十二五規劃提出發展先進裝備制造業提升自動化水平,第三次工業革命在中國吹起了號角,工業機器人,3D打印,數字化無人工廠,無人機物流自動化等成為了本年度行業里的熱門關鍵詞。
12月14日嫦娥三號在月球虹灣地區成功實施軟著陸,中國成為世界上除美蘇以外第三個實現月面軟著陸的國家,中國航天測控技術的發展速度讓海外各國感到震驚,如此同時,中國工業自動化行業的2013年也將畫上一個完滿的句號。回顧這一年里,工業自動化企業默默努力為中國制造業轉型升級提供最先進技術服務,從廣州國際工業自動化技術展到深圳華南自動化展再到上海國際工博會的火爆現場,體現了中國自動化行業事業欣欣向榮的發展著。
隨著國家十二五政策的落地,2013年中國工業自動化迎來的巨大的市場機遇,無論7000億的高鐵建設還是高效電機補貼等對于自動化行業來說都是巨大的蛋糕,十二五規劃提出發展先進裝備制造業提升自動化水平,第三次工業革命在中國吹起了號角,工業機器人智能制造,3D打印,數字化無人工廠,無人機物流自動化等成為了本年度行業里的熱門關鍵詞,以下羅列了2013年中國工業自動化最熱門的十大關鍵詞。
1、數字化工廠
數字化工廠是指在計算機虛擬環境中,對整個生產過程進行仿真、評估和優化,并進一步擴展到整個產品生命周期的新型生產組織方式。是現代數字制造技術與計算機仿真技術相結合的產物,同時具有其鮮明的特征。依托于信息化平臺的透明的數據管理,無異于幫助制造企業實現了可視化生產,從而優化工藝、降低成本、提高產品質量,真正構建起數字化的透明工廠。
在當今激烈的市場競爭中,制造企業已經意識到他們正面臨著巨大的時間、成本、質量等壓力,“數字化工廠”技術則是企業迎接21世紀挑戰的有效手段。
早在,2011年,三一重裝斥資1.8億元在國內最大綜采成套裝備工業園內建設面積7.5萬平方米的數字化工廠(6號廠房)。目前集團已開展工藝規劃、裝配仿真、物流仿真、工廠仿真、機加仿真、機器人仿真、三維作業指導,完成了從工藝分析、規劃到發布全業務流程的數字化應用。
2月7日,蘭州石化召開了數字化工廠建設啟動大會,至此,蘭州石化的數字化工廠項目從可研論證轉入了實質性的建設軌道。同期國內的徐工液壓件公司也開始了數字化工廠技術研究,并在該公司電鍍車間工藝布局的改造項目中進行了大膽的嘗試,取得了良好的成效。
9月11日,西門子(中國)有限公司位于成都高新區的西門子工業自動化產品成都生產研發基地(SEWC)正式投產,SEWC實現了從產品設計到制造過程的高度數字化。成都工廠是繼德國安貝格、美國鳳凰城之后的全球第三個工業自動化產品研發中心,也是西門子在德國之外建立的首家“數字化企業”。
目前,大部分國內企業還沒有實現有效的計算機輔助治理機制,“數字化工廠”技術與系統作為新型的制造系統,緊承著虛擬樣機(VP)和虛擬制造(VM)的數字化輔助工程,提供了一個制造工藝信息平臺,能夠對整個制造過程進行設計規劃,模擬仿真和治理,并將制造信息及時地與相關部分、供應商共享,從而實現虛擬制造和并行工程,保障生產的順利進行。
2、第三次工業革命
如何走出危機實現經濟復蘇的全球性爭論當下正在導出一個突破性的歷史結論,全球需要進行一次新的工業革命。在《第三次工業革命》一書中,里夫金在可再生能源和互聯網技術相結合的意義上提出了一種對于“新經濟模式”的未來預測。
所謂“第三次工業革命”,主要是指上世紀70年代以來以信息和新能源技術創新引領并孕育的新一輪工業革命,不僅包括“制造業數字化革命”,而且包括“能源互聯網革命”,還將包括生物電子、新材料和納米等技術革命。
與前兩次比較,第三次工業革命有一個重大差別,就是用機器替代腦力勞動,并在更大程度上替代體力勞動。在過去30年里,信息技術革命日益向智能化邁進,機器人在制造業、農業、物流、服務和家務勞動等領域的廣泛使用,越來越把人們從體力勞動中解放出來。可以預見,隨著人工智能等科技革命發展,人類社會將走向智能化。
有專家認為,長期以來,我省制造業處于“大而不強”的境地,而借由3D打印技術的崛起,或許能在將來進行一次行業洗牌,倒逼企業走上轉型升級之路。“但是,沒有3D打印,我們的產業也要轉型升級。”一位業內人士認為,數字化制造技術的發展,更多的是讓我們警醒另外一個事實:我們缺少制造業所需的創意設計的土壤。
中國社科院工經所博士鄧洲表示,第三次工業革命對中國制造業發展造成的巨大沖擊主要是對傳統發展方式的沖擊,但數字化、智能化技術的廣泛使用,生產組織方式和產業發展模式的全面變革與中國制造業實現轉型升級的發展方向是基本一致的。中國制造業的轉型升級需要迎接第三次工業革命的挑戰,也從中獲得新的發展機遇。
《第三次工業革命》作者里夫金表示中國有領先的機遇,因為中國擁有便利的基礎設施和豐富的可再生能源資源。中國就是新能源領域的沙特阿拉伯,擁有世界上最豐富的太陽能、風能和其他新能源,但卻沒有為自身利用。里夫金預期,在未來25至30年間,中國完全有可能建立一個提高生產率、消除污染、發展可持續經濟的平臺。中國具有強烈的雄心和意愿引領世界進入新時代。里夫金強調,中國飛速發展的成果驚人,但中國必須確保有充分能力建立一種新的模式———21世紀的模式。
3、智能制造
智能制造是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統,通過人與智能機器的合作共事,去擴大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動。它把制造自動化的概念更新,擴展到柔性化、智能化和高度集成化。
勞動力成本的上升正在給中國制造業帶來前所未有的壓力,而以自動化為標志的智能制造無疑為中國制造業提供了一根救命稻草。
以機器人和高檔數控機床為代表的高端智能設備,是我國產業結構升級和人工替代的代表,智能制造將成為下一個投資熱點。人工智能、機器人和數字制造技術相結合,將會引起一場制造業的革命。
智能制造不僅能實現各種制造過程自動化、智能化,還具有高速、高精度等特征,帶動裝備制造業整體技術水平的提升,市場前景廣闊。
近年來,美國已經正式啟動高端制造計劃,積極在納米技術、高端電池、能源材料、生物制造、新一代微電子研發、高端機器人等領域加強攻關,以期保持美國在高端制造領域的研發領先、技術領先和制造領先。
中國制造要想快速、順利推動智能工業的發展,企業應該做到高瞻遠矚,對于新建企業,在規劃設計時要考慮工業機器人和智能化的應用。而對于老牌企業,也一定要想盡辦法,盡早進行智能化改造,早改造早受益。
根據《“十二五”國家戰略性新興產業發展規劃》給出的智能制造裝備產業發展路線圖,2015年,中國要實現重點領域制造過程智能化水平顯著提升;2020年,中國智能制造將形成一批具有國際競爭力的產業集聚區和企業集團。
4、3D打印
3D打印技術實際上是利用光固化和紙層疊等技術的快速成型裝置。它與普通打印工作原理基本相同,打印機內裝有液體或粉末等“打印材料”,與電腦連接后,通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來,最終把計算機上的藍圖變成實物。
專家表示,只要能在電腦里設計出三維模型,3D打印機就能幫你實現產品制造。這大大縮短新產品的開發周期,幫助中國企業從制造走向創造。目前,3D打印已應用到消費品、航空航天和醫學等領域。
今年,隨著3D打印概念股在資本市場上演火爆行情,這一產業逐漸吸引了人們關注的目光。一些企業則已經成功將概念產業化,維示泰克就是代表。該公司目前已實現3D打印機的整機生產和銷售。
3D打印將帶來制造業,尤其是裝備制造業革命性的變化已經得到了業內人士的廣泛認同。但是作為一項尚不成熟的技術,在其向制造業滲透的過程中還有諸多難題需要解決。
以3D打印技術為基礎的智能制造為我國追趕先發國家打開了一扇“機會窗口”。目前,各國3D打印產業基本處于同一起跑線,發達國家在3D打印產業有優勢,但我國的差距并不很大,為此,我國應當實施先發戰略,著力以3D打印引領智能制造,實現趕超。
全球3D打印行業從產值從0到10億花了20年的時間,從10億到20億花了5年時間。其中,工業級3D打印機從1993年到2011年總共只賣出了4.9萬臺,桌面級3D打印機在2011年一年就賣了2.3萬臺,在全球的桌面3D打印市場中,美國市場份額占了81.46%,中國現在占到22%。正是對產業市場前景普遍看好,不少企業蜂擁進入3D打印產業。
5、工業互聯
工業互聯網利用“云”的力量,通過內置傳感器和先進的軟件把機器連接起來,這樣研究人員就可以提取數據進行分析,并發現過去不曾做到的事情。在這個廣闊的實體世界里,機器、設備、團隊和網絡可以更深入地與數字世界的大數據和分析連接在一起,這正是工業互聯網革命的意義。
在這個互聯的世界里,機器都將具備智能分析、自我診斷和自我修復功能。他們或許可以為適當的人實時提供適當的信息。機器可以感知環境與交流,這樣就可以成為理想的輔助工具。借助這些機器,我們可以獲取知識,快速采取行動,節約金錢,提升效果。
“工業互聯網”是一個宏大的愿景,但又是一個簡單的概念:把機器聯入網絡,并利用產生的數據為企業服務。不同于阿里巴巴的大數據來自于對個人行為的監測,工業互聯網的數據來自安裝在機器上的傳感器。機器開動,傳感器走起。快了慢了,歪了斜了,一五一十地形成數據,傳到云端進行存儲、分析與決策。
通用電氣董事長伊梅爾特預計,在不久的未來,將出現一種開放的、遍布全球的高智能機器,可以為我們連接、溝通和協作。這個工業互聯網并不是由機器人管理的世界,而是整合世界上最好的技術,解決我們最大的挑戰。這是為了實現經濟和環境可持續的能源發展,實現絕癥的治愈,為接下來的百年偉業建設基礎設施和城市。
工業互聯網的應用能夠幫助中國的航空、電力、鐵路、醫療、石油天然氣等行業實現生產率提升達1%,在未來15年將有潛力讓這些行業節省成本約240億美元。
在中國,對能源和資源的優化將是工業互聯網最大的應用領域。此外,控制系統、傳感器、遠程監控等應用在中國也會大有用武之地,會催生出優秀的公司和行業,不僅會提高生產率,也會創造更多就業機會。
6、節能電機
節能電機是批采用新型電機設計、新工藝及新材料,通過降低電磁能、熱能和機械能的損耗,提高輸出效率的新型電機。與標準電機相比,使用高效電機的節能效果非常明顯,通常情況下效率可平均提高4%。
在全球降低能耗的背景下,高效節能電機成為全球電機產業發展的共識。美國、加拿大、墨西哥、巴西、澳大利亞和新西蘭等國家都相繼制定了電動機的能效標準與能效標識制度,明確了電機節能與效率提高的時間表、執行方式與實施范圍。
我國工業生產中能源浪費嚴重,其中電機耗電占我國總用電量的64%,根據國內電機應用種類分析,大多數還是以普通電機為主,以高效電機為代表的節能產品市場上升空間巨大。但高效電機推廣上市多年,卻并未完全融入到市場當中,目前高效電機所占的比重仍很低。據工信部統計,目前國內在用電機中高效電機占比僅為5%左右。
工信部于2013年6月份公布了電機能效提升計劃(2013-2015年),推動高效電機開發和推廣應用,促進電機產業升級,全面提高電機能效水平,讓高效電機行業迎來新拐點。
據測算,“十二五”期間電機系統節能每年創造的市場效益可達近500億元。上市公司中,江特電機、大洋電機、方正電機、臥龍電氣、東方電氣、上海電氣等電機制造公司或將從中受益。
7、工業4.0
工業4.0(Industrie4.0)是德國政府《高技術戰略2020》確定的十大未來項目之一,并已上升為國家戰略,旨在支持工業領域新一代革命性技術的研發與創新。
“工業4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉變,目標是建立一個高度靈活的個性化和數字化的產品與服務的生產模式。目前,工業自動化技術正在向智能化、網絡化和集成化方向發展——新的工業4.0時代已然到了!
工業4.0是工業生產的一種全新思路,以前人們必須在生產前制定好生產程序,改變一個生產任務十分耗時費力。在新的系統中,產品的組件直接與生產系統溝通,發出接下來所需生產過程的指令。4.0時代的工業將改變整個生產技術的使用,整個系統將更加智能,聯網更加緊密,不同組件之間可以相互溝通,工作更快、作出反應更加迅速。
在工廠4.0里,機器、裝置、工件及其它元件將能實時交換數據及信息。這代表了從呆板的集中式工廠控制系統到分散式智能工廠控制系統的轉變。
隨著工業4.0時代的到來,許多沿用多年,占據主導地位的工業自動化技術,正面臨的淘汰,面臨的更新換代的命運,而一批以前認為是高端的工業自動化技術,也隨著新時代的到來,快速的走入到了實際的應用中去,成為新時代的寵兒。
未來,“工業4.0”將首先從兩個方向展開,一是“智能工廠”,重點研究智能化生產系統及過程,以及網絡化分布式生產設施的實現;二是“智能生產”,主要涉及整個企業的生產物流管理、人機互動以及3D技術在工業生產過程中的應用等。
8、物流自動化-無人機快遞
物流自動化是指在一定的時間和空間里,將輸送工具、工業機器人、倉儲設施、及通信聯系等高性能有關設備,利用計算機網絡控制系統相互制約,構成有機的具有特定功能的整體系統。系統由無人引導小車、高速堆垛機、工業機器人、輸送機械系統、計算機仿真聯調中心監控系統組成。
近年來,自動化立體倉庫在我國得到了迅速發展,已在煙草、醫藥、機器制造、電器制造、航空港、輕工、商業、軍需等眾多行業領域得到普遍應用,作為現代物流系統最重要的組成部分,有著廣闊的市場前景。
業內專家表示,“十二五”規劃中物流領域重大技術支撐體系的構建應在低碳物流技術、物流標準化、物聯網技術等方面予以重點發展,并應著手建立一個全國性的物流技術裝備測試基地,以為物流業的發展更好服務。
亞馬遜CEO透露,亞馬遜計劃今后用遙控無人機運送小型包裹,大大加快送貨速度。亞馬遜網站上的一段視頻顯示,遙控無人機從亞馬遜庫房吊起一個黃色小桶,嗡嗡地飛上天空,此時,距客戶下單只有30分鐘。貝索斯說,亞馬遜正測試小型無人駕駛飛行設備,可能在4年到5年內用無人機送貨。
亞馬遜研究無人飛行器的消息引發熱烈反響,隨后又有報道稱,UPS也在秘密操練無人投遞技術。德國郵政集團快遞事業(DeutschePostDHL)9日首度試飛無人配送直升機,日本7-Eleven公司則計劃推出電動自行車宅配服務,頗有與日前宣布無人機計劃的亞馬遜互別苗頭的意味。
當前,物聯網、云計算、移動互聯網等新一代信息技術的蓬勃發展,正推動著中國智慧物流的變革。可以說,智慧物流將是信息化物流的下一站。
9、嫦娥三號
嫦娥三號衛星是中國國家航天局嫦娥工程第二階段的登月探測器,嫦娥三號由著陸器和巡視探測器組成,進行首次月球軟著陸和自動巡視勘察,獲取月球內部的物質成分并進行分析,將一期工程的“表面探測”引申至內部探測。
12月14號,嫦娥三號將結束繞月環飛,嫦娥三號探測器將從距月面15千米的近月點以拋物線的路線開始動力下降成功軟著陸。
我國在航天事業所前進的每一步都伴隨著我國在自動化領域的進步,嫦娥三號在月球表面的成功軟著陸更是自動化技術的完美結合。
嫦娥三號探測器上一共有29臺發動機,其中,“7500牛變推力發動機”直接決定著嫦娥三號奔月與落月的成敗,且沒有備份。月球表面沒有空氣,無法使用降落傘等空氣摩擦產生阻力的方式對探測器進行減速。因此減速的實現只能依靠變推力發動機。
據悉,本次采用最新的飛控系統對原來的系統進行可升級和完善,增加了操作提醒功能。這個新功能既能通報即將開始的飛控操作,又能提供精確的倒計時,給調度指揮人員帶來了很大的方便。
同時,月球車是我國最高智能機器人,集中了機器人的很多優勢。月球車能完全自主導航,在月亮上可以根據照相機拍到的四周情況,自己決定該走哪條路、怎么走;可以自主避障,前面有大石頭擋住了,過不去了,知道怎么避開這個障礙;還可以自動上坡下坡,能夠走它就走,走不過去就繞著走,它挺聰明的。
10、無人工廠
無人工廠又叫自動化工廠、全自動化工廠,是指全部生產活動由電子計算機進行控制,生產第一線配有機器人而無需配備工人的工廠。
未來工廠在制造環節的人力投入將越來越少,“無人工廠”里安裝有各種能夠自動調換的加工工具。從加工部件到裝配以至最后一道成品檢查,都可在無人的情況下自動完成。這個成功必將進一步加快整個制造業的“工廠自動化”進程。無人工廠能把人完全解放出來,而且能使生產率提高一二十倍。無人工廠是未來制造業工廠的一種發展方向。
最近,包括美國、日本在內的發達國家通過高性能機器人、立體印刷技術、網絡設計等,相繼推出了很多沒有中國參與也可低成本生產的技術。
隨著第三次工業革命的推進,制造業將演變為不是產生就業需求的產業。首當其沖是電子產業,進而也會波及汽車工廠。“無人化工廠”,并不是說雇用員工完全會變為零。但是據統計,汽車生產方面每個從業人員的生產數量已經變為10年前的2~3倍。
與去年相比,順德智能制造的產業鏈條正在不斷延伸,企業開始從單個工業機器人展示走向技術合作,聯合提供“無人工廠”解決方案,為傳統制造升級提供全鏈條服務。
目前,順德多家傳統制造企業開始轉型進軍機器人制造領域,部分產品已經在順德及周邊工廠應用。部分企業老板樂觀估計,如果進展順利,未來3到5年內,順德就可以出現一批“無人工廠”。