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融合PLM与FA技术 工业4.0描绘未来制造蓝图

  德国正在推进产官学一体的高度技术战略Industry4.0(工业4.0,德语:Industrie4.0)。工业4.0其理念是工厂要解决全球面临的问题。高唱第四次工业革命的工业4.0究竟包括哪些内容?在工业4.0的作用下,工厂将发生怎样的变化?笔者采访了参与工业4.0标准制定的德国西门子工业解决方案集团高级技术与标准部门副总裁DieterWegener。

  请介绍一下工业4.0概念诞生的过程。德国的工业界和政府为何要推行工业4.0?

  Wegenar:工业4.0是德国政府推进的高科技战略(High-TechStrategy)之一。德国政府制定高科技战略,是为了使德国在解决世界面临的诸多课题时拥有主导权。如果高科技战略能够拓展科学和研究的范围,进而带来高端技术,应该会给德国带来繁荣和就业机会。

德国西门子副总裁Dieter Wegener

  高科技战略始于2006年8月。最初的定位,是集德国所有政府机构之力,整合不同领域的多项研究和创新活动的国家计划。现在的高科技战略2020(High-TechStrategy2020)已经横跨气候/能源、健康/营养、交通工具、安全、交流五个领域。把焦点对准了在未来10~15年内有望实现技术发展的项目。除此之外,德国政府还制定了孕育创新的战略及其相关计划。

  从工业4.0的整体概念来看,利用物联网(IoT)和互联网服务改革生产流程只是其中一个方面。作为技术领袖,德国在借助工业4.0提高竞争力方面也将处于优势地位。

  工业4.0描绘了未来的制造业蓝图

  工业4.0将会使现有工厂发生怎样的变化?

  Wegenar:在制造业领域,我们的客户主要面对的课题有三个:生产效率、速度与灵活性。生产效率不单单是指员工的生产效率,速度也不是指在短时间内制造出单元。企业要求的是多长时间可投放市场(Time-to-market),是应对客户多样化需求的灵活性。这代表的是按需生产(ProductiononDemand),也就是实时的生产计划。当这些重大课题可用工业4.0来解决时,制造的形态或许将发生翻天覆地的改变。

  工业4.0展示了未来制造业技术的根本:产品开发、生产、服务的现场可通过软件和网络交流。不再是依几个月或者几年前的计划,而是依最新情况灵活调整生产的工艺。产品与生产设备之间实时交换信息和指示,以优化生产流程。从而制造出满足各方面条件的产品。从整条价值链的角度出发,推进这样的自动控制和优化,应该有助于实现集成化生产设备的自组织。

先进制造技术

  未来的制造业是基于数字技术的,尤其是工业软件估计将成为原动力。现在展望未来的制造业,大多会谈到IoT的概念。但我们认为,今后,众多领域的专家团和委员会在全球范围内共享信息、开展讨论将会是不可或缺的。未来的制造业应该不会为特定概念所左右。工业4.0虽然(和IoT一样)也是打造未来制造业技术基础的一个概念,但我认为,这个概念为世界所接受,并真正运用于制造业现场要在2030年左右。

  融合PLM工具与FA技术

  工业4.0的活动涉及生产技术、IT等广泛领域。企业要如何推行如此复杂的活动?推行工业4.0的关键人物是哪些?

  Wegenar:这在工业4.0的推行上可以说是最大的问题之一。情况瞬息万变的工厂与经营高管所在的办公室必须实现信息互通。一个可行的办法,是建立包含产品设计、生产设备设计、生产、服务在内,涵盖整条价值链的完善数字信息基础。在这样的基础之下,所有经营高管要参与其中,为实现高度灵活的制造业提供协助。

  我们拥有构建这种数字信息基础需要的众多硬软件搭配。借此可以融合真实和虚拟世界,对价值链进行优化。通过为产品开发到生产的全过程赋予智能,可以提高生产效率、速度和灵活性。

  举例来说,在产品开发方面,PLM(ProductLifecycleManagement)、虚拟试制、试验、优化等软件已经齐备。在生产计划方面,通过对整座工厂和各台设备进行运行模拟,可以节约时间、资源和能源成本等。这样的模拟能够通过PLM工具和FA技术的融合实现。在生产和服务方面,也可以提供最佳的解决方案。

  整合真实与虚拟

  请问实现工业4.0概念的课题和解决措施有哪些?

  Wegenar:为了实现工业4.0,必须要做的事情很多。工业4.0不会一蹴而就,只是一个蓝图,是应该前进的方向。对我们来说,把工业4.0作为目标本身就称得上是一种改革。至于是否成功,那就等30年后,让我们后代去评判。

  我们描绘的策略是两个整合。一是产品开发与产品生命周期的整合,二是真实与虚拟的整合。

  除此之外,标准化也是成功必不可少的要素之一。作为向客户提供附加值的手段,我们除了发展自动化、进一步开发技术,还在积极确保技术的兼容性。这意味着当我们把不同系统供应商的技术合并到一起的时候,这些技术都能正常发挥作用。

  我们的产品,例如网络管理系统SINEMAServer、可编程显示器SIMATICHMI等采用了(作为测量和控制系统的标准接口得到了广泛普及)OPC(OLEforProcessControl)。我们从初期就开始参与(OPC的最新标准)OPC-UA正是出于这一原因,因为行动快,我们已经先于其他公司,推出了的得到认证的产品。

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