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基础知识

两化深度融合的前沿技术
信息来源:e制造 上传日期:2015-05-07 点击率:3451次

 

      当前,数据中心、SOA、云计算、SAAS、移动互联网等一系列信息技术的发展与应用,给制造业信息化技术注入了新技术内涵,形成了“新一代集成协同技术、制造服务技术、云制造技术、制造物联技术、3D打印制造技术”等新的技术发展方向,为加速推动我国制造业向服务型制造、智能制造、绿色制造等高端制造转型升级,促进信息化与工业化深度融合提供了强大的动力和可靠保障。 

新一代集成与协同技术

      新一代集成协同技术基于广域网、移动互联网、泛在网而产生的,以SOA、ESB等技术为重要支撑,是一种全新的集成标准和集成架构,能够大幅提升信息系统集成运行的广度和深度。

      波音公司在研制787巨型客机时,成功地运用这项技术,通过全球化生产网络,实现了跨135个地区、180个供应商的协同工作。供应商将组装好的局部装配件交付给波音进行最后总装。这样可以使得总装更加精益简单和减少库存。总装时间降低了3/4,只要3天就可以完成。无独有偶,美国战斗机制造商洛@马公司利用集成数字化环境,全程支撑起联合攻击机F—35项目的设计、制造与维修服务。

      随着企业信息化从以系统构建为主的建设阶段向以数据资源利用的应用阶段过渡,企业信息化进入以数据资源利用阶段,数据仓库、数据中心、信息资源规划、商业智能、综合决策等信息技术成为集成应用的关键技术。采用SOA由松耦合驱动的服务化架构,企业可以提升业务系统架构的灵活性,轻松实现服务重用与组合,为解决信息孤岛提供简化、标准化方式。

 

制造服务技术

      制造服务技术支撑企业向服务化、专业化和价值链高端转型。如发动机制造厂商由过去卖产品到卖服务,过去是几年卖一种产品,现在则是每时每刻都在销售小时服务,这些都使制造业的业态和产品管理状态以及价值的联系产生了极大变化。美国GE公司不仅生产和销售飞机引擎,还配备先进的诊断系统,建立了完善的后勤保障系统和快捷的维修体系,通过诊断系统可以及时发现与飞机引擎相关的问题。维修人员可以在飞机到达以前准备好所需的零部件,确保飞机引擎能在飞行过程中正常运行。现在传统制造仅占GE产值总量的30%左右,70%的业务是由与其主业密切关联的“技术+管理+服务”构成。

      制造服务技术可以让传统制造业务向服务领域扩展,从而将工程、制造和服务紧密融合起来,整合了技术、人才和管理资源,并将科研、生产、营销和售后服务衔接起来,向“微笑曲线”的两端延伸,提高产业的附加值。它还有助于企业向客户提供整体解决方案、应用维护和租赁共享等服务。

 

云制造技术

      云制造是云计算和物联网等技术与我国制造业发展需求相结合所催生的先进制造新模式,作为服务型制造的一种崭新的业务形态,通过提供主动、全方位的制造资源和制造能力服务,将支撑我国制造企业破解发展困局,实现升级转型。

      云制造可以盘活大量制造资源。中国是世界上制造资源量最大、制造设备最多的国家,之所以还不是制造强国,关键因素就是制造资源没有得到充分利用。目前中国的顶尖数控机床生产线,包括汽车行业各种机床制造规模已达世界最大,但是没有得到有效集约化、有效使用,这是当前制造业的发展障碍。制造业存在大量制造资源、设计资源、生产资源、商务资源、服务资源,如何盘活这些资源,把这些资源积聚起来,形成全方位的、主动的、敏捷的制造资源和服务能力,是当前制造业面临的主要挑战,而云计算技术的出现则为解决制造业资源利用率不高的问题打开了大门。

      作为服务型制造的一种崭新的业务形态,通过提供主动、全方位的制造资源和制造能力服务,将支撑我国制造企业破解发展困局,实现升级转型。将云计算、物联网理念应用到制造过程、产品设计、管理应用服务中,不论生产过程还是使用过程都能通过物联技术形成一条信息产品生命周期管理信息链,来为产品的生产、使用、服务提供更强有力的技术服务。

      国内成千上万的中小企业更适合在云平台上获取制造资源、设计资源、生产资源、服务资源,如果能够使千千万万的中小企业接入云制造的一个平台上,就可以大大盘活制造资源和能力,对走向世界制造业强国甚至世界最大经济体具有明显的促进作用。

 

制造物联技术

      制造物联技术是以RFD、嵌入式系统、无线传感网、全球定位系统等为核心的综合性技术系统,能够实现物品与互联网的连接与通信,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。其中,RFID、无线传感网、嵌入式系统等是制造物联技术的关键技术。制造物联技术的发展,为实现产品之间互联、装备互联、智能制造、智能物流等提供了技术基础。

制造物联技术领域日益呈现以下几个特点:

      首先,装备产品的数字化、网络他、智能化发展趋势越来越明显,为实现物联奠定了基础。传感器、嵌入式软件系统、Can总线、移动通讯、车载终端等技术与装备产品的融合,使得装备向数字化、网络化、智能化方向发展,提升产品产品档次、技术含量和附加价值。而物联技术快速发展和应用,使自身占装备价值逐步上升,在现代高档汽车中,物联设备占汽车整个电子设备系统的30%~40%。如VOLVOS80汽车上,就有18个嵌入式控制模块+CAH总线网。同时在先进装备领域,它也发挥着重要作用。北车集团418km/h动车组广泛应用嵌入式技术和RFID技求,实现制造过程智能化和列车运营的控制.监测与诊断。

      其次,先进的制造物联技术促进了生产制造过程的自动化与精益化。利用RFID、现场控制等技术增强生产制造过程的自动化和智能监控能力,提升生产制造过程的精益生产和精细管控能力。在制造端,宝马公司利用嵌入式技术实现汽车车身控制系统智能化;利用RFID技求实现车辆喷涂、装配过程的定制化和准时化。而在管理端,Motorola采用自动识别、工业现场总线等技术取代手工数据采集,对进料、QC、人员、出货全面管理,提高了现场自动化、智能化管控能力。

      再次,制造物联技术能够促进了制造业的竞争格局从以产品为中心向以服务为中心的转变。今天,国内产品制造与销售进入微利时代,通过增强产品智能化、网络化、数字化程度,拓展产品服务范围,成为制造企业的重要转型战略。徐工集团采用M2M技求,实现工程机械群自动组同.信息采集、协同作业;制造物联技术实现远程诊断,故障诊断与预测;基于物联技术,提升机械智能化程度,为从制造向创造转型提供了基础。

      最后,制造物联正在向全生命周期有效管理拓展。综合运用多种信息技术在汽车设计、零部件生产、装配、物流 运输、销售、维修保养以及回收(召回)再制造等全生命周期过程,提高产品生命周期管控能力。如,美国亚特兰大有奔驰经销商通过RFID的实时定位系统(RTLS),大太节省了经销商管理600多辆汽车时间,方便顾客和销售人员迅速找到所需车辆。而意大利的知名汽车企业菲亚特公司采用适用于汽车零部件的RFID测试系统,采集带有RFID标签的零部件信息,以帮助汽车零部件回收。

 

3D打印技术

      现在的3D打印技术比过去有了长足进步,已经可以适用于内部结构复杂的产品制造领域。它能制造出传统工艺无法加工的零部件,极大增加了工艺实现能力:3D打印突破了结构几何约束,能够制造出传统方法无法加工的非常规结构特征,这种工艺能力对于实现零部件轻量化、优化性能有极其重要的意义。

      在与传统工艺配合方面,它能够应用的领域也比过去开阔了。它能与传统工艺结合,极大优化和提升工艺能力。3D打印制造技术能够与传统的铸造、金属冷喷涂、硅胶模、机加等工艺相结合,极大提升了工艺能力,降低制造成本和缩短制造周期。玉柴公司利用3D打印与铸造相结合的工艺,在7天内整体铸造出了6缸发动机缸盖。又可以改变传统的工艺方法,缩短工艺流程,节约工艺资源,使整体制造周期短,成本制造。3D打印所需模具、工装、卡具、刀具等工艺资源少(甚至不需要),极大缩短了加工准备周期,降低了工艺成本。如我国正在自行研制的大型客户C919的主挡风框,就使用了3D激光打印技术,改变了传统需要铸锭、制坯、制模、模锻、机加等工艺过程,大幅度减少了工艺资源,材料利用率从原来的10%左右提高到90%。

      3D打印制造还能与电子制造技术交叉融合,形成全印制电子制造技术.可以广泛应用于有机发光二极管、薄膜太阳能电池、无芯片RFID标签、柔性显示器等产品的打印制造过程中。

      除此之外,这项技术还在生物医药领域有着广阔的应用空间。

 

工业大数据

      CAD/CAE/CAM,PDM/M E S/ERP/CRM/SCM,等一系列软件的广泛应用,结合新兴的嵌入式、传感器、RFID、移动互联网、多媒体等技术在制造业中的应用,形成了制造业领域的大数据,支持制造企业向智能制造、服务型制造和绿色制造转变,为实现从制造大国向创新大国转变提供了良好的契机。

      在美国,制造行业就拥有比美国政府还多一倍的数据,此外,新闻业、银行业、医疗业、投资业、零售业都拥有可以和美国政府相提并论的海量数据。随着信息技术的普及和进步,新的支流还在不断产生,各个支流流动、交汇和整合的速度,还在继续加快。

 

      信息化浪潮席卷全球,信息化与工业化的融合发展,使得工业化呈现出数字化、智能化、网络化的特点,也给我国走新型工业化道路,建立现代产业体系,促进工业转型升级提供了历史性机遇。顺应两化融合发展的大趋势,应充分利用两化深度融合前沿技术的支撑作用,优化产业结构,建立工业发展新模式,显著提升产业的整体能力。(文/中国航天科技集团公司 杨海成)

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