真正你要有能力提供按绩效付费,当然要对产品有足够的信心。最近我们去考察一个山东的企业,盾构是按米付费的,因为在盾构的是结构复杂的坚硬岩石,不同的材质还得有不同的刀去切,否则效果不同。

3、智能装备
智能装备

现在有很多类型的保证生产制造的智能装备,包括工业机器人。但不是所有工业机器人都叫智能机器人,这点要明确。举个例子,下图是华中科技大学的李德群院士开发的智能型数控注塑机,把传统的注塑机,配置注塑机智能专家系统软件,实现了工艺自动优化,参数自动补偿,产品自动分拣、过程自动监控和故障诊断等功能。

还有德国一些最新的装备,在一定程度上也体现了智能装备的特点。通常的激光切割机都是切平板的,而通快集团的高速激光加工是把数控加工、三坐标/五坐标的加工中心和激光切割连接起来。不仅仅是提供切割机本身,还提供自动化的设备,也提供相关的软件,并且多台激光切割机可以共享一个光源。通快集团通过欧洲第三方工业云平台提供这个服务。

另外,当我们还在谈增材制造与传统制造融合的时候,DMG公司提供的LASERTEC 65设备,用激光堆焊的方法替代了铸造,然后再用铣刀以及增材技术进行深加工,这种加工工艺不仅可以制造新产品,还可以对老产品进行维修。

GE公司在匹斯堡建立了一个巨大的生产中心,大概有一百多台制造设备。美国UPS公司表示未来会成为全世界最大的增材制造商,而你订购一个鞋子设计样式到它那打印就可以了。以后会有这样的跨界融合。

我们再来看一下什么叫智能机器人?去年汉诺威工业展上,ABB公司的Yumi协作机器人不需要回避人的活动。取料的时候,所有零件是随机摆放的,它具有了机器识别功能,可以准确的拿到所需要的所有零件。

最近德国博士也推出类似的机器人,也就是说未来的机器人不是替代人,而是人机协作。

4、智能产线

智能生产线上,在生产和装配的过程中,能够通过传感器或RFID技术自动进行数据采集,并通过电子看板实时显示生产状态;能够通过机器视觉和多种传感器进行质量检测,自动剔除不合格品,并对采集的质量数据进行SPC分析,找出质量问题的成因;支持多种相似产品的混线生产和装配,灵活调整工艺,适应小批量、多品种的生产模式;具有柔性,如果生产线上有设备出现故障,能够调整到其他设备生产;针对人工操作的工位,能够给予智能的提示。



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