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工业4.0自动化是什么(工业4.0智能生产线)

Time:2024-01-02 14:53:45 Read:281 作者:CEO

最近,关于工业4.0和智能制造的争论很多:长征七号是工业4.0吗?工业4.0是一场革命吗?钢铁行业是否应该首先追求个性化生产?我认为造成这些争论的部分原因是,如果没有深入理解理论的本质,很容易陷入幼儿期。

为了弄清楚本质,我先用最简单的方式来定义工业4.0工厂:

工业4.0自动化是什么(工业4.0智能生产线)

理想的工业4.0 是在(自动化)装配线上经济地生产定制产品。

这里,作者给自动化加了一个(),意思是最理想的情况应该是自动化生产线。与通俗说法不同的是,我的概念并不是由互联网、CPS等技术元素来定义的,这很容易引起争议。为此,需要进行澄清。我认为,理想情况下,工业4.0工厂应该基于自动化装配线(工业3.0)。每一次工业革命都是上一次工业革命的延伸:工业1.0是机器生产,工业2.0是基于机器生产的装配线;工业3.0是基于装配线的自动化装配线。按照这个逻辑,工业4.0应该是工业3.0的自然延伸,是基于集成的延伸,因此应该以自动化装配线为基础。

这种理解可能引起的争议是,“工业4.0”的外延被缩小了;工业4.0的主流企业可能很少:他们可能不会采用个性化定制生产方式,甚至不会采用自动化装配线。

缩小“工业4.0”的范围是否有意义?我们还是要看看目前的情况:即使在工业最发达的西方国家,也不是所有的工业企业都采用自动化装配线(工业3.0)来组织生产。这些情况包括:特殊产品(如科研设备、高端奢侈品)、特别大型或重要的产品(特别是工程项目,如工厂生产线、宇宙飞船、水坝等)。这些行业还没有发展到工业3.0阶段,可能不适合延伸到工业4.0。此外,还有一些3.0行业可能不需要升级到工业4.0,例如零部件制造商。在组件层面,更加强调标准化而不是个性化。

如果上述观点属实,那么无论长征七号火箭的数字化设计水平有多高,都不能算是以工业4.0的方式生产的。当然,它的很多技术显然属于智能制造的范畴。

长期以来,定制化和自动化装配线共存,但很少结合起来。工业4.0的目标是尝试将两者结合起来。导致两者难以结合的矛盾在于,流水线本身的成本被大规模生产摊薄了。因此,要实现工业4.0,必须满足两个基本条件:大量的定制化需求和能够生产定制化产品的自动化装配线。只有这样,才能实现经济、超越工业3.0。

从这个角度来看,转型是一个从量变到质变的过程。

网络化和数字化的作用是改善工业4.0的经济。这至少体现在以下四点:

一是互联网拓展定制市场。如果没有互联网,就很难收集个性化需求,这本质上增加了成本。

其次,数字化保证了定制生产的交货时间。

第三,信息集成和CPS解决定制化生产组织问题。

四是数字化、网络化有效解决产品维修维护问题。

然而,凡事都有例外。

国内外许多优秀钢铁企业早在20多年前就已经实施了自动化生产线上按订单组织生产等个性化定制。如何解释这一现象呢?这是由钢铁行业的特殊性决定的。

首先,钢铁行业的个性化定制仍然需要一定的批量规模;一定的批量意味着生产的节奏不会太快,人们可以有效地干预生产组织;此时信息源必须统一(宝钢称之为数据故障),但不一定需要CPS自动调度。

其次,跟踪问题容易解决。钢材的跟踪是从钢包到钢坯再到钢卷,依次生产。这与一些机械加工行业不同,其中一个产品需要跟踪大量相关零部件,必须依赖RFID。需要追踪的信息也比较简单。

第三,钢材的用户是企业,定制化的需求和价值更大。从历史上看,钢铁一直是最重要的工业行业之一。由于其规模庞大,任何微小的改进都可以带来巨大的经济效益。因此,先进技术往往首先应用在钢铁上。我们也注意到,即使是钢铁产品,定制生产和非定制生产并存。这种差异是由经济差异决定的。

从某种意义上说,这体现了钢铁行业的先进性和复杂性。所谓先进,是指钢铁行业率先实现自动化流水线“定制化生产”,实现“工业3.5”;反对定制是因为钢铁人首先认识到过分强调个性化的危险。所谓复杂性是指钢材品种较多,质量要求差异很大,有些概念并不适合所有品种。

可见,当前先进钢铁行业的重点应该是解决“后工业3.5”的问题。在笔者看来,现阶段的重点不是通过信息化实现“个性化生产”,而是利用信息化手段推动“个性化服务”。其本质是将“知识”和“信息”叠加在产品上,从而使用户使用起来更加方便。

在中国,工业4.0还有另一个“外星人”,那就是红领服装。该公司基于手工装配线而不是自动化装配线进行个性化定制。换句话说,它具有工业2.0和工业4.0的双重特征。从某种意义上来说,这个例子也可以被视为“工业3.5”。

在笔者看来,工业3.0的极限应该是无人自动化装配线。笔者认为,工业4.0可以从手工装配线开始,加入个性化定制,终点是在无人、全自动装配线上生产定制产品。

对于智能制造,笔者认为可以用技术要素来定义:数字化、网络化。这样看来,智能制造的范围远大于工业4.0,影响的行业也更多。

从钢铁行业和红领工人的例子中,我们可以看到,实践者的脚步不是被理论所限制,而是走在理论的前面。技术进步以经济成功为基础。在此前提下,成功之路有多种,其共同点就是充分利用ICT技术,发现经济增长点。

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