工業(yè)4.0先進制造技術(shù)及裝備

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1、工業(yè)4.0先進制造技術(shù)及裝備《裝備制造技術(shù)》2015年第7期工業(yè)4.0先進制造技術(shù)及裝備孫曉輝。聶小春。汪菊英(廣州工程技術(shù)職業(yè)學(xué)院，廣東廣州510925)工業(yè)4.0是工業(yè)化和信息化的深度融合，是基于柔性智能制造系統(tǒng)和信息物理系統(tǒng)構(gòu)建一個高度自動化、數(shù)字化、精益化、社會化的生產(chǎn)模式。首先介紹了中德發(fā)展工業(yè)4.o的戰(zhàn)略內(nèi)涵，探討了柔性常1造系統(tǒng)和信息物理系統(tǒng)屮具有代表性的關(guān)鍵技術(shù)和裝備，包括數(shù)控加工裝備、工業(yè)機器人、3D打印和智能傳感器、無線通信裝置。關(guān)鍵詞：工業(yè)4，0;先進制造；裝備T一9A1672—545X(2015)07—0237—

2、031工業(yè)4.0:第四次工業(yè)革命1.1德國工業(yè)4.0計劃德國聯(lián)邦教研部與聯(lián)邦經(jīng)濟技術(shù)部在2013年漢諾威工業(yè)博覽會上提出了“T業(yè)4.o(Industry4.0)”的概念。該概念提出，在繼蒸汽機的應(yīng)用、規(guī)?；a(chǎn)和電子信息技術(shù)等三次工業(yè)革命后,隨著信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用，實體物理世界與虛擬網(wǎng)絡(luò)世界走向融合，人類將以信息物理融合系統(tǒng)(Cybe卜Physica1Systems,CPs)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)資源、信息、物品和人的互聯(lián)，建立起高度靈活的個性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式【”。這種以生產(chǎn)高度數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、機器自組織為標(biāo)志

3、的漸進性進步被描述為工業(yè)化的第四個階段。德國“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略旨在通過充分利用信息通訊技術(shù)和信息物理系統(tǒng)相結(jié)合的手段，推動制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。1.2屮國“兩化”深度融合戰(zhàn)略2013年8月，工信部制定了《信息化和工業(yè)化深度融合專項行動計劃（2013—2018年）》，涵蓋管理體系與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)、示范建設(shè)、中小企業(yè)信息化能力提升、電商和物流業(yè)信息化集成創(chuàng)新、重點領(lǐng)域智能化水平提升、智能制造生產(chǎn)模式培育、互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)融合創(chuàng)新、信息產(chǎn)業(yè)支撐服務(wù)能力建設(shè)等八大行動計劃12】。在2015年的十二屆全國人大三次會議上，李克強總理提出“互聯(lián)網(wǎng)+’’行動計

4、劃，將互聯(lián)網(wǎng)作為當(dāng)前信息化的核心，進一步推進服務(wù)互聯(lián)、人數(shù)據(jù)、云計算等信息技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)融合的過程。繼而。5月8日國務(wù)院正式發(fā)布了我國實施制造強國戰(zhàn)略的第2015—04-10一個十年行動綱領(lǐng)一一《中國制造2025》，再次明確指岀進一步推進信息化和工業(yè)化深度融合，把智能制造作為兩化融合的主攻方向；著力發(fā)展智能裝備和智能產(chǎn)品，推進生產(chǎn)過程智能化，培育新型生產(chǎn)方式,全面提升企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、管理和服務(wù)的智能化水平f31。以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命，實質(zhì)是在互聯(lián)M時代下構(gòu)建個性化定制、數(shù)字化集成、社會化協(xié)同的智能生產(chǎn)模式。基于此，德國工業(yè)4

5、。0計劃與中國“兩化”深度融合戰(zhàn)略異曲同工，殊途同歸。不難預(yù)見，“互聯(lián)網(wǎng)+”將推動“中國制造”走向“中國智造”，而《中國制造2025》無疑成為屮國版的“工業(yè)4.0”規(guī)劃。2工業(yè)4.0先進制造技術(shù)1.1柔性制造和精益生產(chǎn)技術(shù)工業(yè)4.0首先是工業(yè)3.0的升級版，傳統(tǒng)的“剛性”自動化生產(chǎn)線升級為柔性制造自動化系統(tǒng)。在工業(yè)4.0中，人工智能、專家系統(tǒng)及智能傳感器技術(shù)將大規(guī)模地應(yīng)用于柔性制造系統(tǒng)，借助模擬專家的智能活動，取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動，系統(tǒng)能自動監(jiān)測其運行狀態(tài)，在受到外界或內(nèi)部激勵(制造任務(wù)、生產(chǎn)品種或生產(chǎn)環(huán)境變化)時能白動

6、調(diào)節(jié)其參數(shù)，以達到最佳工作狀態(tài)，具備自組織能力。此外，供應(yīng)鏈系統(tǒng)能根據(jù)單個需求做出生產(chǎn)配送的響應(yīng)，傳統(tǒng)的“以產(chǎn)定銷”轉(zhuǎn)變成“以銷定產(chǎn)”，適應(yīng)多品種、中小批量生產(chǎn)需求。孫曉輝(1976—)，女，、講師、數(shù)控加工中心高級技師，主要從事CAD,CAM技術(shù)應(yīng)用教學(xué)、科研工作。237萬方數(shù)據(jù)EquipmentMan血咖rillg’I—echnologNo.7,2015工業(yè)4.0還將引入精益生產(chǎn)（JIT）方式。企業(yè)基于精益制造系統(tǒng)，實時接受來自ERP系統(tǒng)的工單、BOM、制程、供貨方、庫存、制造指令等信息，同時把生產(chǎn)方法、人員指令、制造指令等下達給人

7、員、設(shè)備等控制層，通過布置在生產(chǎn)現(xiàn)場的專用設(shè)備（PDA智能手機、LED生產(chǎn)看板、條碼采集器、PLC、傳感器、I,0、DCS、RFID、PC等硬件）對從原材料上線到成品入庫的生產(chǎn)過程進行實時數(shù)據(jù)采集、控制和監(jiān)控，再把生產(chǎn)結(jié)果、人員反饋、設(shè)備操作狀態(tài)與結(jié)果、庫存狀況、質(zhì)量狀況等動態(tài)地反饋給決策層。決策層通過系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、人員組織、運行方式和市場供求等方妞的變革，追求生產(chǎn)的合理性和高效性，使生產(chǎn)系統(tǒng)能很快適應(yīng)用戶需求不斷變化，并能使生產(chǎn)過程中一切無的生產(chǎn)各方面的最好結(jié)果。隨著互聯(lián)網(wǎng)時代的進步，來自政府、企業(yè)、個人的各種信息匯成了數(shù)據(jù)的海洋，在充分

8、利用的情況下，這種極富廣度和深度的大數(shù)據(jù)可以賦予人們近近客戶的方式取得競爭優(yōu)勢。因此，人數(shù)據(jù)的應(yīng)用將推動著商業(yè)智能的演進。然而，大數(shù)據(jù)的價值體現(xiàn)離的發(fā)展。云計算可提供每秒10萬億次運算能力，用在工業(yè)4.0時