图 1 工业4.0智能工厂


  (2)智能生产。主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。当前,“工业4.0”已开展的研发项目如表1所示。

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表1德国工业4.0主要研究项目


  3.2 美国工业互联网装备

  2013年,美国通用电气公司(GE)发表了《工业互联网-打破智慧与机器的边界》报告。该报告提出了工业互联网(Industrial Internet)的概念。工业化创造了无数的机器、设施和系统网络,而工业互联网则是指让这些机器和先进的传感器、控制和软件应用相连接,以提高制造业的生产效率、减少资源消耗。

  工业互联网装备将整合两大革命性转变的优势:

  (1)工业革命。伴随着工业革命,出现了无数台机器、设备、机组和工作站;

  (2)强大的网络革命;

  (3)在网络化的影响下,计算、信息与通讯系统应运而生并不断发展。

  伴随着这样的发展,3种元素逐渐融合,诞生了工业互联网装备,工业互联网要素图如图2所示。

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图 2  工业互联网的关键元素


  (1)智能机器。以崭新的方法将现实世界中的机器、设备、团队和网络通过先进的传感器、控制器和软件应用程序连接起来;

  (2)高级分析。使用基于物理的分析法、预测算法、自动化和材料科学,电气工程及其他关键学科的深厚专业知识来理解机器与大型系统的运作方式;

  (3)工作人员。建立员工之间的实时连接,连接各种工作场所的人员,以支持更为智能的设计、操作、维护以及高质量的服务与安全保障。

  通过将这些元素融合起来,将制造装备与高级计算、分析、感应技术、互联网的连接融合,形成了工业互联网装备。

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工业互联网的数据循环如图3所示。


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工业互联网装备的应用如图4所示。


  4、结束语

  智能制造装备集制造、信息和人工智能技术于一身,是未来高端装备制造业的重点发展方向。各国政府高度重视智能制造装备的研发和应用,美、日、欧已有一系列的研究成果和部分产品面世,德国的“工业4.0”项目也积极地推动了制造业向智能化的转型。我国政府也充分认识到智能制造装备的重要战略地位,已出台政策推动智能制造装备的产业化水平提升。

  可以预见,未来智能制造装备在制造业低碳、节能、高效发展上的作用将进一步得到显现;同时,行业也将在工业机器人、智能机床和基础制造装备、智能仪器仪表、三维打印装备、新型传感器、自动化成套生产线等重点领域形成快速发展与突破。

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