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制造业创新转型物联网先行

| 2020-08-27

无论是科技、汽车、能源、材料或生物科技领域的制造业,数百年来都一直在面临着科技所带来的冲击及变化,制造业是信息应用最主要的支撑和主要市场,信息应用则是提升制造业竞争力的推动引擎和动力,制造业与信息应用化能否完美融合,已是制造业创新转型的重要途径,唯有两者深度融合,才能达到科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少的目标,进而充分发挥人力资源优势,开辟应对资源环境挑战的新方式,为企业创新发展带来新机遇。

尤其在全球化、网络化及定制化的时代,制造业过去一味追求的大量生产模式,已经难以面对全新的挑战。制造业想要避免「大而不强」的尴尬窘境,透过科技应用掌握产品创新、制造技术创新和产业模式创新,是值得参考的策略思维,只有充分认清创新转型对制造业的重要性,才能适应当前激烈的市场竞争格局。

物联网在制造业的典型应用

以WSN(wireless sensor network)、M2M、RFID为核心,结合应用端专业领域知识的物联网,已成为近期诸多产业发展的关键趋势。尤其是对于制造业这类型需要满足分散、多点、大范围的数据收集与运算需求,进一步使「物」变得智慧化的产业,更是物联网一展身手的所在。

物联网技术目前正逐渐融入到各行各业,从原物料的探勘、生产、物流到送达工厂的整个过程,所有的货物及装备都埋有电子卷标,让不同的装置可以互相沟通,人和物品以及物品之间都能够彼此进行交流,成为网络的一部分,包括原物料的采购、库存、销售等领域,都可透过完善优化的供应链管理体系,进而提高效率,降低成本。

此外,物联网与工厂生产设备的融合,可以对工厂在生产过程中所产生的各种污染源,进行实时监控。把传感器应用到设备、油气管道中,可以感知危险环境中工作人员、设备机器、周边环境等方面的安全状态信息等。还可对对危险物品的运输进行监控,对每一批运输、每一批物料的特征进行描述,如此一来,就可以追踪到每一个货柜或散货中的原物料,提供更多的安全保障。

物联网在制造业的典型应用可从3个角度来进行研究。首先是生产自动化,将物联网技术融入制造业生产流程的应用范畴,包括工业控制技术、柔性制造、数字元化工艺生产线等。将物联网技术融入制造过程的各个环节,可借助模拟专家的智慧活动,取代或延伸制造环境中人的部分手工和脑力劳动,以达到最佳生产状态。

制造业可透过物联网,整合信息系统、人机接口设备(如触控屏幕)、数控机床、机器人、PDA、条形码采集器、传感器、I/O、DCS、RFID、LED生产广告牌等各种软硬件,成为一套完整的综合智能化系统,再透过布置在生产现场的专用设备,实时采集、控制和监控从原材料上线到成品入库的生产过程信息。

此外,智能制造系统也能实时接受来自ERP系统的工单、BOM、制程、供货方、库存、制造指令等信息,同时把生产方法、人员指令、制造指令等下达给人员、设备等控制层,再实时把生产结果、人员回馈、设备操作状态与结果、库存状况、质量状况等动态地回馈给决策层,进而提升决策质量。

其次是产品智能化。制造业可采用物联网技术提高产品技术含量,如智慧家电、工业机器人、数控机床等; 利用传感技术、工业控制技术及其他先进技术嵌入传统产品和服务,增强产品的智能性、网络性和沟通性,从而形成先进制造产品。

如产品的售后维护,对制造业而言也是相当重要的环节。透过在产品中内建的物联网连接功能,维修人员将可从远程连接已经销售出去的产品,并实施定期远程检测和必要的维修服务,进而降低了维修成本和对客户的影响。另外,通过对设备的远程软件升级,也可以很容易的修复设备出厂时带有的问题,使维护成本降到最低。

第三个价值是管理精细化。包括RFID等物联网技术可应用于制造执行系统MES、产品追溯、安全生产等,提高企业包括产品设计、生产制造、采购、市场开拓、销售和服务支持等环节的智慧化水平,从而极大提高管理水平。

如将RFID技术应用于每件产品上,现整个生产、销售过程即可实现可追溯管理。如在工厂车间的每一道工序,都设置一个RFID读写器,并配备相应的中介软件系统,联入网络后,在半成品的装配、加工、转运以及成品装配和再加工、转运和包装过程中,当产品流转到某个生产环节的RFID读写器时,RFID读写器即可在有效的读取范围内,检测到编码的存在,以此编码为索引,就能实时地在RFID系统网络中查询和更新产品的数据信息。

透过物联网,生产操作员或公司管理人员在办公室,就可以对整个生产现场和流通环节进行很好的掌握,实现动态、高效管理,设备供货商或产品设计师也可以进行远程监控,当生产在线的诊断模块,搜集产品在生产过程的信息,并传送到网络上作为诊断和警示数据时,在远程的工程师即可根据相关信息,随时调整自己的工作。

物联网加快制造业不断优化升级

物联网的发展目前已为各行各业信息化进程,提供前所未有的新机遇。根据研究机构iDate估计,2012年在全球将有1.9亿的机器设备会通过物联网,进行连接和信息共享,制造业导入物联网技术,已是难以抵挡的趋势。

但物联网也可能带来新的管理问题,除了会面临移动通信网路传统的网络安全问题外,由于物联网是由大量的机器所构成,缺乏管理人员对设备的有效监控,加上物联网中的设备或产品数量相当庞大,都可能因此存在一些不同的特殊安全问题,但由于物联网的发展还是初级阶段,有关物联网的安全机制,其实在业界的实践经验也不多,业者在导入应用时,需要时时补充相关信息,才能防患于未然。

在因特网、物联网、云端运算、巨量数据等技术的强力支持下所催生的产业模式创新,已使制造业的产业模式发生根本性变化。事实上,西方某些学者提出的第三次工业革命,已经强调制造业将会形成多样小量、定制化的新型生产模式。制造业必须提升服务能力,走向「制造+服务」的模式,从产品制造商向系统整合和服务商的方向转变,才能掌握物联网提供的数字化、智能化及网络化所带来的产品制造技术与管理技术的进步。

因此,为了结合物联网,制造业的生产组织模式,以及企业的商业模式等众多方面,都会发生根本性变化。物联网不仅只是一种科技应用,更是一种高附加值、高增长、高效率、低能耗、低污染的社会经济发展手段,通过与制造业相互融合,才能加快产业不断优化升级的速度。

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