La connotación de sistema de fabricación inteligente
(1) Concepto La investigación sobre fabricación inteligente ha pasado aproximadamente por tres etapas: comenzó con la aplicación de la inteligencia artificial en el campo de la fabricación en la década de 1980, cuando se desarrolló el concepto de fabricación inteligente. La fabricación se propuso formalmente, se desarrolló con la introducción de tecnología de fabricación inteligente y sistemas de fabricación inteligentes en la década de 1990, y ha madurado hasta convertirse en "fabricación inteligente" bajo la nueva generación de tecnología de la información desde el siglo XX.
En los años 80: se propuso el concepto. En 1998, Paul Kenneth Wright y David Alan Bourne de los Estados Unidos publicaron oficialmente la primera monografía en el campo de la investigación sobre fabricación inteligente, "Smart", que detallaba sistemáticamente la connotación y las perspectivas de la fabricación inteligente y definía la fabricación inteligente como "a través de la integración de la ingeniería del conocimiento, los sistemas de software de fabricación, la visión y el control de robots, modelando las habilidades y el conocimiento experto de los técnicos de fabricación, y sobre esta base, el profesor Williams de la Universidad Tecnológica Británica hizo un complemento más amplio a la definición anterior, creyendo que " el alcance de la integración aún no "debe incluir sistemas inteligentes de apoyo a la toma de decisiones en toda la organización de fabricación". El Diccionario McGraw-Hill de Ciencia y Tecnología define la fabricación inteligente como la actividad de fabricar bienes utilizando tecnologías de producción que se adaptan a los requisitos ambientales y de proceso y minimizan los mismos. supervisión y operaciones.
-Década de 1990: Desarrollo del concepto En la década de 1990, poco después de que se propusiera el concepto de fabricación inteligente, la investigación sobre fabricación inteligente recibió una atención generalizada en países industrializados como Europa, Estados Unidos y Estados Unidos. Japón, centrándose en la tecnología de fabricación inteligente (IMT) y el sistema de fabricación inteligente (IMS), ha llevado a cabo investigaciones cooperativas internacionales. En 1991, Japón, Estados Unidos y Europa lanzaron e implementaron conjuntamente el "Plan de investigación de cooperación internacional sobre fabricación inteligente". declaró: "El sistema de fabricación inteligente es un sistema que recorre todo el proceso de fabricación. Las actividades inteligentes del proceso combinan orgánicamente esta actividad inteligente con máquinas inteligentes e integran todo el proceso de fabricación desde el pedido, el diseño del producto, la producción hasta el marketing de una manera flexible para maximizar la productividad.
-265438+Desde el siglo XX: la profundización de los conceptos. Desde el siglo XX, con el rápido desarrollo y aplicación de tecnologías de la información de nueva generación, como Internet de las cosas, big data y computación en la nube, se ha dado a la fabricación inteligente una nueva connotación, es decir, fabricación inteligente en las condiciones de una nueva era. generación de tecnología de la información. En septiembre de 2010, el "Simposio de fabricación inteligente del siglo XX", celebrado en Washington, DC, señaló que la fabricación inteligente es la aplicación intensiva de sistemas inteligentes avanzados, que permite la fabricación rápida de nuevos productos, una respuesta dinámica a la demanda de productos y tiempo real. Se hace posible la optimización de las redes de producción industrial y de la cadena de suministro. Alemania lanzó oficialmente la estrategia Industria 4.0. Aunque el concepto de fabricación inteligente no se propone explícitamente, contiene la connotación de fabricación inteligente, que es la integración de máquinas empresariales, sistemas de almacenamiento e instalaciones de producción en una red virtual: el sistema físico físico (CPS). En los sistemas de fabricación, estos sistemas ciberfísicos virtuales incluyen máquinas inteligentes, sistemas de almacenamiento e instalaciones de producción que pueden intercambiar información automáticamente, desencadenar acciones y controlarse independientemente unos de otros.
En resumen, la fabricación inteligente combina tecnologías de la información de nueva generación, como Internet de las cosas, big data y computación en la nube, con tecnología de automatización avanzada, tecnología de detección, tecnología de control y tecnología de fabricación digital para hacer realidad una fábrica y un Nuevo sistema de fabricación para la gestión y optimización en tiempo real dentro de las empresas, entre empresas y durante todo el ciclo de vida del producto.
(2) Características
Las características de la fabricación inteligente son la percepción en tiempo real, la toma de decisiones óptima y la ejecución dinámica. Primero, percepción de datos en tiempo real. La fabricación inteligente requiere una gran cantidad de soporte de datos. Mediante el uso de métodos eficientes y estándar, la información se recopila e identifica automáticamente en tiempo real y se transmite a los sistemas de análisis y toma de decisiones. El segundo es optimizar la toma de decisiones. A través de la extracción, refinación, cálculo, análisis, razonamiento y predicción de información masiva y heterogénea para todo el ciclo de vida del producto, se forman instrucciones para la toma de decisiones para optimizar el proceso de fabricación.
El tercero es la ejecución dinámica. De acuerdo con las instrucciones para la toma de decisiones, el sistema de ejecución controla el estado del proceso de fabricación para lograr un funcionamiento estable y seguro y un ajuste dinámico.
Composición
1. Productos inteligentes (equipos)
Los productos inteligentes son la base y el requisito previo para el desarrollo de la fabricación inteligente. Están compuestos por componentes físicos inteligentes. componentes y componentes de conexión. Los componentes inteligentes constan de sensores, microprocesadores, dispositivos de almacenamiento de datos, dispositivos de control y software, así como operaciones e interfaces de usuario integradas. La parte de conexión consta de interfaces, protocolos de conexión por cable o inalámbrica, etc. Los componentes físicos constan de componentes mecánicos y electrónicos.
Los componentes inteligentes pueden mejorar la funcionalidad y el valor de los componentes físicos, mientras que los componentes conectados pueden mejorar aún más la funcionalidad y el valor de los componentes inteligentes, permitiendo que los productos, sistemas operativos, fabricantes y usuarios se comuniquen entre sí. Parte del valor y la funcionalidad se pueden separar. del producto físico mismo.
Los productos inteligentes tienen cuatro grandes funciones: monitorización, control, optimización y autonomía. Monitoreo significa que los productos inteligentes pueden monitorear integralmente el estado, el funcionamiento y el entorno externo del producto a través de sensores y fuentes de datos externas con la ayuda de datos; una vez que el entorno y el estado operativo cambian, el producto emitirá una advertencia al usuario o relevante; fiestas. Control se refiere al control remoto a través de comandos y algoritmos integrados en el producto o en la nube del producto. Los algoritmos pueden permitir que los productos respondan a cambios específicos en condiciones y entornos; la optimización se refiere al análisis de datos en tiempo real o registros históricos y la implantación de algoritmos, mejorando así en gran medida la producción, la utilización y la eficiencia de la producción del producto. de funciones de detección, control y optimización, y los productos pueden alcanzar un grado de automatización sin precedentes.
2. Producción inteligente La producción inteligente se refiere a un proceso de fabricación caracterizado por la interconexión de datos entre fábricas y empresas, entre empresas y durante todo el ciclo de vida del producto, con el sistema de fabricación inteligente como núcleo y la fábrica inteligente como núcleo. del transportista, gestión en tiempo real y optimización del proceso productivo. La producción inteligente cubre sistemas de gestión empresarial como el diseño y simulación digital de productos, diseño de procesos y planificación de fábricas, equipos inteligentes subyacentes, unidades de fabricación, líneas de producción automatizadas, sistemas de ejecución de fabricación, automatización y gestión de logística, etc.
3. El servicio inteligente recopila datos de funcionamiento del dispositivo y los carga en el centro de datos empresarial (nube empresarial). El software del sistema monitorea y controla los equipos en línea en tiempo real y realiza el mantenimiento del equipo por adelantado después del análisis de los datos. Por ejemplo, Vestas instala sensores, memoria, procesadores y sistemas SCADA en las góndolas, bujes, palas, torres y cajas de control terrestres de las turbinas eólicas para lograr un seguimiento en tiempo real de las operaciones de las turbinas eólicas. Las turbinas eólicas tienen microcontroladores incorporados que pueden controlar el ángulo de las aspas del ventilador durante cada rotación para maximizar la captura de energía eólica y controlar cada turbina para maximizar la eficiencia energética al tiempo que reduce el impacto en las turbinas adyacentes. Vestas procesa datos en tiempo real para predecir posibles fallas de los componentes del ventilador y reducir la posible inestabilidad del ventilador, y utiliza diferentes herramientas para optimizar estos datos y optimizar el rendimiento del ventilador.
(4) Desarrollo funcional El núcleo de la fabricación inteligente es mejorar la eficiencia de la producción empresarial y ampliar el espacio de valor agregado empresarial, lo que se refleja principalmente en los siguientes aspectos: Primero, acortar el ciclo de desarrollo del producto. A través de la fabricación inteligente, se puede acortar el tiempo desde la I+D hasta el lanzamiento y desde el pedido hasta la entrega. A través de la monitorización remota y el mantenimiento predictivo, se reducen los elevados tiempos de inactividad de máquinas e instalaciones, y también se reducen continuamente los tiempos de interrupción de la producción.
El segundo es mejorar la flexibilidad de la producción. La fabricación inteligente abre la puerta a la personalización masiva e incluso a la producción personalizada en pequeños lotes mediante la adopción de la digitalización, la interconexión y la planificación de procesos virtuales.
El tercero es crear nuevo valor. A través del desarrollo de la fabricación inteligente, las empresas realizarán la transformación de la tradicional "centrada en el producto" a la "centrada en el servicio integrado", con soluciones y sistemas como núcleo, y utilizarán los servicios durante todo el ciclo de vida del producto para lograr un nuevo valor.
2. Arquitectura del sistema de fabricación inteligente extranjero Desde que Estados Unidos propuso el concepto de fabricación inteligente en la década de 1980, ha recibido gran atención y atención por parte de muchos países, que han incluido la fabricación inteligente como un plan nacional y enérgicamente. lo desarrolló. En la actualidad, la estrategia de "Industria 4.0" de Alemania y la estrategia de Internet industrial de Estados Unidos tienen una gran influencia en el mundo.