原创 | 智能制造时代——设备智能化与绿色再制造（下）

四、制造业装备与信息化结合

  从工业1.0到工业4.0，最为显著地现象之一是人类的生活生产方式发生了明显变化，当然，我们的生产装备也从蒸汽机为到以数字化和智能化得高端装备为主流。

  现今的中国的制造业装备发展，开始进入数控一代（信息技术特别是数控技术的应用）和智能一代（智能技术的应用、自适应、自我决策）。相比之下，国外的智能制造装备开始进入了以信息塔为主要特征的阶段。信息塔最大的特征，是当制造装备与信息塔结合时，能够现实设备的智能化与自主管理。

  所谓的信息塔(e-Tower) ，一个典型的特征是与制造业装备深度结合，主要组成配件为数码相机、操作权限指纹确认、以及可以查询机床状态的手机程序软件。是指机床信息化，具有语音、文本和视像等通讯功能。与生产计划调度系统联网，实时反映机床工作状态和加工进度，操作权限指纹确认。工件试切时，可在屏幕上观察加工过程。故障报警显示、在线帮助排除。

   信息塔是一个抽象概念，并不是一个抽象的宝塔哦！读者朋友请注意！举一个例子，信息塔的在智能制造装备中的应用为智能通讯单元。该智能通讯单元的特点为1、知道本系统的加工能力和状态；2、 能够监控和自主优化加工过程；3、 能够自行度量工作（输出）的质量4、 能够不断持续学习和提高自己的能力。

五、把握大趋势，升级创新国内传统工业

   如何把握工业4.0大趋势，利用国内传统工业急需升级和创新有利时机，发挥作用，迎接工业智能化时代的到来。我们认为，面对这种趋势，目前我们需要从技术角度和人文角度来加以推进。

  一方面，我们认为升级创新主要方向应该为替换和升级。我国的工业体系大而齐全，建国以来工业经验和知识积累已经相当丰富，再加上两化融合的继续深入，对此我们应该基于现有储量和实际情况进行探索。我们认为，所谓替换，是指利用新装备进行替换；所谓升级，是指按新的技术标准进行升级。是采用传统方式，要理解好，是希望原厂商开放数据接口模式还是采用外挂模式进行， 需要注意哪些关键问题？

   另一方面，如何把握这次智能时代带来的机遇？自身学习和掌握技术方面，万物互联的时代意味着知识的积累变得更加重要，学习的范围要更加广泛；智能制造的产品要求我们学习和掌握知识的深度也要加强 ；工业4.0新时代的到来，对嵌入式系统的要求也不一样，需要我们在学习和科研的过程中要有创新思维，要有大局观。对此我们借鉴了德国模式：

1、在德国联邦教育研究部工业4.0工作组的“实施工业4.0攻略的建议”的报告中“功能强大的自主的微型计算机（嵌入式计算机）正越来越多地相互间与互联网以无线方式互联，这正导致引起实体物理世界与虚拟网络世界，以虚拟网络与实体物理系统的方式相合。

2、工业4.0概念下的智能工业系统中有大量的电子控制装置他们都是嵌入式系统，比如就像我们谈论的工业机器人，其中的高性能控制器就是一个很复杂的嵌入系统，工厂自动化大量使用的PLC，也是一种嵌入式系统。 

3、智能工业设备中的嵌入式系统与消费电子产品很大的，一个重要的标志是智能工业设备对实时性和可靠性的严格要求。

4、 嵌入式系统适应智能工业产品的高可靠性要求，要做好，开发和验证周期长的思想准备，脚踏实地的做好产品的可靠性认证工作是将来做嵌入式工业产品的关键。

•      如何使嵌入，是产品实现智能，他又会在什么时间以什么样的方式实现智能互联成为一个智能产品?

•      德国在这工业4.0方面已经开展了很多工作，尤其是软件方面，软实力在工业4.0时期比硬实力更加重要。

•      比如博世的技术，可以避开对于传统数控系统的数据开放壁垒。

•      直接根据需要系统智能化的必要性进行有限的关重数据的提取。

六、德国智能装备得启发

  智能化之前的生产制造的装备有几个典型特点。第一 ：聋，在车间现场，我们经常看到工人在设备控制面板上手工逐字输入程序，设备对外联系的通讯功能形同虚设，一方面，设备“听不到”外界信息，另一方面，这种人工在线编写程序的方式也会造成工人很忙，机床很闲的情况。据兰光创新实施过的两万余台DNC/MDC(机床联网/机床监控)的统计结果来看，很多企业的机床利用率徘徊在30%左右，与日本的80%相去甚远。企业购买了那么多贵重设备，因为不能充分发挥设备互联互通的功能，造成设备的利用率低下，着实让人遗憾。与外界信息不通畅，设备单机孤立工作，可称之为“聋”。

  第二：哑，如果设备没有远程监控、数据自动采集等功能，设备运行状态、生产信息，甚至是故障信息等都是不透明的，出现问题相关人员不能及时获知，容易造成更大的损失。也就是说，设备是哑的，是不会说话的。

   第三：傻，由于设备没有互联互通，设备状态、生产信息等无从自动获知，只能靠人工事后反馈，效率低，且易出错。建立在这种人为数据基础上的决策就必然是不及时、不科学，甚至是错误的。不科学，不智能，从另外一个角度可用“傻”来概括。管理学大师彼得·德鲁克曾经说过，“你如果无法度量它，就无法管理它”，没有及时可靠、及时的数据支撑，要进行科学管理就成为了一句空话。

   德国智能装备得目标是要做到让机器能说话、能思考、能执行、能听话！要做到这4点，首先要“治哑先治聋”需要建立互联互通的设备联网系统。其次是通过设备实现自动采集——实现“哑设备”的耳聪目明。然后是通过大数据分析与深度发掘，实现智能化决策及管理。（见以下图文）

智能设备实现数字化、网络化、智能化所嗲来的收益：

•      直接效益:

•      　　平均每天减少机台准备时间0.5小时/次，按照100台设备计算，100台×0.5小时×200元/小时×300天=300万元。

•      　　间接效益：

•      　　加工程序、刀具参数实现自动传输，效率明显提升，节省了大量人力成本;

•      　　设备故障在线监测，实时的短信通知，提高维修响应速度50%;

•      　　实现生产协同准备，减少设备的待机时间，有效提高当日计划完成率15%;

•      　　通过实时加工参数监控，减少了违规操作，降低了废品数量;

•      　　生产部计划执行的准确性提升了20%以上;

•      　　企业的总体运营效率提高20%以上。

  小结：“工欲善其事，必先利其器。”当今世界工业强国无一不是装备制造业的强国。美、日、德等发达国家长期以来都毫无例外地把装备制造业作为其经济的主要支柱和强大国力的后盾。中国要实现崛起我们当前任务就是要振兴和发展我们的装备制造业，在全球制造业的产业链中我们的制造业出于薄弱的环节。经过多年的发展，我国的制造业形成了一定的体系，并成为我国经济的重要支柱。装备制造业的国际竞争力显著提高。但也面临着设计和制造技术能力不强，产品结构不合理，行业产能过剩突出，高端装备还是不能满足我们现阶段的需求。

  我们参照学习德国模式，并不是要全盘接受，而是该立足国内的自主创新，发展高端装备制造业的关键是掌握核心技术，而不是全盘引进。特别要注意的是，现阶段的我们，还得从软性条件方面加以认识，这包括企业人员培训、对新事物的认知理解，教育结构的改革和教育内容等大力推进。我们重点强调，中国制造业的转型升级还得需要政府及高校等相关机构的重视解决，而目前我们的职业教育还是无法适应快速发展的工业化实践。我们的职业教育，教育萎缩，内容与现实脱节，合格的技术工人奇缺。我们必须加强教育体制的改革。培养更多的技术工人来服务社会。

（全文完）

责任编辑/胡宝林

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