1.回顧主題變遷:圍繞工業(yè)4.0展開,側重點不斷走向實際應用
漢諾威工業(yè)博覽會主題圍繞工業(yè)4.0展開,側重點不斷向實際應用靠攏!肮I(yè)4.0”的概念由德國于2011年漢諾威工博會首次提出,并于2013年漢諾威工博會上發(fā)布《實施“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略建議書》。
2014年以來,漢諾威工博會始終圍繞“工業(yè)4.0”概念展開。2014年漢諾威工博會的主題為“產業(yè)集成,未來趨勢”,專注于智能化、自動化工廠和能源系統(tǒng)的改造;
2015年漢諾威工博會主題為“產業(yè)集成化——加入網(wǎng)絡大家庭”,格外關注了智能化生產、人機協(xié)作、創(chuàng)新型分包解決方案以及智能能源系統(tǒng)等;
2016年漢諾威工博會主題為“產業(yè)集成——發(fā)現(xiàn)解決方案”,展會展出的解決方案運用范圍從機械改裝到完整生產線集成化,而大數(shù)據(jù)的捕捉和分析也為工業(yè)發(fā)展注入了新鮮動力,這標志著工業(yè)4.0的重大突破,下一步就是商業(yè)化階段。
2017年漢諾威工博會主題為“產業(yè)集成——創(chuàng)造價值”,已經有了很強的應用指導意義。
2.關注熱點更迭:硬件→軟件→大數(shù)據(jù)云平臺→提供解決方案
2014年:柔性裝配,單一產線生產多種產品。2014年是德國“工業(yè)4.0”概念全面推開的第一年,漢諾威工博會展覽的參展裝備多集中于概念方面,其中又以柔性裝配最為搶眼。
西門子推出“對話”生產線,能夠準確識別正在經過生產線的配件;博世旗下的力士樂以視覺系統(tǒng)為基礎,融合自身的機器人產品概念,推出能夠同時生產兩種差異化產品的生產線;菲尼克斯電氣公司展出了利用軟硬件結合的概念,能夠同時裝配6種不同斷路器的生產線;
SAP展示了能夠在一臺裝置上生產16種產品的技術概念;柏林工業(yè)大學展示了能夠實現(xiàn)人工“教學”的工業(yè)機器人,可以通過一臺標準機器人“學習”這一組機器人在生產線上的動作流程。
2015年:軟硬件企業(yè)聯(lián)合,機器人技術奪目。2015年漢諾威工博會聚焦于讓機器加入網(wǎng)絡,相互通信相互協(xié)作,實現(xiàn)定制化、短流程加工。由16家著名企業(yè)和機構共同參與研發(fā)的個性化名片盒自動流水線是這個主題的一個縮影,將人、物、機器通過網(wǎng)絡鏈接實現(xiàn)個性化定制加工。
同時,各大廠商的智能機器人技術取得了顯著突破,ABB展示了一系列基于互聯(lián)網(wǎng)技術工業(yè)所需的新產品和解決方案,旨在推進實現(xiàn)“物、服務與人的互聯(lián)”;ABB還展示了雙臂協(xié)調高精度仿真機器人YUMI,專門用于精密制造;
庫卡展示了物流機器人Swisslog,能夠在倉儲物流中實現(xiàn)很高的精確度和靈活性;同時,庫卡機器人,各大廠商醫(yī)用機器人、快速拾放機器人、汽車裝配機器人、仿生袋鼠機器人等新型機器人等領域的技術實現(xiàn)了突破,發(fā)那科甚至推出了能夠制造機器人的機器人。
2016年:工業(yè)“生態(tài)系統(tǒng)”模式發(fā)力,互聯(lián)網(wǎng)融合物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)彈性生產。2016年漢諾威工業(yè)展上,西門子展出了虛擬與現(xiàn)實融合的“生態(tài)系統(tǒng)”,大小企業(yè)均可參與其中,在同一平臺、統(tǒng)一標準下實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng),大大降低研發(fā)過程中制造階段性新品的費用,可以有選擇地滿足單個客戶的需求。
GE展示了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺Predix,有效融合物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)云計算進行大數(shù)據(jù)分析;達索系統(tǒng)展示了類似的虛擬現(xiàn)實平臺,能夠對產品部件進行有效優(yōu)化,實現(xiàn)設計與產品的無縫接合;華為展示了物聯(lián)網(wǎng)解決方案,以車聯(lián)網(wǎng)為平臺,實現(xiàn)車輛的多種附加功能。
3.工業(yè)4.0新動向:基于不同生產領域的解決方案走向成熟
工業(yè)4.0是指利用物聯(lián)信息系統(tǒng)(CPS),將生產中的供應、制造、銷售信息數(shù)據(jù)化、智能化,最終達到迅速、高效、個性化的產品供應。
實現(xiàn)完整的工業(yè)4.0成果,總共需要三個步驟,即負責智能化、網(wǎng)絡化生產系統(tǒng)的“智能工廠”,涉及企業(yè)生產物流管理、人機互動、3D打印等最新技術在生產和供應上應用的“智能生產”,以及通過物聯(lián)網(wǎng)、物流網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)整合需求和服務匹配的“智能物流”。
通過這些環(huán)節(jié)完成生產者、銷售者和消費者的對接,最大限度地節(jié)約成本、提高效率,將信息化科技成果完美運用到工業(yè)生產,機器人維修,推動人類社會向著第四次工業(yè)革命邁進。
柔性制造為表,數(shù)據(jù)互聯(lián)為里,縮短周期為魂。智能工廠的表觀要求,是能夠實現(xiàn)柔性制造,即在同一條生產線或數(shù)個企業(yè)通過數(shù)據(jù)互聯(lián)形成的聯(lián)合生產線上,實現(xiàn)多種產品的同時生產,同時滿足個性定制化生產,生產模式為小批量、多批次、個性化、定制化。
實現(xiàn)柔性制造,要求快速改變生產線上的流程工藝,同一位置的生產設備(機器人等)需要前后面對不同類型的原材料或半成品,這就要求原料、產品與生產設備實現(xiàn)互聯(lián);定制信息的輸入,需要生產設備實時接入設計網(wǎng)絡,不斷接受新的生產工藝指示,并將拆分的生產工藝落實到具體的行動指令;
工廠內物料的智能流動也需要數(shù)據(jù)互聯(lián),AGV等搬運設備需要與物料實現(xiàn)有效精準識別;同時,倉儲數(shù)據(jù)互聯(lián)是高效選擇物料、分類存放產品的基礎。
柔性制造、數(shù)據(jù)互聯(lián)的根本目的,是實現(xiàn)短周期生產,對于新產品,不再需要重新建設生產線,而是可以在原有智能生產線上直接生產,從而有效縮短產品周期,實現(xiàn)高效滿足用戶個性化需求的根本目的。
互聯(lián)的可編程機器人實現(xiàn)同一生產線高效切換不同產品,我國產品缺口明顯;ヂ(lián)的可編程機器人可以實現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)寫入,執(zhí)行多種運動指令,從而完成不同類型的生產工序。
同時,機器人切換生產模式可以通過批量寫入程序實現(xiàn)批量操作,快速完成生產線產品轉變,相對于傳統(tǒng)流水線,不僅可以避免重新建設專門生產線帶來的資本投入,也可以有效節(jié)約工人培訓時間與財務成本。
隨著智能工廠的建設,機器人使用需求將得到充分釋放,充分帶動機器人制造領域的需求。目前,我國機器人以能完成簡單搬運工作的機器人本體為主,缺少可以執(zhí)行多種復雜工序的高端機器人。
2016年,自主品牌機器人約有83%是三軸及以上產品,六軸以上工業(yè)機器人占全國新增裝機量不足10%;61%的機器人是上下物料搬運型機器人,高精度焊接與裝配機器人合計不足23.1%。
工業(yè)軟件:數(shù)據(jù)互聯(lián)的接口,我國處于起步期。工業(yè)軟件可以通過虛擬工廠呈現(xiàn)出企業(yè)所有經營活動的映像,可以進行各類計算、仿真、設計、預測、優(yōu)化、決策等。
工業(yè)軟件是實現(xiàn)企業(yè)級CPS的重要一環(huán),可以在虛擬制造環(huán)境完成從產品設計、數(shù)字實驗到制造工藝參數(shù)和流程設計過程,并以數(shù)據(jù)不落地的方式進入實體制造環(huán)節(jié),實現(xiàn)產品規(guī)范、制造計劃、物流配套的準確制定和無縫銜接。
目前我國工業(yè)軟件多數(shù)處于基本解決方案階段,尚不完全具備良好產品形態(tài),擁有專利及獨立知識產權的產品更少,這使得應用實施的效率不高。工業(yè)軟件市場基本被國際巨頭壟斷,SAP是工業(yè)軟件領域的龍頭,在ERP、BI、SCM領域均擁有超過20%的市場占有率。
受國內工業(yè)4.0落地的巨大需求驅動,加之多重政策利好、知識產權管理不斷規(guī)范,我國工業(yè)軟件企業(yè)有望迎來高速發(fā)展時期。
廠內/廠間物流與倉儲:我國市場增速快,物流機器人大有可為。智能物流是支撐智能制造的重要環(huán)節(jié),自主決策、去中心化、離散控制的廠內物流裝備能夠實現(xiàn)智能工廠內差異巨大、變化多樣的物料運輸。
智能單元化物流技術、智能物流裝備、物聯(lián)網(wǎng)技術以及智能物流信息系統(tǒng)是智能物流的核心。在工業(yè)軟件的統(tǒng)一調配下,CPS系統(tǒng)中接入物聯(lián)網(wǎng)、裝配機械手且有感知能力的AGV可以實現(xiàn)廠內極高效率與實時變動的物流要求。
我國AGV市場高速增長,2016年突破11億元,新增AGV中超過85%為自主產品,AGV在汽車工業(yè)、家電制造中應用廣泛。