數字工廠與智能製造

如今，德國提出的「工業4.0」已成為人們關注並成為熱議的話題。筆者認為，德國「工業4.0」之所以受到各界關注，主要在於它提出了製造業未來的目標，指出了數字化工廠和智能製造是製造業的發展方向。相信不少製造企業都想了解：德國是如何發展數字化工廠和智能製造，從而實現「工業4.0」的目標？它給中國製造業帶來怎樣的影響與借鑒作用？筆者在此提出一些看法與讀者交流。「六自」和智能製造　　目前，全球製造業的發展模式正在發生轉變，提高生產效率及產品質量，降低成本、實現精細化管理和生產過程智能化，以滿足市場個性化需求，這些都為建設數字化工廠提供了廣闊的市場空間。據國外統計資料顯示，實現智能製造可以縮短產品上市時間30%、減少設計修改65%、縮短生產工藝規劃時間40%、降低生產費用13%，更為重要的是產品質量獲得了極大的提高。　　實現智能製造，首先應有智能製造裝備，而這種裝備需具備6個基本特徵：自度量、自決策、自適應、自診斷、自修復、自學習（簡稱「六自」）。以此為基礎，作為數字化、智能化工廠的自動化智能生產線還應具備「自組織」特徵，即能自行組織生產。　　數字化、智能化工廠的智能製造裝備通過外部條件的變化，能「自適應」生產工藝和要求的變化，及時對裝備進行調整。智能製造裝備能「自診斷」運行中發生的故障，及時發現問題，從而有效避免因設備故障而導致生產運行的中斷。智能製造裝備還能「自修復」裝備發生的故障，進行自我維護，以使生產運行達到無須人干預的境界。智能製造裝備還能通過人工智慧技術，具備學習功能，能不斷「自學習」而逐漸學會處理新的未曾遇到過的情形，進而像人一樣聰明地進行生產。　　德國「工業4.0」的核心是通過CPS（Cyber-Physical Systems——智能物理系統）使製造實現智能化。CPS使信息、網路、計算機與原來的物理系統相結合，讓製造設備擁有通訊和對話功能，從而實現製造過程的自組織。德國弗勞恩霍夫協會的生產系統和設計技術研究所（Institutefor Production Systems and DesignTechnology，其德文簡稱為IPK）目前正在開展為實現德國「工業4.0」的相關技術的研究。IPK正在進行一個項目研究室，水處理用的滲透膜如何實現「自組織」方式智能生產。「自組織」是通過在托盤或物件上黏結e-Grain
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