今年4月德国汉诺威工业展上最大的讨论热点就是“工业4.0”,什么是工业4.0?它有什么意义?对我国工业又有何启示呢?
据德国倍福自动化(Beckhoff automation)的中国区总经理梁力强介绍www.cechina.cn,德国“工业4.0”概念是德国联盟教研部与联邦经济技术部正联手推动《高技术战略2020》确定的十大未来项目之一,旨在支持工业技术领域新一代关键技术的研发与创新。此项目具体由德国fraunhofer 研究所牵头实施。联盟政府投入达2亿欧元。项目主要两大主题,一是“智能工厂”,重点研究智能化生产系统及过程www.cechina.cn,以及网络化分布式生产设施的实现;二是“智能生产”,主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。由于德国是世界顶尖工业制造业强国,所以其国家级战略尤其使人关注。
fraunhofer 研究所的Dr.-Ing. Olaf Sauer撰文指出:在当前工业界数字化技术的应用推广仍然不够深入,为了提高德国工业整体水平与产品竞争力,这一点必须加强。打开未来工厂的钥匙关键在于信息技术。因为在什么是未来商业成功的决定因素的讨论中,比起更高的生产率和更可靠的机器与厂房,更需要的是制造商能够提供深度理解客户需求的一揽子解决方案(Comprehensive package)。为此的应对之策就是基于ICT(信息通信技术)构建能为用户提供与产品相关联的各种服务。
据中国科学自动化联盟秘书处的易能立方总经理王建介绍,“工业4.0”其实就是指欧洲将要推进的第四次工业革命。上一次(第三次)工业革命的标志是以数控和PLC为代表的自动化应用,而这一次新的革命将以CPS(Cyber Physical Systems信息物理系统)作为创新的驱动力。“工业4.0”将具体呈现出智慧生产、绿色生产、和城市化制造的新特点,传统的行业界限将消失控制工程网版权所有,并会产生各种新的活动领域和合作形式。创造新价值的过程正在发生改变,产业链分工将被重组。王建列举fraunhofer 研究所对于实现工业4.0目标的具体参考指标描述包括1. 智能化设备可完成高精密、极高质量地制造多品种、小批量产品;2. 80%的创新将由ICT驱动,实现智能制造、绿色制造、城市化制造;3. 依赖CPS系统、物联网和服务网,对大数据流的采集和分析将促进资源节约型制造;4. 基于CPS工业辅助系统用于培训下一代智慧工厂的工人;5.增强现实系统支持个人化工作流和对新制造工艺的快速学习。
对于工业4.0愿景的亮相,德国工业界做出了积极地响应。比如控制工程网版权所有,西门子展示了自身推进工业4.0的具体行动,这包括以全集成自动化TIA v12版本、新一代控制器Simatic S7-1500、针对电气传动应用的“全集成驱动系统”(IDS)概念,以信息技术为基础的状态监控服务,以及通过虚拟生产规划降低产线机器人能耗高达 50%等展示等。另外,西门子指出当前约7500名软件工程师是其在ICT驱动制造业自动化创新上的最大资本。
笔者认为,要让信息技术深度影响工业,对于计算机,软件和网络的工业应用升级自然是重点,工业4.0使得在OEM设备制造领域推进基于PC的控制自动化技术的成果得到肯定。同时,在一些产线应用场合,采用平板电脑取代传统HMI也将成为新的发展趋势。IPC比PLC在硬件上具有明显的性能优势,在确保可靠性的前提下,它可以实现集成度更高、实时性更好、任务更复杂的自动化控制。可同时扮演控制、显示、数据传输存储等多重角色,是工业4.0的重要基石之一。软件方面,德国电子电气工业协会的数据显示,在其领域内的研发投资的50%是面向软件开发的投入。倍福梁力强指出:工业自动化更新速度不能太快,否则无法保护用户的投资,在可靠性上也存在风险。如此,在固定硬件上实行软件升级CONTROL ENGINEERING China版权所有,对于保护用户投资显然更有优势。网络层面,传感网,工业物联网自是大势所趋。
至于工业4.0对于我国的启示,科学自动化联盟业已结合国情提出了智慧工厂1.0概念,内容引人关注。