當前，全球制造業(yè)格局正在發(fā)生深刻變化，面對發(fā)展中國家的后起力量，歐美等發(fā)達國家先后出臺多項政策，瞄準高端制造領域及新興產(chǎn)業(yè)，以搶占國際產(chǎn)業(yè)競爭的制高點，爭奪和維護其在全球產(chǎn)業(yè)鏈的中高端位置。尤其在2020年新冠疫情沖擊下，以美國為首的發(fā)達國家充分認識到制造業(yè)空心化對其經(jīng)濟社會的巨大影響，更是采取各種措施促進制造業(yè)的回流。
而印度、東南亞等發(fā)展中國家，正是以更低的人力、資源成本成為制造業(yè)產(chǎn)業(yè)轉移的新陣地。
因此，中國制造業(yè)正面臨這發(fā)達國家蓄勢占優(yōu)和新興經(jīng)濟體追趕比拼的雙頭擠壓和雙重挑戰(zhàn)。要解決這一困境，智能制造技術成為我國制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的主要抓手、主攻方向。
中國科學院寧波材料技術與工程研究所和浙江省機器人與智能制造裝備技術重點實驗室的張馳博士認為，設備智能化作為智能制造技術的關鍵內核，正成為制造企業(yè)轉型升級的必經(jīng)之路。如何從設備智能化著手，打通生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，逐步向智能工廠、數(shù)字工廠方向過渡，是每家加入智能制造大洪流中的制造企業(yè)必須直面的課題。
設備智能化的三重“境界”
真正的智能制造裝備需要具備以下功能：對裝備運行狀態(tài)和環(huán)境的實時感知、分析和處理;根據(jù)裝備運行狀態(tài)變化的自主規(guī)劃、決策和控制;對故障的自診斷和自修復;對自身性能主動分析和維護;裝備間的網(wǎng)絡集成和網(wǎng)絡協(xié)同。
而在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)設備中，機器只是從事某項特定生產(chǎn)任務，既不能感知自身的存在，更無法自適應外界環(huán)境的變化。同時由于廣泛存在的“啞巴設備”，設備之間處于互相割裂的狀態(tài)，數(shù)據(jù)孤島也因此成為眾多中小制造廠商工廠中的普遍現(xiàn)象。
對于廠商實現(xiàn)設備智能化而言，需要解決的第一個問題即是底層設備的數(shù)據(jù)化，即實現(xiàn)設備智能化的第一層“境界”，將生產(chǎn)過程通過數(shù)據(jù)鏈接為一個整體。對“啞巴設備”建立起一套底層數(shù)據(jù)的采集、分析和處理系統(tǒng)，包括加裝傳感器、使用邊緣計算技術等。
當前新開發(fā)的國產(chǎn)裝備基本已實現(xiàn)數(shù)控化，但大部分仍然處于設備智能化的第二重“境界”的起步期，即智能化的初級階段，部分設備具有故障診斷和自適應控制功能，但離加工工藝自編程、工藝數(shù)自學習等高層級智能化還有差距。
面對工業(yè)裝備進行智能化改造，高效科學的解決方案應該是：控制系統(tǒng)要開放，多個傳感器信號可以接入控制系統(tǒng)，能進行傳感信息分析，控制系統(tǒng)可以二次開發(fā);智能化升級方面要先易后難;最后進行智能控制、故障預診和智能化維護。
設備智能化的第三重“境界”則是網(wǎng)絡化，基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，從設備出發(fā)，實現(xiàn)真正的萬物互聯(lián)互通。
由于中國制造業(yè)的特殊性，在設備智能化大趨勢下，設備數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡化升級之間并非“按部就班”，而是交叉進行，互相滲透與融合。
設備智能化升級的關鍵與挑戰(zhàn)
設備智能化是打通數(shù)字工廠、智能工廠的第一步，但其在諸多應用場景中仍無法有效實現(xiàn)，研華(中國)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)群產(chǎn)品經(jīng)理王逸民認為，這其中存在三大難點亟待突破：第一是不同廠家之間的兼容問題，在一些大型設備或項目中需要接很多外設，有時設備集成商無法選擇所接設備的接口類型，導致控制方案復雜且穩(wěn)定性降低;第二個則是需要一個開放且標準的生態(tài)體系，可以兼容更多軟件同時保證處理性能和編程方式的一致性;第三個則是越來越多的項目，既需要IT的數(shù)據(jù)處理能力，又需要OT穩(wěn)定實時的高精度加工的功能，同時可能需要整合運動控制、機器視覺、機器人等功能。
研華工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)群業(yè)務發(fā)展總監(jiān)李國忠強調，研華智能設備制造事業(yè)部成立十幾年以來，依靠研華科技重要的PC-Based架構進行發(fā)展，在PC架構上自主發(fā)展了設備行業(yè)客戶最需要的運動控制、機器視覺與I/O數(shù)據(jù)采集,并有行業(yè)相關應用的豐富積累，產(chǎn)品線包括：運動控制卡、PAC控制器、一體化控制器、數(shù)據(jù)采集卡、視覺采集卡及工業(yè)相機…等，其中對SI客戶最重要的是運動控制及視覺的開發(fā)庫及二次開發(fā)軟件平臺，后期也結合了具體設備端監(jiān)控Mi.APP及連接研華WISE-PaaS工業(yè)云平臺的功能,為設備自動化邁向設備智能化的路徑,鋪好了堅實的路基。
由3C電子自動化設備行業(yè)專家，跨足新能源汽車裝備行業(yè)，博眾精工科技股份有限公司啟動由自動化到數(shù)字化、智能化的升級轉型。下屬的智能工業(yè)研究中心總監(jiān)劉和，從新能源智能裝備角度出發(fā)，指出目前設備智能化已成為終端用戶的迫切需求。在博眾新能源電機總裝數(shù)字化生產(chǎn)線中，已實現(xiàn)了生產(chǎn)過程全程監(jiān)控、數(shù)據(jù)實時采集上傳、自動生產(chǎn)工業(yè)流程卡，其廣泛適用于商用車和乘用車電機裝配工藝。此外，在充換電運營管理整體解決方案中，除硬件智能化外，博眾還建立了一套完善的管理系統(tǒng)，提供7*24小時可靠的監(jiān)控與運維保障，網(wǎng)絡全覆蓋，手機端也可進行業(yè)務查詢,提供客戶業(yè)主全價值鏈的自動化/數(shù)字化/智能化完整解決方案服務。
由販賣數(shù)控金屬加工設備進化到提供設備智能化運維加值服務的行業(yè)專家--江蘇亞威智能系統(tǒng)有限公司副總經(jīng)理黎興寶表示，目前亞威股份在全國建立銷售服務網(wǎng)絡，及時解決客戶設備故障;但仍存在服務時效性低、服務效率不高、疑難問題難以解決等弊端，隨著物聯(lián)網(wǎng)以及設備智能化技術的不斷發(fā)展，客戶對設備健康保障服務提出了更高的要求。
基于研華WISE-PaaS 4.0平臺，亞威股份推出了機床遠程運維服務系統(tǒng)，旨在為客戶提供設備遠程診斷、維護、升級以及設備狀態(tài)信息網(wǎng)絡化推送的增值服務，功能涵蓋設備狀態(tài)在線監(jiān)測、日常維護、故障預警、遠程診斷、在線報修、配件交易等。通過遠程運維技術的應用，企業(yè)服務效率提升35%，服務成本降低20%。同時在保證客戶機床高效率(平均效率提升約15%)運行的情況下，為客戶平均節(jié)省維修成本約3000元/臺/年。
在點膠機發(fā)展方向上，現(xiàn)代電子制造工藝的迭代和市場不斷強化的需求推動著點膠設備的發(fā)展。自動化點膠設備朝著高速高精度方向提升，專注點膠設備運動控制技術的研發(fā)，并融合設備的智能化控制。高速點膠機的行業(yè)技術巨頭--深圳市軸心自控技術有限公司電氣總監(jiān)吳桂遠指出智能化不僅僅是點膠機的發(fā)展方向，也是整個電子制造設備領域，工廠自動化的發(fā)展趨勢。小細節(jié)上產(chǎn)品的點膠路徑優(yōu)化和生成，大數(shù)據(jù)上做到設備點膠工藝的信息化，例如MES系統(tǒng)的建設。針對設備越來越多地要求具有遠程故障監(jiān)測和診斷功能。
事實上，在廠商設備智能化升級轉型過程中，始終有一系列的問題將企業(yè)攔在半路上，例如企業(yè)該如何推進數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡化，從哪個節(jié)點開始入手，在ROI敏感的前提下如何選擇優(yōu)先部分進行，這些問題企業(yè)一旦跨過了就能享受設備智能化的紅利，跨不過則倒在了前進的路上。
為幫助企業(yè)建立一套行之有效的設備智能化升級“方法論”，研華攜手中科院寧波材料所所屬先進制造技術研究所、博眾精工、亞威股份、軸心自控等企業(yè)及單位于12月3日舉行智能裝備聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)線上論壇，立足設備智能化大趨勢，串點成線、由線及面，從底層設備的智能化改造到柔性產(chǎn)線升級而后擴大到整個智能工廠的建設，詳細分析設備智能化升級的關鍵與挑戰(zhàn)。
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