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智能工厂中的大数据应用

2017/8/31    来源:e-works    作者:e-works整理      
关键字:智能工厂  大数据  
2017年8月17日,由广东省智能机器人研究院、e-works数字化企业网主办,东莞市广东华中科技大学工业技术研究院、东莞市数控装备行业协会、广东省首席信息官(CIO)协会、东莞市首席信息官协会协办的第十三届中国制造业MES应用夏季论坛在东莞召开。会上广东省智能机器人研究院朱海平教授做了题为《智能工厂中的大数据应用》的演讲,本文根据演讲内容整理而成。

广东省智能机器人研究院朱海平教授

广东省智能机器人研究院朱海平教授

一、广智院简介

    广东省智能机器人研究院简称“广智院”,由广东省政府批准、依托华中科技大学等单位的科技资源而创立。主要研发方向为高精高效智能工业机器人和特种机器人、智能工厂、工业大数据平台及应用等。

    (1)工业机器人产品

    广智院研发了应用于工业领域的机器人,如六轴多关节机器人,用于搬运、打磨、抛光、焊接、CNC上下料、码垛、装配、喷涂、包装等。此外还有SCARA(水平关节)机器人、Delta(并联)机器人、注塑机器人等。目前这些机器人在加工、装备、检测、包装、物流领域应用广泛应用。

    (2)智能工厂解决方案

    广智院与劲胜、格力、美的、吉利等企业合作,承担了10余项国家智能制造项目,提供智能工厂规划、实施、标准制定等服务。

    (3)工业大数据应用

    广智院2017年获批广东省创新团队:“面向智能制造的工业大数据研发与产业化创新团队”,华为前高级副总李晓涛担任团队负责人,李培根院士任顾问。美国密歇根大学金炯华教授、贝尔实验室前高级研究员博士等都是团队的核心成员。广智院将制造领域的大数据打造成为多用途的平台,希望得到产业化的应用。目前,团队刚成立,未来几年大家会看到团队的声音以及开展的工作。

二、智能工厂的内涵与特征

    智能化是制造工厂的必然发展趋势,现在关于智能工厂的概念介绍非常多,广智院认为,智能工厂是自动工厂、数字工厂、互联工厂的延伸和发展,是制造工厂在实现数字化、网络化的基础上,能深度处理和利用信息,从而具有一定自主性的感知、学习、分析、决策、通讯与协调控制能力,能动态适应制造环境的变化。

    智能工厂的特征,可从三个角度描述:

    ●建设目标与愿景:一般为敏捷响应、高生产率、高质量产出、舒适人性化、可持续。

    ●技术角度:包括全面数字化、工厂互联化、较高自动化、高度人机协同、关键环节智能化。

    ●集成角度:包括产品生命周期端到端集成;供应链横向集成;工厂结构纵向集成。

    图1是ARC的三维工厂模型(2000s),它把工厂分为三个维度,分别是生产制造维度、供应链维度、工程技术维度,这个模型中并未提到智能。图2是美国NIST的SMS架构(2016),它从生产系统生命周期、产品生命周期、业务(商业)生命周期三个维度来构架智能制造系统。

ARC的三维工厂模型(2000s)

图1 ARC的三维工厂模型(2000s)

美国NIST的SMS架构(2016)

图2 美国NIST的SMS架构(2016)

    我认为实施智能工厂有6个重点内容,如图3。

实施智能工厂的6个重点内容

图3 实施智能工厂的6个重点内容

    在研发阶段,主要是基于模型的企业建设,例如航空航天业,重在如何提高研发的效率和数据的一致性,以及研发知识的管理。在生产环节,从下到上分为三个环节:数字化智能装备建设、车间物联环境建设、数字化智能生产管控平台建设。在服务阶段,重点在数字化服务平台的建设,包括产品的远程监控、故障诊断、服务的创新、通过服务创造价值等等。而大数据应用平台的建设,目前处于萌芽阶段和起步阶段,未来随着数字化、互联化的深入,大数据必然提上日程。

    未来智能工厂中的生产运营管理与现在最主要的区别就是,将会引入智能技术手段,实现生产资源最优化配置、生产任务和物流实时优化调度、生产过程精细化管理和智慧科学管理决策。智能特征体现为:

    ●自适应性:柔性、可重构能和自组织,高效支持多品种、多批量、混流生产

    ●动态调度:产品、设备、软件间相互通信,基于实时反馈信息动态调度

    ●自省性:对未来的设备状态、产品质量变化、生产系统性能等的预测

    智能工厂的主要发展方向,可以归结为四个方向:

    ●支持多品种混流生产的自适应柔性生产线(车间),包括生产过程的动态管控、多品种混流生产规划、柔性制造单元/生产线。

    ●虚拟物理融合的数字车间:实时上传数控机床、机器人、RFID料盘、AGV、RGV等各种设备数据以及物料数据、生产状态数据,将现场生产状态实时上传至三维虚拟仿真系统,使车间的情况可以在虚拟车间得到实时的反应;通过虚拟系统下发生产与物料指令、工艺数据、质检标准等信息至生产设备,实现由虚拟车间来控制物理车间。

    ●互联互通和信息融合的物联车间:通过制造物联网,实现各种环境、设备、工装、道具等的感知,最终通过中控室进行全局掌控。

    ●大数据决策支持的智能工厂:制造工厂的工业大数据来自工业互联网中的工业传感器、工控系统、工业软件等。应用大数据,可以实现质量预警溯源、设备主动维护、工艺参数调控从而实现制造过程的提质增效、节能降耗。

责任编辑:程玥
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