科技如何改变传统制造业

专家们喜欢用工业4.0这个词.0来描述制造业的未来. 但是这个术语的真正含义是什么，工业4.0的原则将如何.0影响日常生产操作?

行业4.《威尼斯注册送38元》杂志2016年4月5日的一篇文章解释说，0代表“第四次工业革命”.

第一次工业革命(IR)是关于机械化的(想想:水和蒸汽动力). 第二次工业革命以大规模生产为中心(多亏了电力和装配线的出现)，而第三次工业革命则以计算机和自动化为基础. 《威尼斯注册送38元》认为，第四次工业革命是关于“网络物理系统”的.

专业服务公司德勤(Deloitte)给出了更详细的解释:“工业4.0.0包含了一场新的工业革命的希望——将先进的制造技术与物联网(IoT)结合起来，创造出不仅相互连接而且可以通信的制造系统, 分析, 并利用信息在物理世界中推动进一步的智能行动.”

物联网是指包括手机在内的装有传感器的智能设备组成的在线网络, 电视, 暖通空调系统, 灯, 汽车系统, 等. 收集和共享数据, 响应数字命令, 并执行自动化功能, 如果是这样编程的.

物联网的子集, 通常被称为工业物联网(IIoT), 描述制造设置中的类似网络. 传感器, 相机, 射频识别(RFID)标签, 其他电子设备与机器连接以收集数据. 在工业4中发挥重要作用的其他技术.0包含大数据, 云计算, 增材制造(AM), 高级机器人和增强/虚拟现实(AR/VR)表示, 英国软件公司, AFMG.

智能工厂加速发展

采用这些技术的制造设施有时被称为智能工厂. 使用这样的高科技工具和方法, 制造商可以大幅提高效率, 安全, 生产力, 和可追溯性.

“智能工厂计划通常会加速商业价值的创造. 企业报告在制造业产出等领域平均增长10%至12%, 工厂利用率, 以及投资智能工厂后的劳动生产率,德勤和制造商生产力与创新联盟(MAPI)在2019年的一份调查报告中表示。.

机器监控是基于植物的工业物联网网络最明显的好处之一. 安装在机器上的传感器和摄像头提供生产数据，这些数据可以在笔记本电脑上查看, 电脑, 或智能手机. 持续监测为制造商提供有关其机械性能和状态以及输出的真实或接近实时的数据.

如果机器出现故障，可以安排预测性维护, 工厂员工也能更好地意识到什么时候需要更换机器，或者什么时候需要改变生产设备.

仓库或仓库内基于传感器的网络可以精确跟踪库存. 如果库存不足, 计算机可以通过编程自动订购更换零件, 材料, 或消耗品. 以类似的方式，如果库存过剩，系统可以发出警报.

在线工业物联网网络也可以用于成品. 传感器和射频识别标签可以记录工厂内成品的数量, 当它们被运送时, 以及交付过程.

改进的质量保证是工业4的另一个主要好处.0. 装有传感器和机器视觉软件的检测设备可用于发现有缺陷的部件并统计生产线上的输出总量. 传感器还可以提供材料使用情况的数据, 生产设施的废料消耗和废物管理.

大数据

拥有大量的信息显然很方便，但也可能让人不知所措. 这是工业4的另外两个组成部分.即大数据和云计算开始发挥作用.

“大数据是一个描述大量数据(包括结构化和非结构化)的术语，这些数据淹没了日常业务. 但重要的不是数据量, 重要的是组织如何处理数据. 通过分析大数据，可以获得洞察力，从而做出更好的决策和战略业务行动,U解释道。.S. 分析解决方案公司SAS.

“在制造业, 有许多不同类型的数据需要考虑, 包括来自配备传感器的生产设备的数据，以及来自ERP(企业资源计划)CRM(客户关系管理)和MES(制造执行系统)的数据库,AFMG补充道。.

这些大量的数据可以用各种数字工具来解释和分解, 允许制造商做出更好的商业决策.

“机器学习模型和数据可视化可以帮助数据分析过程. 一般来说, 机器学习技术应用强大的计算算法来处理大量数据集, 数据可视化工具使制造商能够更容易地理解数据所讲述的故事,AFMG解释道。.

云计算提供了一种安全方便的方式来存储所有这些信息. 在云计算中，信息被保存在远程服务器上，并通过互联网访问. 即使制造工厂的所有计算机都崩溃或被病毒破坏, 云中的信息将被保存.

数字双胞胎和协作机器人

数字孪生的使用是另一个前沿行业.0创新.

“数字双胞胎是现实世界产品的数字表示, 机, 过程, 或者一个能让公司更好理解的系统, 通过实时仿真分析和优化他们的流程,AFMG解释道。.

数字孪生存储工业物联网设备发送的数据，然后使用这些信息“预测潜在问题，以便采取先发制人的措施”. 例如, 操作员可以使用数字孪生来确定零件故障的原因或预测产品的使用寿命. 这种连续模拟有助于改进产品设计，并确保设备正常运行时间,AFMG说。.

行业4.0也涵盖了机器人领域. 虽然机器人系统已经在制造业中使用了几十年, 新的流行词是“cobot”——协作机器人的缩写. AMFG表示，协作机器人是一种“设计用于在人类周围安全工作的机器人”, 将工人从重复和危险的工作中解放出来.”

同样的道理, 加法制造, 也叫3D打印, 是传统加工方法的新转变吗. 在历史的大部分时间里, 工业零件或部件是从固体材料中切割或雕刻出来的(这种工艺称为减法制造)。. 在增材制造中, 零件实际上是用塑料或金属打印的, 使用特殊的3D打印机. 该部分是根据3D数字设计和定制选项是巨大的.

增强现实, 就其本身而言, “将虚拟图像或数据叠加到物理对象上”，比如智能手机, 智能眼镜或平板电脑, 说AFMG.

“在制造业的背景下, 增强现实技术可以使工人加快装配过程，改善决策. 例如, 增强现实眼镜可以用来投射数据, 比如布局, 组装指南, 可能出现故障的地点, 或组件的序列号, 在实部, 加快简化工作程序.”

慢一点，聪明一点?

虽然所有这些技术都是惊人的, 值得记住的是，在北美任何地方都很少有功能齐全的智能工厂.

“只有5%的美国人.S. 在最近的一项研究中，接受调查的制造商报告称，至少有一家工厂完全转变为“智能”状态，另有30%的制造商表示，他们目前正在实施与智能工厂相关的举措,德勤报告说。, 在2020年一篇题为, 智能工厂已经到来.

最近，COVID似乎激发了人们对工业4的兴趣.0的解决方案.

“与我们交谈过的许多公司都迅速转向扩大行业4的使用.为应对2019冠状病毒病造成的中断，他们在工厂采用了零技术,德勤最近的一篇文章指出.

预防感染, 制造工厂的管理人员为虚拟参观安装了计算机视觉系统, 给员工配备了可穿戴设备，当有人靠得太近时就会发出警报，并增加了值班机器人的数量, 德勤的报告.

需要提到的是，在在线网络中连接所有机器和计算机是有风险的. 制造网络显然对意图制造混乱的计算机黑客或从事商业间谍活动的间谍具有吸引力.

“随着许多工业使用物联网和相关的工业控制设备, 这类设备很有可能遭到破坏，进而危及关键的制造能力 . . . 这也为知识产权的损失提供了另一个载体，因为受损的设备会转发收集到的信息，或者被劫持的摄像头会传输不知情所有者的图像等等,2016年12月，美国科学院的一篇论文写道.S. 国防部.
然而，良好的网络防御可以在抵御黑客和间谍方面发挥很大作用. 很明显，工业4的好处.0是巨大的.

更好更快的未来

至于未来, 预计制造商将开始将更多的人工智能融入到他们的运营中.

人工智能和机器学习“通过更深入地了解客户，帮助企业提高价值链的效率，做出更好、更快的决策. 人工智能分析工具使制造商更容易识别客户需求的变化，从而调整生产线，而机器学习正在帮助企业提高产品质量, 优化库存管理流程并跟踪整个供应链中的产品,加拿大专业服务公司普华永道(PwC Canada)的一份报告指出.