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什么是工业4.0

工业4.0可以简单地理解为第四次工业革命

前三次工业革命源于机械化、电力和信息技术。现在,将物联网和服务应用到制造业正在引发第四次工业革命。将来,企业将建立全球网络,把它们的机器、存储系统和生产设施融入到虚拟网络—实体物理系统(CPS)中。在制造系统中,这些虚拟网络—实体物理系统包括智能机器、存储系统和生产设施,能够相互独立地自动交换信息、触发动作和控制。

这有利于从根本上改善包括制造、工程、材料使用、供应链和生命周期管理的工业过程。正在兴起的智能工厂采用了一种全新的生产方法。智能产品通过独特的形式加以识别、可以在任何时候被定位,并能知道它们自己的历史、当前状态和为了实现其目标状态的替代路线。

嵌入式制造系统在工厂和企业之间的业务流程上实现纵向网络连接,在分散的价值网络上实现横向连接,并可进行实时管理—从下订单开始,直到外运物流。此外,他们形成的且要求的端到端工程贯穿整个价值链。

工业4.0的另外一个特征是,即使生产一次性产品也能盈利,即使到了生产末端也是可以改变需求的。也就是说实现个性化产品定制是工业4.0的特征。

考虑到第一次工业革命,以纺织机械生产的布料,即使漂洋过海销售到中国,价格也比本土手工生产的布料便宜,质量更好。工业革命带来的这种肉眼可见的好处,让人对第四次工业革命将会带来生产力的提升充满想象力,这个过程将历时30-40年,一旦完成,将实现人尽所需,物尽所能。

要达到工业4.0的生产要求,信息化是生产过程中最重要的一个环节。所有生产过程必须数字化智能化,通过软件系统MESS等实时监控数据。

工业机器人是工业4.0实施过程中的工具,主要分为机械手和无人搬运机器人。

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工业机器人由集成系统控制,可以向上位机管理系统开放端口,可以实时传输数据。

无人搬运机器人AGV是工业机器人的一种,正是因为AGV的系统集成的数据可以实时传输给上位机管理系统,才能保证柔性化生产过程中搬运环节的数据不会缺失,形成生产过程的信息闭环,从而保证产品生产数据是可以实时监控和追溯的。

生产数据可以追溯的重要性,从丰田汽车因某部件质量缺陷自动召回几十万辆汽车可以看出,一个企业的生产数据如果无法精确追溯,是不能完成召回任务的。

工业4.0要求生产数字化智能化,只有数字化才能信息化,只有信息化才能实时监控生产,才能追溯数据。工厂线边搬运和仓库搬运,传统的人工叉车搬运方式无法数字化,无法实时监控和追溯。成为信息化闭环的一个缺口,这个缺口需要无人搬运机器人来弥补。

在建设智慧工厂的时候,AGV的信息可以实时监控,可以追溯的特性,尤为被重视。可以想象,一个无人工厂,如果搬运这个模块还是用人工叉车来搬运的话,看起来也不是那么协调。

无人搬运机器人AGV在电商物流中所起到的作用,已经被亚马逊、淘宝、京东等仓库在双十一高峰期出货量所证明。原来人工运送和拣选,绝对满足不了高峰期的需求,在使用无人搬运机器人AGV之后,可以解决自动化拣选和出货的问题。

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在产线上,即使目前没有达到工业4.0的水平,效果已经有了明显改善,一条陶瓷产线在传统的生产方式下需要170多人,向工业4.0迈进之后,一条产线只需要30多人,人工被压缩到了原来的20%。

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光华智能提供的陶瓷线边搬运AGV,不仅代替原来人工叉车,还能提供实时数据监控。这是企业信息化的一个环节。

工业4.0为应对人口老龄化和人口红利消失,提供了解决办法。一个是可以延长年长技术工人的工龄,保持更长的生产力。一个是用机器人代替人工,应对人口红利的消失。

劳动力供给不足,未来劳动密集型产业形势更加严峻。

根据国家统计局数据,2021年,中国劳动力人口数量占人口比重为62.5%,中国劳动年龄人口的数量和比重自2012年起连续9年出现双降。

按照16-59岁的劳动人口计算,目前国内的劳动力为1963年到2006年出生的人口,而我国的人口自然增长率和出生率在这期间总体呈现下滑趋势,分别下降了约21.3个千分点和24.8个千分点。即使2015年我国推行“全面二孩”政策,人口自然增长率和出生率在2016年小幅反弹之后又转 头向下。可以预料,未来我国出生人口的下降将导致劳动力总量的下降。

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工业4.0场景下,智慧工厂并不需要很多人就可以完成生产。目前我们看到的美的熄灯工厂,以及一些冲压车间完全无人化生产,都证明了工业4.0在应对人口老龄化和人口红利消失的情况下,生产是可以延续的。

无人搬运机器人AGV就是工业4.0下的一个执行工具。工业4.0模式将成为未来制造的主流,该模式包括了人工智能、物联网、虚拟现实、机器人等多项技术。而作为工业4.0的重要组成部分,移动机器人正朝着高速度、高精度、更开放、柔性化及智能的方向提升,未来将能更好地融入智能化的生产系统中。在工业4.0的模式下,生产线可能要频繁变换产品的种类,柔性化的生产线是必备的,移动机器人能够自主规划,实现点对点的搬运,其在柔性化制造业中的场景将发挥极大的作用。

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