自動化真不等于智能制造!
應該是已經(jīng)很長一段時間了,提起智能制造,人們就會說起自動化,自動化生產(chǎn)單元/自動化生產(chǎn)線/無人車間/黑燈生產(chǎn)以及所謂的“機器換人”等,似乎不這么說和干好像就不是搞智能制造似的。
但這種理解顯然是一種以偏概全的說法。但也許這是結合中國人典型做事習慣的一種做事的策略,類似“取法乎上得其中”的道理,那我就不好評判了。自動化的本意是將人重復、規(guī)范的動作通過機器或裝置或系統(tǒng)進行重復性的復現(xiàn)和執(zhí)行,降低人在反復單一動作中有極大可能出錯概率的出現(xiàn)。從我國制造業(yè)角度而言,經(jīng)過長期的積累和發(fā)展,并且隨著人口紅利期的終結,機器人等技術發(fā)展能夠支撐制造類企業(yè)自動化需求的實現(xiàn),人力成本的上升也直接推動了所謂的“機器換人”,其實并沒有什么奇怪的,更多的從技術角度而言,這其實是自然而然到了大規(guī)模發(fā)展自動化的階段而已。
也許正趕上智能制造的浪潮,所以就借用了智能制造的標簽。從根本上來說是變種的“掛羊頭賣狗肉”,雖然這種評價苛刻了一些,但事情的本質我認為應該就是這樣。智能制造的本意是體現(xiàn)智能,有兩種方式:
一是通過將經(jīng)驗知識沉淀能夠以一種規(guī)范的形式進行分析和推理,部分取代人的介入而已,這種方式下的智能制造其實是人的知識或經(jīng)驗的某種沉淀后的再利用;
二是通過人機協(xié)同的形式,將人以某種更加有效和緊密的形式融合到?jīng)Q策回路中,仍然寄希望于利用人的智能來體現(xiàn)整個系統(tǒng)的智能,這種方式下所謂的智能其實是人的智能。
我們目前提的智能制造的智能,其實更多的是說人的經(jīng)驗沉淀為知識并加以利用。但目前這種智能在AI發(fā)展仍然有待提升的情況下,這種知識的沉淀充其量也就是一些規(guī)則的提取與應用。
如果無人車間或黑燈生產(chǎn)(自動化的味道很濃)是一種不需人介入而仍然良好運行的應用場景,其實也就是一些規(guī)則判斷下的有序運行而已,智能的味道能有多少呢?恐怕更多是一種在既定規(guī)則下的規(guī)范化分支判斷和執(zhí)行罷了。
更進一步的,我們回到自動化的詞條解釋:
自動化(Automation)是指機器設備、系統(tǒng)或過程(生產(chǎn)、管理過程)在沒有人或較少人的直接參與下,按照人的要求,經(jīng)過自動檢測、信息處理、分析判斷、操縱控制,實現(xiàn)預期的目標的過程。狹義的自動化理解是說機器設備等硬件的自動執(zhí)行,但詞條本身還還有系統(tǒng)或過程的味道,而各種數(shù)字化制造軟件,其實是系統(tǒng)和過程的具體體現(xiàn),軟件的自動運行,其實也是自動化的一種。而在這種語境下,CAD/CAE設計分析類軟件其中內嵌了強制或非強制的應用步驟或使用規(guī)范、ERP/MES等管理類軟件內含了業(yè)務需求及其數(shù)據(jù)傳遞和交互的流程,可以稱之為“知識自動化”、“管理自動化”等。
從這個角度而言,如果內嵌了基于經(jīng)驗沉淀的知識、支持自動的設計分析和管理,則軟件類系統(tǒng)的實施核心將不言自明:自動的基于流程的信息無縫傳遞、分析加工和接續(xù)判斷,形成有序、協(xié)調、可控和高效的運行局面。系統(tǒng)的調研、開發(fā)和實施的重點將因此而清晰,也為成功提供了保證。這算是自動化對信息化系統(tǒng)實施方法論賦予的一種新視角。后續(xù)有機會再詳細展開說明??偨Y嗎,沒有總結。只是想還原自動化該有的本質而已。
附錄:智能制造和自動化的區(qū)別
人工智能技術,對各行各業(yè)的影響猶如颶風一般。生產(chǎn)制造企業(yè)對智能控制系統(tǒng),無軌agv、工業(yè)機器人的追逐熱度只高不下。國家提出“中國制造2025”政策,企業(yè)紛紛響應,一時間建設智能制造成為企業(yè)戰(zhàn)略目標,提升企業(yè)市場競爭力。是不是企業(yè)采購了工業(yè)機器人、無軌搬運機器人,使用智能倉儲物流等智能設備就是建設智能工廠呢?智能工廠和智能制造是一樣的嗎?智能工廠與智能制造早已為眾人熟知,企業(yè)往往將這兩個詞混為一談,其實智能工廠與智能制造是有一定的區(qū)別的。在區(qū)別這兩者之前,先來了解一下數(shù)字化工廠:在計算機虛擬環(huán)境中對整個生產(chǎn)過程進行仿真、評估和優(yōu)化,并進一步擴展到整個產(chǎn)品生命周期的新型生產(chǎn)組織方式。數(shù)字化工廠可以說是現(xiàn)代數(shù)字制造技術與計算機仿真技術相融合的產(chǎn)物,實現(xiàn)了信息的集成。
隨著技術的創(chuàng)新,互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,在數(shù)字化工廠的基礎上,利用互聯(lián)網(wǎng)技術和監(jiān)控技術加強信息管理服務,提高生產(chǎn)過程可控性、減少生產(chǎn)線人工干預,以及合理計劃排程,成為智能工廠。智能工廠是集初步智能手段和智能系統(tǒng)等新興技術于一體,構建高效、節(jié)能、綠色、環(huán)保、舒適的人性化工廠。智能工廠已具備采集分析、判斷規(guī)劃等自主能力;通過整體可視技術進行推理預測,利用仿真及多媒體技術,將實境擴增展示設計與制造過程。系統(tǒng)中各組成部分可自行組成最佳系統(tǒng)結構,具備協(xié)調、重組及擴充特性,自我學習、自行維護能力。因此,智能工廠實現(xiàn)了人與機器的相互協(xié)調合作,其本質是人機交互。智能工廠是在數(shù)字化工廠基礎上的升級版,但是與智能制造還有很大差距。智能制造系統(tǒng)在制造過程中能進行智能活動,諸如分析、推理、判斷、構思和決策等。通過人與智能機器的合作,去擴大、延伸和部分地取代技術專家在制造過程中的腦力勞動。它把制造自動化擴展到柔性化、智能化和高度集成化。
智能制造系統(tǒng)不僅是“人工智能系統(tǒng)”,更是人機一體化智能系統(tǒng),是混合智能。系統(tǒng)可獨立承擔分析、判斷、決策等任務,突出人在制造系統(tǒng)中的核心地位,同時在工業(yè)機器人無軌agv等智能設備配合下,更好發(fā)揮人的潛能。機器智能和人的智能真正地集成在一起,互相配合,相得益彰。本質是人機一體化。國內智能制造建設熱潮久久不退,但是大部分的企業(yè)還是處在使用軟件階段,少數(shù)達到數(shù)字化工廠的水平,極少數(shù)的企業(yè)能夠達到智能工廠的水平,實現(xiàn)人機交互。智能制造系統(tǒng),企業(yè)建設的更是少之又少。不過現(xiàn)如今 “中國制造2025提出”,國內像工業(yè)機器人、無軌agv等智能設備的技術不斷創(chuàng)新,大小企業(yè)企業(yè)更是積極嘗試,生產(chǎn)制造工廠要超越智能工廠實現(xiàn)人機一體化指日可待。
近年來,機器人等自動化技術不斷進步,給人類生產(chǎn)車間帶來巨大的變化。越來越多的企業(yè)開始利用大數(shù)據(jù)分析提升業(yè)務和績效,自動化系統(tǒng)促進了生產(chǎn)力的提升,降低了企業(yè)投資風險和增加了回報率。預計,未來商品價格可能會進一步下降,與此同時,人類更多的工作可能會被淘汰掉。
在2017年末,位于美圖加利福尼亞州桑尼維爾的Quanergy公司新制造工廠投入使用,該工廠將智能制造理念提升到一個新的水平。Quanergy將此工廠用于生產(chǎn)LiDAR(激光雷達)傳感器,此激光雷達可使自動駕駛車輛感知周圍環(huán)境并引導駕駛和避免碰撞。
那么,這個工廠有什么特別之處?它擁有一個高容量的全自動生產(chǎn)線,位于無塵室環(huán)境中。生產(chǎn)線具有最先進的半導體處理和包裝設備,其中包括沿著該生產(chǎn)線連接機械的傳送系統(tǒng),將硅晶片的原材料轉化為成品LiDAR傳感器。
據(jù)該公司介紹,該工廠還負責傳感器的自動校準和最終測試,提供高質量和可靠性的LiDAR生產(chǎn)方案。這是一間靈活性極高的工廠,通過物聯(lián)網(wǎng)連接技術,使制造變得更加高效,業(yè)務響應更快速。這就是工業(yè)4.0模式的工廠,這種工廠在2018年將會出現(xiàn)更多樣本。
自動化技術影響了一切
自動化和智能機器人可能會重塑我們的世界。有機構分析認為,未來十年將有50%的工作會被機器所代替,這些職位包括了運輸和物流行業(yè)的工人,辦公和行政崗位以及生產(chǎn)領域的勞動力。隨著人工智能等技術和高端自動化的應用發(fā)展,許多中產(chǎn)階級也會給時代淘汰。
機器人能夠在更多短的時間內完成工作,而且出錯機率非常少,這將使得工廠數(shù)以千計的崗位被替代,制造業(yè)就業(yè)機會逐步消失。隨著與自動化相關的技術不斷進步,裁員將變得更加激進。據(jù)相關研究顯示,87%的制造業(yè)失業(yè)源于工廠效率的提高,這就是經(jīng)常被引用的藍領工人的殺手。
自動化創(chuàng)新解決了基礎設施、生產(chǎn)力和勞動力方面的緊迫問題。人工智能和自動化將迎來一個更便宜的產(chǎn)品時代。但是,當智能成為超級智能,比聰明人更聰明的機器將會構成更大的風險,人們與機器將進入競爭階段,許多人會在競爭過程中輸?shù)簟?br />
許多人認為,人工智能將會給社會帶來更多的經(jīng)濟效益,企業(yè)在生產(chǎn)和決策上使用人工智能以提升整體效率。但從短期來看,生產(chǎn)智能化的過渡令人不安,大量的工作被代替可能會帶來破壞性的影響。
我們正在迎來一場前所未有的變革,隨著自動化技術的進步,我們的工作方式已經(jīng)發(fā)生改變。配備了學習能力的程序,擁有自主決策計算能力的智能系統(tǒng)將消滅更多的技術和非技術類工作崗位。
工廠正在發(fā)生巨大變化
第四次工業(yè)革命浪潮正在來襲,新一代信息技術將給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來深刻的影響。從德國“工業(yè)4.0”到智能制造,互聯(lián)網(wǎng)+等概念的推出,體現(xiàn)了制造業(yè)轉型升級已經(jīng)是大趨勢。一方面原因是勞動力成本上升、原材料價格上升逼使工廠必需采用更高效的自動化解決方案。另一方面,消費者的個性化需求在增長,工廠需要建立起快速響應多樣化需求的機制。
智能制造也是一個艱巨的過程,從機器換人到智能化、數(shù)字化的轉型升級需要一段較長的時間,不過未來十年可以肯定的是,工廠將發(fā)會生翻天覆地的變化,而今天這工廠的革命已經(jīng)悄然開啟。
工業(yè)機器人
工業(yè)機器人已經(jīng)成為制造業(yè)重要角色,越來越多的企業(yè)采用機器人獲得更高的生產(chǎn)效率和解決人力難題。據(jù)報道,在飛利浦在荷蘭生產(chǎn)電動剃須刀的工廠中,機器人的數(shù)量超過了生產(chǎn)工人的比例,可見機器人在某些方面已經(jīng)取代了人力。
工廠自動化的新浪潮正在進行,機器人正在進入新的環(huán)境,為制造商創(chuàng)造新的價值。那么,為什么機器人會受到企業(yè)青睞?部分原因在于協(xié)作機器人,這種器人可用性高,比之前的更便宜,具靈活的移動性和很好的安全保護,可以與人類同事一起安全地工作。
OT/IT的融合
物聯(lián)網(wǎng)技術將孤島的數(shù)據(jù)結合起來可以為制造業(yè)績效提供有價值的見解,從而推動了運營技術(OT)和信息技術(IT)的融合,實現(xiàn)數(shù)字化制造。在工業(yè)4.0模式下,企業(yè)可以獲得更多的見解,更緊密地遵守制造計劃,減少停機時間,并對機器問題做出更快的反應。
2017年,已經(jīng)看到了許多行業(yè)合作伙伴關系,將OT和IT公司結合在一起,例如ABB和HP之間的合作關系。2018年必將帶來更多OT和IT的案例,工廠的數(shù)字化轉型會進一步加速。
人工智能
如果說機器人是未來工廠的主要角色,那么,人工智能就是實現(xiàn)智能制造的關鍵角色,通過機器學習的特別制造商更準確地預測需求模式和分配資源。換句話說,AI允許制造商根據(jù)海量的數(shù)據(jù)參考來回答問題,而不是人為猜測。
甲骨文正在將人工智能擴展到很多核心業(yè)務應用中,推出了Oracle自適應智能應用程序(Oracle Adaptive Intelligent Apps),這是一款式基于云的智能工廠應用程序,支持復雜的決策科學。據(jù)甲骨文應用產(chǎn)品開發(fā)執(zhí)行副總裁Steve Miranda描述,Oracle自適應程序嵌入了AI算法,但這種方式對用戶是隱藏的,嵌入到他們用來執(zhí)行日常工作任務的軟件中。
增材制造
多樣化和快速制造是滿足個性化需求的基本訴求,而3D打印以極其靈活的制造方式成為現(xiàn)代快速制造的最佳方案。經(jīng)過了多年的發(fā)展,3D打印材料從塑料到金屬粉沫,滿足了各種模型結構生產(chǎn)的需求,目前已經(jīng)成功應用于航天、汽車等大型工作領域。
隨著3D打印機變得更便宜、更快、更準確和更好地與更廣泛的材料(包括生產(chǎn)級材料)一起工作,它們越來越多地用于制造最終產(chǎn)品,而不僅僅是一個零件。這就是所謂的“增材制造”。
因為3D打印機器是在給定的材料層層疊下來創(chuàng)建一個現(xiàn)成的物體,而不是削減、切割、鉆孔和錘擊材料的方式,這樣將節(jié)省大量的材料。3D打印打開了大規(guī)模生產(chǎn)個性化產(chǎn)品的大門,從一雙適合個人用戶運動鞋,到汽車保險杠都可以根據(jù)用戶的需求設計和定制。