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智慧工厂 - 制造业自动化的未来发展方向

智慧制造的确是自动化的未来发展方向。在制造过程的各个环节,几乎都可广泛应用人工智慧技术,像是专家系统可以用于工程设计、工艺过程设计、生产调度,以及故障诊断等技术;亦可将神经网路和模糊控制技术等先进技术,应用于产品配方、生产调度等流程,实现制程智慧化。
关键词: 智慧工厂 自动化
时间:2012-05-25 10:09 来源:物联网在线 作者:Ken 点击:

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智慧制造的确是自动化的未来发展方向。在制造过程的各个环节,几乎都可广泛应用人工智慧技术,像是专家系统可以用于工程设计、工艺过程设计、生产调度,以及故障诊断等技术;亦可将神经网路和模糊控制技术等先进技术,应用于产品配方、生产调度等流程,实现制程智慧化。

整合平台及软硬体的共同发展,让系统整合制造更加完整;让工厂精确地管理原料、制程及产品,不但能够因此降低成本,此外亦能提升效能。制造的智慧化,让制程更加精确,亦确立了工厂自动化的新型态,向“智慧工厂”迈进。

近年来,制造业面临的竞争日趋激烈,消费者的胃口瞬息万变,造成产品生命週期愈来愈短,客制化产品日趋多样,制造成本亦跟着难以控制;此外,更加复杂的其他因素变项,使得厂商必须随时面对不稳定的订单、少量多样的生产、生产良率的控制,以及备料库存压力等相关问题,从中寻求一个能够同时提升生产力及竞争力的关键策略,成为厂商有志一同的关切方向。

        “智慧工厂”的发展,为厂商提出了新的方向。包括清楚掌握产销流程、提高生产过程的可控性、减少生产线上人工的干预、即时正确地采集生产线数据,以及合理的生产计画编排与生产进度等,都是业者提升竞争力及生产力所必须掌握的关键项目。


        环顾工厂制造的发展历程,早期主要是让“人”来照顾机台;在自动化导入后,虽然建立大量标准化规则,并透过程式系统加以控制加工生产,但仍然需要“人”监视机台,制程资讯亦需要透过人工抄写,统计资讯内容亦不甚完整。

        一直到整合平台、软体、硬体及机台的共同发展,逐渐形成“智慧工厂”概念,才使得厂商从单纯的制造业,成为“服务型”的创新产业。

        智慧工厂技术 来自人工智慧研究

        制造领域的智慧化,源自于“人工智慧”的研究。自1980年代起,人工智慧被引进制造领域,制造业各种智慧化的机械、制程以及系统等技术兴起,智慧制造技术尤其更加多元;此外,近年来包括系统平台、软体技术、感测系统及网际通讯等技术的突飞勐进,让智慧制造系统更加强大,甚至能跨越地域限制的远端控制,都是智慧工厂的技术展现。

        不可讳言,制造的全程中实现“完全的”智慧化,虽然并非完全做不到的事情,但现在的技术的确有些难度,只能期待遥远的将来。但这类早期用于高科技的智慧制程技术,是否可以用于传统产业的发展,这个传统以来多是劳力密集化的产业,是否也可以透过相关技术来完成“制造智慧化”,乃至于智慧工厂?

        回顾过去的制造系统演变,不难发现是需求的改变及新技术的引进,成为改变制造系统型态的主要驱动力。1970年代之前盛行“专用制造系统”,强调快速有效率生产单一产品,以满足市场的需求;但随着生产技术的进步,产品的生命週期随之缩短,传统的专业制造系统无法满足市场改变的脚步,于是在1980年代衍生出可程式化及多功能的“弹性制造系统”作为替代,使产品型态改变时,控制者仍可透过程式化介面,调整系统的功能。

        在1980至1990年代,制造系统建构的重点,从快速制造转换为“提升品质”及“降低成本”,这类思考也导致后来“精实制造”及“敏捷制造”蔚为主流;前者指制造活动所需资源减低,后者更进一步将企业组织与产品型态变动融为一体。1983年,人工智慧被带入製造业,成为工厂自动化的起源,至此之后制造系统智慧化的脚步,就一直没有断过。

        智慧制造的目标,简单来说,即是将人工智慧融入制造过程的所有环节中,系统直接可以自动监测生产线运作过程,亦可自动调整、自动组织,甚至“最佳化”在制程中整合设计、加工、控制及管理等过程,以适应外界或内部的变化环境。

        1989年,日本提出“智慧化制造系统”国际合作计画,从1992至1994年进行可行性研究,建立六项工业界主导的“可行性国际合作测试案例”,包括《流程工业洁净制造》、《全球化制造同步工程》、《21世纪全球化制造》、《全方位制造系统》、《快速产品开发》、《知识系统化》等智慧系统;此后经过10年的努力,包括日、美、加、澳、欧盟、挪威、瑞士及南韩等七大地区工业界、学术界及研究单位发展出的智慧制造技术的共通平台,以及21项研究计画,可将智慧制造系统大致归纳下列五项特征:

        一、系统具有自主能力:可采集与理解外界及自身的资讯,并以之分析判及规划自身行为。

        二、整体可视技术的实践:结合讯号处理、推理预测、彷真及多媒体技术,将实境扩增展示现实生活中的设计与制造过程。

        三、协调、重组及扩充特性:系统中各组承担为可依据工作任务,自行组成最佳系统结构。

        四、自我学习及维护能力:透过系统自我学习功能,在制造过程中落实资料库补充、更新,及自动执行故障诊断,并具备对故障排除与维护,或通知对的系统执行的能力。

        五、人机共存的系统:人机之间具备互相协调合作关係,各自在不同层次之间相辅相成。

        从智慧制造到智慧工厂,基本上系统的发展均依照这五项特征为基础,作为后续变化的支撑,而这些特征,也成为工厂自动化的重要特色重点。

(责任编辑:ioter)


本文链接智慧工厂 - 制造业自动化的未来发展方向
http://c.iot-online.com/tech/2012/052520023.html
 
 
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