从德国工业4.0看机械装备的智能化转型升级

从德国工业 4 0 看机械装备的智能化转型升级 作者 陈吉红制造行业的新变化 二十一世纪 制造业发生了很大的变化 特别是需求的变 化 这种变化就在于中国以前可能更适合做量大的东西 比如打火机 手机等 价格做的便宜 制造市场现在更需 要的是定制化 个性化 这对中国制造带来了新的挑战 同时也是机遇 我认为制造行业有以下几个变化 第一是高端化 提到高端化大家就会联想到 中国制造 2025 5 月 19 日 国务院正式印发 中国制造 2025 部署全面推进实施制造强国战略 这是我国实施制造强国 战略第一个十年的行动纲领 大致可以归纳为 一二三四 五五十 依照制造业的综合指标来看中国远远落后于美国 等发达国家 所以中央提出制定一个强国规划 也就是 三步走 战略 在 2025 年迈入制造强国行列 2035 年迈 入位于制造强国中位 在 2045 年跟美国一样迈入制造强国 第一方阵 后面还有若干政策 其中涉及到 高档数控机 床与基础制造装备 领域的 国家科技重大专项 04 重大 专项 中指出 重点开发航空航天 船舶制造 汽车制造 发电设备等需要的高档数控机床 提高我国高档数控机床 与基础制造成套装备的自主开发能力 满足国内主要行业 对制造装备的基本需求 制造行业第二个新变化是细分化 苹果手机引领了 3C 智能 手机外壳金属化潮流 创新的制造工艺 以高速铣削金属 壳体框架革新注塑成型的塑料外壳 自 2013 年开始 三星 HTC 华为 联想 小米 OPPO 魅族等均推出金属外壳 手机 目前具备金属外壳的智能手机占比大概为 20 左右 预计到 2016 年 这一比重将达到 38 这足以说明 3C 智 能终端制造创新工艺的市场需求与日俱增 苹果需要 41000 台 CNC 设备来生产最新 iPhone6s 的铝合金机身 由于强度 更高的金属材料处理起来比传统的金属外壳更难 CNC 加 工所需要时间更长 如果其他厂商跟随苹果采用新系列铝 合金 CNC 产能的将有更大的需求 因此细分化也需要贴 近市场 李克强总理到泉州参观的时候就很关注手机的加 工设备 也在关心 3C 制造装备产业 第三个新变化是自动化 自动化大家都知道其实就是机器 换人 机器人革命 有望成为 第三次工业革命 的一个 切入点和重要增长点 将影响全球制造业格局 这个市场 显然很大 但是一样也存在着风险 我国将成为机器人的 最大市场 但我们的技术和制造能力能不能应对这场竞争 说到机器人 大家都会关注它的核心部件 机器换人 换 的不好就是外国的机器人上岗 中国的工人下岗 因此 我们不仅要把我国机器人水平提高上去 而且要尽可能多 地占领市场 我今天更重要的是想要讲我所体会智能化 德国 工业 4 0 的主题就是智能工厂 智能生产 中国制造 2025 核心也是数字化制造 智能化制造 所以从数字制造到智 能制造 是制造业发展的必然趋势 是美国 先进制造业 国家战略计划 德国 工业 4 0 中国制造 2025 等国 家战略计划额重要内容之一 中国制造 2025 的主攻 方向是智能制造 而 互联网 制造 的制高点也是智能制 造 发展智能制造已上升为国家战略 智能手机的启示 我一直在研究德国 工业 4 0 是什么玩意儿 当我们看到 很多东西的时候 比如 3D 打印 工业机器人 包括 DNC MES 等智能制造 我就在想这些东西早在二十年前 就已经有了 现在德国西门子和德国工程院提出德国 工 业 4 0 难道德国工业 4 0 是 新瓶装老酒 吗 是忽悠 中国的阴谋吗 我请教了很多大院士去弄清楚智能的数控机床和普通的数 控机床的区别 这些大院士告诉我德国 工业 4 0 太遥远 包括我在跟很多企业家交流的时候 发现他们都不知道自 己的工作该从哪里下手 我也遇到了同样的困惑 我本人 是忠实的 果粉 我从智能手机里受到了启迪 网上 关于智能手机的定义主要有五大特点 第一具备无线接入 互联网的能力 第二有 PDA 的功能 第三具有开放性的 操作系统 第四人性化 第五功能强大 然而这五大特点 似乎没有一个跟智能有关系 请加微信号 robotinfo 学习 工业智能化知识 我所理解的智能手机可以测体能 攻略 监控 路况诊断 因此我觉得智能手机有三个平台 1 基于 IOS 操作系统的 先进的通讯软 硬件技术平台 它能满足语音 数据通讯 的基本要求 支持智能传感器接入 支持多种网络接入 支持软件二次开发 2 大数据采集 传输和储存的技术平 台 3 云计算 云服务技术平台 4 建立在以上 3 大技 术平台上成千上万的智能应用软件模块 德国工业 4 0 及美 国的 CPS 德国 工业 4 0 战略实际上就是要引领第四次 工业革命 使德国制造业继续保持全球领先优势 利于移 动互联网 大数据 物联网技术 建立物理 信息融合 Cyber Physical 系统 推动德国制造业向服务业转型 我特别关注 4 0 的核心 所以我专门跑到西门子成都数字化 样板号称工业 3 8 的工厂去考察 他们的数字化 自动化做 的很好 所有的设备 工装 零件都是数字化 数字化和 自动化都是工业 3 0 的内容 但是这里面的智能化到底体现 在哪里 他们告诉我说有一个智能仓库 30 分钟以内就可 以把所需的零件送到指定的位置 实际上这也是 3 0 我 所理解的智能仓库应该是根据一个月以后的生产计划可以 自己来倒腾库存的 因此 我在分析工业 4 0 结构的时候 就发现德国工业 4 0 的核心技术不在德国 而在美国 是美 国的工业互联网和 CPS 德国工业 4 0 的核心是美国的工业互联网和 CPS 为什么会 说在美国呢 工业 4 0 包含 4 大主题 3 项集成 8 项计划 到最后实际上汇成一个网络 即 Cyber PhysicalSystems 美 国人 10 年前就提出来了 去年全世界人民都在寻找马航 MH370 发动机的卫星监控数据服务 成为全球寻找飞机 最关键的线索 航空发动机的远程数据采集 监控 诊断 和预警等远程定制服务成为世界关注的热点话题 而提到 CPS 工业大数据 工业互联网等大家就会联想到 GE GE 公司的发动机上装了很多传感器 可以把数据传达到地面 的数据中心 通过地面发动机大数据挖掘与云计算中心 如何将我们掌握的数据信息资源优势 转化为技术优势和 市场优势 从而实现制造型向服务型企业转型 大数据采 集与可视化智能化数据挖掘及溯源诊断 预警和维护工具 因此我觉得德国工业 4 0 还真不是 新瓶装老酒 这主要 的原因是我们的大数据 物联网 云计算等 IP 技术的发展 使得我们现在仍旧只是做制造 做机器人 跟原来十年前 制造业技术平台不一样了 现在在新的 IP 技术的平台上完 全可能实现新型的智能制造 制造模式发展进程 基于工 业 4 0 思维的智能机床和智能数控系统现在说说我们怎样将 功能 需求和数控机床结合起来 在 04 专项中 数控机床 作为重中之重 国家希望我们开发一个以西门子 840D 以 FANUC 0i 为目标竞争的产品 我们将这些目标归纳为 华中 8 型 高档数控系统 依托国家科技重大专项项目 高档数控系统关键技术也取得了重大突破 华中 8 型 的核心中除了高档数控机床配套以外 我们 还配置了华中 8 型的大连机床 DLM16 DLM20 精密车削中 心 主要用于航空航天领域中 精密零件加工 同时还为 东方汽轮机厂装备了 11 台数控砂带磨床的叶片生产线 配 置高可靠性 高集成度的 NC 单元 其中 NCUC 总线获 6 项国家标准 2014 年或湖北省科技进步一等奖 数控机床工作状态大数据与加工指令密切相关 与零件加 工质量 精度和加工效率之间存在内蕴的映射关系 华中 8 型智能数控系统 iNC 的智能模块利用控制信息 传感 信息 网络信息 实现从数控设备的运行 加工 操作和 编程等环节中 替代人脑 完成工作 包括智能管理 智 能调试 智能补偿 云端工厂等 智能管理可以通过云数 控服务平台对机床的状态进行监控 还能对车间状态 机 床运行状态 程序信息进行远程高级监控和统计分析 俗话说 七分销售 三分技术 我觉得在新的工业革命 新的时代下 其实技术是更为关键的 有好产品 好技术 是硬道理 那么 CPS 到底是个什么东西 从数控机床的信 息物理系统来看 它主要由设备层 感知层 网络层 认 知层和控制层组成 形成人 产品 物理空间和信息空间 的深度融合 是实现智能制造系统的基础 在 CPS 认知层 上 建立机器的 CPS 模型是机器实现智能制造的关键 数 控机床工作过程 CPS 模型 其实智能离我们并不遥远 虽 然与国外有差距 但是我们在同一条起跑线上 智能也并 没有想象中那么可怕 我们的目标是人在大数据支持下的 智慧决策 我认为工业 4 0 是很有必要的 因为我们可以同 步走 用工业 4 0 的智能技术 解决我国工业