现在只要你打开百度,输入工业4.0,你会发现有两千多万条搜索结果,可见这个词汇的火热程度。
如今,一提到工业4.0,我们就会想到智能制造,而实现了工业4.0,那么就实现了智能制造。道理虽没有错,中国要实现自己的工业4.0--“智能制造2025”不是一朝一夕就可以达到的,德国的工业基础本身就领先中国几十年,我们只有不断学习西方先进技术,取长补短并加上我们的勤奋努力,慢慢去缩小和先进制造国家的差距才有机会。 那么,工业4.0是什么?概括起来就是:工业4.0是德国政府在2013年4月份汉诺威工业博览会上提出的为了提高德国工业的竞争力,以智能制造为主导的第四次工业革命,旨在通过信息通讯技术和网络虚拟系统-信息物理系统相结合,实现自动化的智能生产。
汽车行业是最早实现自动化的,举例来说,以一家年产50万辆汽车规模的整车厂来说,每分钟要生产出一辆汽车,要实现该产能就必须依靠自动化。日本的丰田汽车总部已经可以按照客户的颜色需求实现定制化生产,达到了智能自动化水平。再比如,某国产品牌冰箱的生产可以实现客户定制化需求后,自动进行生产到包装的全过程,这是我们国家工业4.0的成功探索和实践。当大家都在热议工业4.0的时候,那么4.0之前的3.0,甚至2.0是什么呢?为何大家不去关注呢?
第一次工业革命由瓦特改进的蒸汽机将我们带入了蒸汽时代,通过蒸汽机实现工厂机械化,从此人们进入了机械制造时代,这个时代其实就是工业1.0时代。让我们把目光聚焦到中国制造业的自动化进程上面,通过一些应用可以更好地让大家理解什么是工业2.0和工业3.0。
工业1.0
中国是全球最大的3C电子产品加工生产基地。比如,某电子厂生产线上的工人每天白班和晚班用自己的双手工作24小时,且重复着单一的动作。从这个动作本身来讲,其实连工业1.0都没有,因为完全是纯手工操作。如果说这个工人旁边有一台设备,由其将产品放到设备上,设备完成动作后再取下来,这个过程就是工业1.0--即半自动。
工业1.0
工业2.0
那什么是2.0呢?举个例子,太阳能电池片的自动化串焊,使用机器人后不仅可以提升产品的良率,还可以让生产效率--即每小时的产能(UPH)达到人工的好几倍,且解放了劳动力。这个自动化过程就可以称为工业2.0--即单站设备自动化。
工业2.0
工业3.0
自2008年以来,中国的自动化制造水平得到了很大的提升,这主要取决于在这些年里面,国外和国内的工业机器人产品不断推陈出新,带动了国内自动化行业的制造需求,加快了整个供应链产业的发展以及自动化设备设计能力的提高,在这个过程中,设备也从工业2.0到工业3.0,实现了多单元工作站协同工作,实现了产品从组装到测试到包装的完整环节,这个过程可以称为工业3.0--即多元工作站全自动化生产。
工业3.0
从事自动化行业一路走来,有幸目睹了很多企业从最初的工业1.0走向了工业2.0,而实现工业2.0以后,得到了终端客户的一致好评,从而使得这些企业开始逐步需要上游厂家为其开发全自动化生产线,以期给终端客户创造更多的价值。其实要做好工业3.0的设备并不是一件简单的事情,由于国内自动化行业水平的参差不齐,很多企业还没有能力设计出完善的整体自动化生产线,这就给自动化行业的整体水平带来了一定的发展瓶颈。自动化产线的设计需要结合工厂产品的加工工艺要求,需要掌握工厂产品批量化生产的节拍以及产品多样化带来的柔性生产特点,需要帮客户筛选适合其产品生产的柔性机器人、工业相机、柔性抓手等,对系统集成机械设计、PLC电气、上位机通信等都有一定的要求,甚至有的客户会对人机界面有特定的设计要求,这又对设计者提出了更高的软件能力要求。
现在大家生活中使用最频繁的产品就是手机了,从以前的功能机到现在非常流行的大屏幕智能手机,产品从外观到内部器件都实现了升级换代,技术的不断进步使手机生产的工艺发生了翻天覆地的变化。早期的手机外壳都是塑料,手机外壳从注塑机出来后,工人将毛刺去掉后给到生产线上,再由下一道工序的工人将主电路板装到机壳里面后,最终功能测试ok后就可包装出货,整个生产过程就二十多道工序;而智能手机的制造工序多达一百多道,这就给自动化的发展提供了很好的实现平台。某品牌的智能手机,侧面按键的组装就需求几百套自动化生产设备。还不包括后期的自动化测试平台设备。因此,具备全功能的整线自动化是近几年的主流,也是自动化设计者在实现工业4.0之前必须要完成的一个课题,只有将工业3.0标准的智能自动化生产线做好(设备的稳定性、可靠性、CPK、稼动率等),才有可能导入工业4.0的元素,比如MES系统、Cloud等技术进行未来的升级改造和定制化生产,以期实现真正意义上的工业4.0。
千里之行,始于足下!
我们应该立足做精自动化智能生产线,站稳工业3.0,向工业4.0顺利迈进!