如果使用了工业40技术,一个新的加工制造生产线可以实现多达25种的产品变化,同时将产量提高10%,库存减少30%。工业40架构的应用让制造商在生产过程中可以获得更丰厚的投资回报率。
工业40是一场工业的革命,目的是将信息技术(IT)的虚拟世界、机器的物理世界以及互联网合为一体。其中心是将具有IT功能的所有工业领域都整合起来。这些科技提高了灵活度和速度,能够使产品更具有个性化,生产更高效且规模可扩展,以及在生产控制方面具有更高的可变性。机器与机器之间的通讯和先进的机器智能化,提高了工艺的自动化水平,并带来了更多的自我监控以及实时数据。开放的基于Web的平台会增加制造企业的竞争力。
1分布式智能
这里说的分布式智能是指在智能传动和控制技术网络的机器设备中,加入尽可能多的智能和控制功能、或者单独的传动轴,而不是从一个中央处理单元(CPU)来处理所有的动作。
拥有机器层面的过程数据并决定用它做什么,反映出了人们相信一台机器可以经过装备使用过程数据做一些事情并且独自改善工艺流程,诸如实现调整产量、更加有效率的利用能源等目标,而不是依赖“云”来处理所有这些任务。
联网的机器可以与更高的生产线级别、工厂级别以及企业级别的网络进行通讯,从而能够实现对特定事件或特定产品的实时调节。集成了传动的伺服马达和无机柜传动系统将传动组件和运动逻辑顺序放到了单独的轴向上。
2快速连接
那些允许数据在整个企业架构中自由流动的系统,往往需要持续的投资和改进。一家工业40工厂车间所产生的大数据和信息流,可能会让公司的网络不堪重负。我们该如何改进自动化系统中的硬件和软件的功能,使这种设计流程更简单、花费更少的时间以及更加开放?通讯路径随着其创建和实施而变得更加流畅。在决定应该使用现场总线的什么功能时,应该看一下生产平台是否支持例如OPC
UA(来自于OPC基金会)这样的标准。消除不同供应商系统的障碍,而且对通讯和控制平台采取一种更加开放的方式很重要。
3开放标准和系统
重点是要思考系统到底“开放”到什么程度,是否支持新兴的通讯协议和软件标准,以及开放的独立组件如何让工业40成为现实。
开放标准允许基于软件的解决方案可以更加灵活地集成,并有可能将新的技术移植进现有的自动化架构中。开放的控制和工程软件也沿着这个方向将自动化和IT软件程序之间的间隙弥合。一个开放的控制器核心能够使用常用的高级IT语言(例如Java和C++)来创建自动化应用程序。
一台机器的 *** 作应该支持与智能手机或平板电脑进行简单的连接。软件可以借助控制器与3D模型软件的连接来加快自动化系统的设计和调试。一个运动控制器可以与模型之间发送指令以及接收反馈,使得机器的功能性在机械设计阶段通过运动控制就得到优化。这也让机器测试和编程可以在调试之前进行。在部件订货、组装机器之前,虚拟机器可以用来进行测试并完善设计。
4实时数据整合
在工业40的工厂里,可能利用实时的机器和工厂性能数据来改变自动化系统和生产工艺的管理方式。不用捕捉并分析数月以来有价值的关于生产率、机器停机时间或者能源消耗的数据,支持工业40的平台能够将数据整合到常规的工厂管理报告之中。这会让制造商和机器具备详细的信息来执行快速的工艺和生产变更,以实现产品满足特定客户需求的愿景。
5自适应性
现实世界中的主动性可以让生产更加连贯并以需求为导向。科技帮助生产线变得主动。目标就是让工作站和模块可以适应个性化的客户或产品需求。
在一个制造液压阀的工厂里,一套新的自适应组装生产线在每一件被加工件上都使用射频识别芯片。生产线上的9个智能站会识别出最终产品是如何被装配的,以及哪些工具设置和 *** 作步骤是必须的。每个相关加工件都带有蓝牙标签,会自动将信息传送给装配站。装配步骤信息会根据不同的产品以及相关加工件的技术水平不同而显示出来。该生产线可以生产一批相同尺寸的液压阀,也可以不需要人工干预就能生产25种不同产品型号。不再需要设定时间或者多余的库存。这使得生产线的产量增加了10%,库存减少了30%。
二、让工业40和IIoT在智能工厂里运行
工业40和工业物联网(IIoT)能够为设备(从传感器到大规模控制系统)、数据和分析之间提供更好的连接性,Beckhoff自动化的TwinCAT产品专家Daymon
Thompson这样认为。传感器和系统需要网络连接来共享数据,分析有助于做出更明智的决策。
物联网主要包括4个基本元素:实体的设备、与设备之间的双向连接、数据以及分析。设备可以是小到一个传感器大到一个大规模控制系统中的任何一种。传感器和系统需要与更大的网络进行连接,以共享由传感器或系统产生的数据。对此数据进行的分析会产生可执行的信息,其结果是让人们做出精明的决策。
在IIoT的实际应用中,
企业通过将设备或资产连接到云或者本地信息技术(IT)设施上来进行数据的采集和传送。然后对采集到的数据进行分析,可以发现设备或资产更多的潜在信息,防患于未然。
例如
,监控机械组件运行温度的传感器可以追踪任何异常状况或者偏离底线的情况。这使公司可以主动地处理不希望发生的行为,从而在可能造成有害危险的系统故障加剧之前进行预测性维护,否则这些系统故障可能会导致工厂停机以及生产收益损失。这种类型的信息有助于企业新产品的设计、系统性能效率的提高以及实现利润的最大化。
工业40让加工制造更灵活
在一个生产制造流程,甚至是整个供应链中,通过连接性推动更多的新发现和系统优化,这是工业40的核心概念之一,这种科技进步也被称为第四次工业革命。
工业40工作组成员、德国国家科学与工程院Acatech,将18世纪蒸汽机的发明和广泛使用定义为第一次工业革命。第二次革命是20世纪早期在装配线上使用传送带。第三次革命是在20世纪中叶开发出来的微电子学、PC和可编程逻辑控制器(PLC)。第四次革命是将PC和机器连接到互联网,并启用信息物理系统(CPS)。
工业40要求传统的生产制造工业实现计算机化。使用物联网和信息物理系统的概念会帮助实现“智能工厂”的目标,使生产制造具有前所未有的灵活性和非常高的精益生产效率。在生产制造中,一个显着的特点是重点关注的领域从产品本身扩展到了生产这些产品的工艺上。
制造商需要灵活的生产线来适应快速变化的客户需求。灵活的机器运行能够生产很多类型的产品,通过调整批量大小来获得更高的生产利润,这使得同一个生产线可以运行更复杂的混合产品以适应客户不断变化的需求。机械类专业是为各行各业制造并提供机械设备和电气装置的部门,被誉为“国民经济的装备部”。因为过去几乎所有的工科院校都设有机械类专业,已经培养了不少专业人才,加上传统的机械企业这几年经济效益普遍不好,对人才的吸纳能力和吸引力都有限,所以目前机械行业的就业需求并不旺盛。
但如果着眼今后,可以这样说,机械行业将焕发生机。经过数年的改革调整,我国的机械企业逐步摆脱了计划经济的束缚,确立了现代企业制度,机械行业逐步跟上市场经济和信息时代的步伐;而且,随着形势的发展,中国的制造业将得到较大的发展,有专家预测,21世纪的中国很可能成为全球的制造业和加工工业中心,在这种形势下,对机械的需求必将有较大的提升。行业得到发展,继而会对用人提出数量方面和质量方面的要求,因此专家预测,机械类专业人才的就业需求将得到改善,甚至有可能出现“热销”局面,高层次的技术人才将成为企业竞相争夺的对象。
在今后10年内,社会对机械行业毕业生总体需求较大,其中机电一体化专业人才最为紧缺。目前不少企业的生产设备逐步更新换代,掌握机电一体化技术、懂得数控设备的 *** 作与维护的机械专业人才将大受欢迎。不过目前我国高校的一些机械类专业教学内容陈旧,不能适应培养高水平的机电一体化专业人才的需要,这是一个亟待解决的问题。
此外机械设计制造与加工专业人才近年供需比也较高。因为这些专业将来的工作条件相对艰苦,需要从事车、钳、铣、刨等工作,所以报读这些专业的人不多,因而相关岗位上的人才缺口比较大。现在在不少地方的人才市场上,高级机械技术工人的待遇已直逼高学历人士。另外工业工程和工业设计专业也有望成为热门专业,因为我国的工业设计人才相对缺乏,我们20年来所培养的工业设计专业毕业生仅3万人左右,只相当于目前韩国该专业在校生的数量。不过工业设计专业在当前的就业情形并不好,供大于求,这是因为工业设计的重要性还不能为人、为企业所了解、所看重。
从行业发展看,数控机床、工程机械、发电设备、印刷机械等专业的前景都值得看好。
需要说明的是,机械类专业的名称、内涵过去和今天有所不同,现在经调整、合并,机械类专业有“机械设计制造及其自动化”“材料成型及控制工程”“工业设计”“过程装备与控制工程”“机械工程及自动化”“车辆工程”“机械电子工程”“汽车服务工程”“制造自动化与测控工程”“微机电系统工程”“制造工程”等专业。
附加参考:在国家人事部发布的“高校毕业生专业需求排行榜”上,机械设计与制造类专业排名第一。社会需求旺盛,说明该专业领域目前在快速发展,需要大量专业人才。这与中国当前国内经济的发展轨迹是吻合的。
机械类专业是一个是实实在在的专业,大到万吨巨轮,小到移动电话,高精到航天飞机,普通到曲别针的制造,都离不开该类人才。而且,机械类专业还具有通用性的优势:学建筑机械的去搞医疗器械能适应,学石油机械的去造飞机也没问题。另外,并非只有机械行业才需要机械专业人才,任何行业,无论是生产型企业还是研发性单位,只要使用设备、生产线,就要给机械专业人才用武之地,如制药、乳品、食品、橡胶等行业都需要他们来安装和维护生产设备。只要整个社会经济正常发展,该专业毕业生就不乏就业岗位,他们既可以成长为工程师,也能胜任管理岗位。
可是,从“高考专业报名热度排行表”上看,考生对该专业的选择并不踊跃。究其原因,可能是因为:前些年大中型国企不景气的影响仍然存在,人们不愿意到生产或研发型企业工作。另外,媒体和社会总是热衷于宣传知名企业家、管理者,而优秀的工程师只能做幕后英雄,难以成为引导青少年人生走向的偶像。还有,就是机械工程师要下车间,给人一种“蓝领”的错觉。
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