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智能算法精益生产(智能算法精益生产方案)

2023-11-17 24452 0 评论 工作日常


  

本文目录

  

  1. 为什么谈智能制造
  2. 什么是智能制造
  3. 到底什么是智能制造呢

一、为什么谈智能制造

1、为什么智能制造会成为各个制造大国共同的关注重点呢?

  

2、因为随着制造业自动化程度的不断提高,产能日益过剩,企业之间的竞争由原来的产品增量转移到价值增量上,而价值增量不仅仅是关注效率、成本等传统经济学概念上的效益,更多的需要拉宽拉长产品的价值,例如:通过对销售产品提供后续的增值服务来增加单品的价值,通过定制化来改变产品形态从而服务于更多客户的特定需求等。

  

3、所以评价智能制造对制造业的价值,不能再以传统的效率作为依据,智能制造的本质是把当今科技发展的成果,软件、嵌入系统、传感器网络、物联网、智能算法等纳入到制造业中应用,实现客观世界的物理实体与数字世界的虚拟/逻辑实体的融合。

  

4、对于制造业来说,最终实现如下图所示的虚实映射系统:

  

5、当然,智能制造还包括企业内部自动物流配送系统等,这些是作为更宽泛层面的CPS出现的。实际上,从上面图中可以发现,智能制造跟精益生产存在密不可分的关系。

  

6、精益生产是精益管理在生产过程的具体应用,包括JIT、TOC、ANDON(安灯)、看板等工具,在传统生产过程中,精益生产理论及工具是独立的一套系统,但是在智能制造环境中精益生产会融入到智能制造系统中去,甚至精益生产成为智能制造的部分理论基础。所以很多人认为没有导入精益生产的智能制造就是忽悠。

  

7、首先,从精益生产与智能生产的本质来看,精益生产的本质是消除生产过程中非增值的活动,而智能制造是使增值活动柔性化、智能化,所以精益生产和智能制造的关系首先是相互融合;

  

8、其次,智能制造为精益生产提供了前所未有的便利性;传统的精益生产的工具,ANDON(安灯),看板,PTL等都可以在智能制造的IT基础上完美实现,甚至某些精益生产的工具本身就是智能制造的一部分,例如:PTL(灯光指示拣选系统,Pick to light或称电子标签拣货系统)系统可以由立体仓库替代,ANDON(安灯)系统可以由AGV(自动导引运输车)实现,所以精益生产与智能制造之间也是相互补充关系;

  

9、最后,在精益生产与智能制造的融合系统中,智能制造的实现除了技术上应用ICT(信息、通信和技术)之外,能够承载精益管理的理念是决定智能制造质量的重要依据;所以精益生产与智能制造也是上层建筑与物质基础的关系;

  

10、那么智能制造如何承载精益理念呢?

  

11、前面解释了智能制造的核心是CPS(信息物理系统),一个智能制造系统一定是完全数字化的制造系统,有了数字化、软件化的制造系统,那么软件的智能(或者说软件的设计思想)需要什么理论支撑呢?智能制造的理论基础不能说全部,但是很大一部分就是精益思想。同时精益思想在智能制造的物理基础之上会变的更容易推广,更容易落地,因为智能制造给予精益思想一个物化的基础,我们可以把精益思想在智能制造软件中物化为策略。

  

12、上图中的调度策略的算法理论基础就是精益生产,包括JIT、TOC(瓶颈理论)等。

  

13、通过智能制造的物理平台,使得精益生产更容易推广,更容易让企业接受,所以可以说,不谈精益生产的智能制造基本处于没有入门的阶段!

  

14、我们一般建议客户进行生产系统再造分三步走,分别如下:

  

15、可视化实现目标是实现制造过程的人、机、物、料、法、环的集成;通过使用RFID(射频识别是一种非接触式的自动识别技术)等标识系统标识各种生产元素,能够把生产过程数字化,能够让生产工艺跟随产品在生产流程中移动;效果如下图(3D显示整个生产过程信息),这些信息基础也是精益生产管理的技术与素材。

  

16、精益化实现目标是实现微调度、微排产功能,通过对可视化数据的分析,实施不同的调度策略和算法实现生产平衡、生产同步,满足所有生产聚焦于创造价值的在制品;完成高效、高质量的制造管控。

  

17、智能化实现目标是集成AGV(自动导引运输车)、立体仓库等跟制造相关的生产元素,对参与生产的所有元素进行自动调度,同时对制造过程进行风险预估,客户质量反馈的回归分析等智能软件算法进行对产品整体分析与挖掘,希望诸位特别留意精益化实现中的微调度,微排产的概念。在智能制造基础之上的精益管理力度更加细致,可操作性更加灵活。

  

二、什么是智能制造

1、智能制造源于人工智能的研究。一般认为智能是知识和智力的总和,前者是智能的基础,后者是指获取和运用知识求解的能力。

  

2、智能制造是指在生产过程中,将智能装备通过通信技术有机连接起来,实现生产过程自动化,

  

3、并通过各类感知技术收集生产过程中的各种数据,通过工业以太网等通信手段,上传至工业服务器,在工业软件系统的管理下进行数据处理分析。

  

4、并与企业资源管理软件相结合,提供最优化的生产方案或者定制化生产,最终实现智能化生产。

  

三、到底什么是智能制造呢

广义而论,智能制造是一个大概念,是先进信息技术与先进制造技术的深度融合,贯穿于产品设计、制造、服务等全生命周期的各个环节及相应系统的优化集成,旨在不断提升企业的产品质量、效益、服务水平,减少资源消耗,推动制造业创新、绿色、协调、开放、共享发展。

  

数十年来,智能制造在实践演化中形成了许多不同的相关范式,包括精益生产、柔性制造、并行工程、敏捷制造、数字化制造、计算机集成制造、网络化制造、云制造、智能化制造等,在指导制造业技术升级中发挥了积极作用。但同时,众多的范式不利于形成统一的智能制造技术路线,给企业在推进智能升级的实践中造成了许多困扰。面对智能制造不断涌现的新技术、新理念、新模式,有必要归纳总结提炼出基本范式。

  

智能制造的发展伴随着信息化的进步。全球信息化发展可分为三个阶段:从20世纪中叶到90年代中期,信息化表现为以计算、通信和控制应用为主要特征的数字化阶段;从20世纪90年代中期开始,互联网大规模普及应用,信息化进入了以万物互联为主要特征的网络化阶段;当前,在大数据、云计算、移动互联网、工业互联网集群突破、融合应用的基础上,人工智能实现战略性突破,信息化进入了以新一代人工智能技术为主要特征的智能化阶段。

  

综合智能制造相关范式,结合信息化与制造业在不同阶段的融合特征,可以总结、归纳和提升出三个智能制造的基本范式(图1),也就是:数字化制造、数字化网络化制造、数字化网络化智能化制造——新一代智能制造。

  

数字化制造是智能制造的第一个基本范式,也可称为第一代智能制造。

  

智能制造的概念最早出现于20世纪80年代,但是由于当时应用的第一代人工智能技术还难以解决工程实践问题,因而那一代智能制造主体上是数字化制造。

  

20世纪下半叶以来,随着制造业对于技术进步的强烈需求,以数字化为主要形式的信息技术广泛应用于制造业,推动制造业发生革命性变化。数字化制造是在数字化技术和制造技术融合的背景下,通过对产品信息、工艺信息和资源信息进行数字化描述、分析、决策和控制,快速生产出满足用户要求的产品。

智能算法精益生产(智能算法精益生产方案)

  

数字化制造的主要特征表现为:第一,数字技术在产品中得到普遍应用,形成“数字一代”创新产品;第二,广泛应用数字化设计、建模仿真、数字化装备、信息化管理;第三,实现生产过程的集成优化。

  

需要说明的是,数字化制造是智能制造的基础,其内涵不断发展,贯穿于智能制造的三个基本范式和全部发展历程。这里定义的数字化制造是作为第一种基本范式的数字化制造,是一种相对狭义的定位。国际上也有若干关于数字化制造的比较广义的定义和理论。

  

数字化网络化制造是智能制造的第二种基本范式,也可称为“互联网+制造”,或第二代智能制造。

  

20世纪末互联网技术开始广泛应用,“互联网+”不断推进互联网和制造业融合发展,网络将人、流程、数据和事物连接起来,通过企业内、企业间的协同和各种社会资源的共享与集成,重塑制造业的价值链,推动制造业从数字化制造向数字化网络化制造转变。

  

数字化网络化制造主要特征表现为:第一,在产品方面,数字技术、网络技术得到普遍应用,产品实现网络连接,设计、研发实现协同与共享;第二,在制造方面,实现横向集成、纵向集成和端到端集成,打通整个制造系统的数据流、信息流;第三,在服务方面,企业与用户通过网络平台实现连接和交互,企业生产开始从以产品为中心向以用户为中心转型。

  

德国“工业4.0战略计划”报告和美国GE公司“工业互联网”报告完整地阐述了数字化网络化制造范式,精辟地提出了实现数字化网络化制造的技术路线。

  

(三)新一代智能制造——数字化网络化智能化制造

  

数字化网络化智能化制造是智能制造的第三种基本范范式,也可称为新一代智能制造。

  

近年来,在经济社会发展的强烈需求以及互联网的普及、云计算和大数据的涌现、物联网的发展等信息环境急速变化的共同驱动下,大数据智能、人机混合增强智能、群体智能、跨媒体智能等新一代人工智能技术加速发展,实现了战略性突破。新一代人工智能技术与先进制造技术深度融合,形成新一代智能制造——数字化网络化智能化制造。新一代智能制造将重塑设计、制造、服务等产品全生命周期的各环节及其集成,催生新技术、新产品、新业态、新模式,深刻影响和改变人类的生产结构、生产方式乃至生活方式和思维模式,实现社会生产力的整体跃升。新一代智能制造将给制造业带来革命性的变化,将成为制造业未来发展的核心驱动力。

  

智能制造的三个基本范式体现了智能制造发展的内在规律:一方面,三个基本范式次第展开,各有自身阶段的特点和重点解决的问题,体现着先进信息技术与先进制造技术融合发展的阶段性特征;另一方面,三个基本范式在技术上并不是绝然分离的,而是相互交织、迭代升级,体现着智能制造发展的融合性特征。对中国等新兴工业国家而言,应发挥后发优势,采取三个基本范式“并行推进、融合发展”的技术路线。

  

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