美國“再工業(yè)化”的口號已經(jīng)提出多年,代表著美國制造業(yè)的變革方向,并提出了“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的概念。那么,在這個制造業(yè)轉型方向上,代表性的自動化技術和產品都有哪些呢?
首先,無處不在的互聯(lián)網(wǎng)首當其沖。
物聯(lián)網(wǎng)的基礎物理結構則是無處不在的傳感器單元,包括各類傳感器,攝像頭,無線射頻等等。作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念的提出者,GE通過打造智能工廠,踐行著傳感器網(wǎng)絡連接現(xiàn)實世界的變革。GE在紐約州建立了全球首家集成產業(yè)網(wǎng)的新型工廠。18萬平方英尺的電池生產廠區(qū)內裝有1萬多個傳感器,它們通過聯(lián)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸,可檢測電池溫度、生產車間的氣壓等。流水生產線外的管理人員手拿iPad,通過工廠的WiFi網(wǎng)絡獲取傳感器發(fā)來的數(shù)據(jù),監(jiān)督生產過程。
其次,則是信息化虛擬技術覆蓋工業(yè)生產周期。
隨著工業(yè)4.0概念的提出,工業(yè)軟件和控制系統(tǒng)成為了工業(yè)生產的核心技術,并開始逐漸覆蓋工業(yè)生產全周期。
比如波音飛機的生產,從設計開始,在波音設計部,飛機設計已從圖紙過渡到了計算機建模。在一塊塊電腦屏幕呈現(xiàn)的虛擬空間里,可進行著設計、測試、改進等工作。計算機勾勒的可視化飛機原型可反復改進,最終在物理世界中原樣實現(xiàn)。除此之外,到總裝工序中,未來傳感器將嵌入在緊固件連接的工具中,指導裝配工人作業(yè),實現(xiàn)裝配工作指令在機翼或機身上的直接投射。同時,投射到飛機上的激光圖像會自動告訴工人零件的準確定位點或邊界。
除了產品建模,控制系統(tǒng)也是虛擬技術的重要領域,包括物流領域的SLAM系統(tǒng),石化領域的SCADA,管理運營中的ERP,還有機器人控制系統(tǒng)、3D打印技術、數(shù)字雙胞胎系統(tǒng)。
最后,大數(shù)據(jù)技術統(tǒng)籌協(xié)調產業(yè)鏈。
未來,隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的逐漸開放,產業(yè)鏈上下游都將被連接甚至整合,從消費者定制到原材料零部件采購,再到具體的產品生產和交付,都將在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)上進行。如此,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將面臨的一大痛點即是無時無處不在產生的海量數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)技術由此成為統(tǒng)籌產業(yè)鏈的核心技術,另外,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)上由傳感器生成的海量信息,也需要有強大的大數(shù)據(jù)技術支持。
還以波音飛機制造為例,波音747飛機有450萬個零部件,來自近10個國家,由1000多家大企業(yè)、15000多家小企業(yè)共同生產。如果沒有大數(shù)據(jù)技術進行統(tǒng)籌,相關生產將難以對接,必將帶來效率的折扣。而以工業(yè)生產能源消耗為例,基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的大數(shù)據(jù)分析,可以有效優(yōu)化生產流程,并從而達到節(jié)能增效的目的。
可以說,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),以傳感器為基礎物理層,由信息化虛擬技術形成控制層,由大數(shù)據(jù)分析形成決策層,這三個可以說是美國再工業(yè)化的核心技術。基本上,我們可以這樣表述,以傳感器生成數(shù)據(jù),由控制系統(tǒng)生成數(shù)據(jù)表單,由大數(shù)據(jù)技術進行數(shù)據(jù)分析,從而形成生產決策。而未來工業(yè)發(fā)展的重要方向則是生產決策自動化,也就是我們所說的人工智能。
因此,流行的說法,智能工廠的九大核心技術在此依然發(fā)揮作用,只是本文選擇的切入點不同而已,而且在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的架構下,這三大核心技術也并不是相互隔離獨立的。比如傳感技術,已經(jīng)出現(xiàn)了整合大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的相關產品。而在物流領域普遍提到的SLAM技術,也是將傳感技術與大數(shù)據(jù)技術相結合的控制系統(tǒng)。