機(jī)器人越來(lái)越多時(shí)候被放大到智能制造里，機(jī)器人是智能制造的核心，未來(lái)工廠機(jī)器人將接管一切，機(jī)器人因此也要適應(yīng)智能制造的發(fā)展方向。
數(shù)字孿生對(duì)智能制造產(chǎn)生非常大的影響。從智能制造發(fā)展方向上來(lái)講，數(shù)字孿生在整個(gè)愿景驅(qū)動(dòng)下，由卓越制造體系、全場(chǎng)景客戶價(jià)值、創(chuàng)新業(yè)務(wù)模式這三大抓手，及數(shù)字化能力和組織能力兩大基本點(diǎn)，共同構(gòu)成中國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的核心要素。
其中，卓越制造體系是基本。卓越制造體系包括了精細(xì)化管理和決策、動(dòng)態(tài)需求和供應(yīng)規(guī)劃管理、柔性生產(chǎn)以及全價(jià)值鏈的可追溯性；全場(chǎng)景客戶價(jià)值主要是站在客戶的角度，通過(guò)個(gè)性化用戶體驗(yàn)、數(shù)字化產(chǎn)品追溯和新銷(xiāo)售渠道創(chuàng)造新價(jià)值；創(chuàng)新業(yè)務(wù)模式是指上下游協(xié)同、服務(wù)型制造、C2B、產(chǎn)業(yè)鏈平臺(tái)等。
數(shù)字化能力也很重要，其包括統(tǒng)一的數(shù)據(jù)治理體系、多級(jí)協(xié)同的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)、云化服務(wù)化的系統(tǒng)平臺(tái)以及智能制造技術(shù)平臺(tái)；組織能力包括專(zhuān)門(mén)的數(shù)字化項(xiàng)目實(shí)施團(tuán)隊(duì)、領(lǐng)導(dǎo)力與敏捷化組織、數(shù)字化人才培養(yǎng)計(jì)劃等。
全價(jià)值鏈建設(shè)
目前，機(jī)器人集成已經(jīng)呈現(xiàn)數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化三大趨勢(shì)。因此，全價(jià)值鏈建設(shè)非常關(guān)鍵。
全價(jià)值鏈建設(shè)模式簡(jiǎn)單展開(kāi)理解，即制造端來(lái)訂單制造交付的過(guò)程。訂單交付過(guò)程和訂單獲取過(guò)程，與直接端到端的制造方式完全不同，目前看來(lái)是傳統(tǒng)制造向智能制造轉(zhuǎn)化重要的過(guò)程，也是在未來(lái)完全可能實(shí)現(xiàn)的，很多企業(yè)正著力入手進(jìn)行的關(guān)鍵。
所謂的全價(jià)值鏈智能制造，是為了應(yīng)對(duì)生產(chǎn)制造場(chǎng)景的變化。其重要的概念性變化在于，企業(yè)不僅僅是只生產(chǎn)企業(yè)訂單，而是客戶訂單也能直接從某一個(gè)終端用戶而來(lái)。從互聯(lián)網(wǎng)和電商的角度來(lái)講，消費(fèi)者才是實(shí)際上真正的終端，因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)信息化程度提升，使得整個(gè)生產(chǎn)制造流程的過(guò)程效率和透明度愈發(fā)提升，因此未來(lái)在制造端開(kāi)始的工作，往往都是從消費(fèi)者需求開(kāi)始，最后發(fā)展成企業(yè)制造直接對(duì)接結(jié)合到終端的模式。
因此，未來(lái)整個(gè)智能制造和生態(tài)鏈將發(fā)生巨大變化。企業(yè)要去考慮包含了個(gè)性化的用戶體驗(yàn)，數(shù)字化產(chǎn)品追溯，客戶觸達(dá)渠道等全場(chǎng)景下的客戶價(jià)值。而在整個(gè)價(jià)值鏈里，信息流和物流無(wú)疑是最重要的事情。未來(lái)智能制造簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，也是整個(gè)把從原材料一直到終端產(chǎn)品，直接交付到消費(fèi)者手上的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。但在目前狀況下，整個(gè)信息鏈雖然已經(jīng)起到很大的作用，實(shí)際上卻依舊不那么通暢。
基于這樣的想法，未來(lái)的商業(yè)模式、業(yè)務(wù)模式必然會(huì)發(fā)生巨大的變化。蔡亮提出，阿里的犀牛平臺(tái)概念前段時(shí)間被人們熟知，就是非常徹底的M2N的模式。這種制造模式下，制造端需要考慮如何配合需求和變化，信息化體系、制造體系、交付體系、財(cái)務(wù)體系也需要考慮如何跟上需求的變化。智能制造帶來(lái)變化的需求，對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)，如何構(gòu)建數(shù)字化技術(shù)，也涉及很多的方面，但要想滿足需求，數(shù)字能力是基礎(chǔ)，信息流也需要因此更加通暢。一旦其中某個(gè)環(huán)節(jié)無(wú)法完成，就都是空中樓閣。
另外，整個(gè)的組織模式也會(huì)發(fā)生變化。整個(gè)組織方式將會(huì)思考如何去實(shí)現(xiàn)M2N的架構(gòu)構(gòu)建，去保障智能制造的模式轉(zhuǎn)變，因此，相對(duì)應(yīng)配套的人員能力、人員部署方式、激勵(lì)模式和商業(yè)模式也都會(huì)發(fā)生變化。
機(jī)器人與智能制造
機(jī)器人是智能制造非常重要的環(huán)節(jié)，未來(lái)機(jī)器人替代人已經(jīng)成為共識(shí)。蔡亮認(rèn)為，2020年在疫情之下，機(jī)器人需求量被大大放開(kāi)，也證明了智能制造中機(jī)器人的地位。但現(xiàn)在也發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)制造業(yè)向智能制造升級(jí)，不光只是當(dāng)初大多數(shù)人認(rèn)為的成本因素制約，整個(gè)制造模式本質(zhì)上都根本應(yīng)付不了特殊情況下的要求。
但蔡亮也提出，機(jī)器人想要接管一切，必須提高機(jī)器人的基礎(chǔ)性技術(shù)。人類(lèi)需要智能化的機(jī)器人，包括有加視覺(jué)和觸覺(jué)更接近人，能對(duì)于周邊有信息反饋，有信息通道進(jìn)來(lái)信息后，機(jī)器人可以做出自主的反饋，這個(gè)才算是智能機(jī)器人。
“有了機(jī)器人是不是代表整個(gè)智能制造有變化？未必。”蔡亮說(shuō)，“因?yàn)樗械男畔⑼ǖ啦⒉皇且粋€(gè)人看到那么簡(jiǎn)單，還有整個(gè)價(jià)值鏈信息的匯總。先匯總再流動(dòng)、拆解到制造的每個(gè)環(huán)節(jié)，所以機(jī)器人掌管一切，需要有信息來(lái)源和整個(gè)信息保障的通道。”
在整個(gè)制造環(huán)節(jié)里，其實(shí)也存在基礎(chǔ)的智能制造模型，如何加入信息化、數(shù)字化、物理化過(guò)程是仍然存在的難點(diǎn)。
從設(shè)計(jì)端開(kāi)始，信息流進(jìn)來(lái)后到模擬仿真，到虛擬實(shí)現(xiàn)，再到交付實(shí)現(xiàn)，這種方案下需要全方位模塊架構(gòu)，從而進(jìn)一步延伸出細(xì)分領(lǐng)域，這個(gè)理論下的模型，還有存在缺陷的地方，例如在實(shí)際制造當(dāng)中會(huì)發(fā)生許多不可控變化，例如模型往往只包含工程端到交付端，最前端的架構(gòu)如何建設(shè)還有很多功課要補(bǔ)，因此大多企業(yè)對(duì)此也仍然都在摸索和實(shí)踐中。
數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用
因此，蔡亮認(rèn)為，所謂的數(shù)字孿生技術(shù)，就是把信息化以及虛擬化，能與實(shí)際場(chǎng)景對(duì)應(yīng)，所見(jiàn)即所得構(gòu)建智能制造的環(huán)節(jié)。
蔡亮以一段視頻展示了新時(shí)達(dá)在虛擬場(chǎng)景下可以看到的工廠如何部署，如何架構(gòu)的實(shí)踐案例。他認(rèn)為，通過(guò)數(shù)字化方式，企業(yè)能去模擬智能工廠下生產(chǎn)的效果，可以從制造性、經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)效率提升、虛擬調(diào)試、整場(chǎng)物流設(shè)計(jì)與數(shù)字設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)虛實(shí)聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)互動(dòng)，再加上整個(gè)線速物理引擎的全面支持，從設(shè)計(jì)質(zhì)量、設(shè)計(jì)效率實(shí)現(xiàn)實(shí)施精確性的提升。
其中，虛擬試運(yùn)行是基于數(shù)字仿真技術(shù)的電氣調(diào)試技術(shù)。其能通過(guò)仿真環(huán)境與物理的PLC、HMI等自動(dòng)化設(shè)備的結(jié)合，完成對(duì)PLC程序和機(jī)器人程序的聯(lián)合調(diào)試，在施工前即可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和程序的提前驗(yàn)證，從而降低風(fēng)險(xiǎn)成本，提高工程質(zhì)量。
虛擬調(diào)試技術(shù)可在虛擬環(huán)境中調(diào)試PLC代碼，通過(guò)以虛擬方式仿真和驗(yàn)證自動(dòng)化設(shè)備，可以保證設(shè)備的表現(xiàn)能夠達(dá)到預(yù)期，再將這些代碼下載到真實(shí)設(shè)備中，可大幅縮短現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試周期。
新時(shí)達(dá)在嘗試這些數(shù)字孿生新技術(shù)的同時(shí)，也采取了3D掃描技術(shù)，嘗試直接還原現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境。3D掃描工具也是視覺(jué)工具，能去掃描正常范圍并重新調(diào)整工廠結(jié)構(gòu)。通過(guò)逆向工程，企業(yè)在原有基礎(chǔ)上數(shù)字化虛擬仿真智能工廠架構(gòu)。通過(guò)掃描中心的3D建模，新時(shí)達(dá)能構(gòu)圖出基礎(chǔ)3D模型，從而在舊工廠改造時(shí)比人工還原和設(shè)計(jì)更具效率。
通過(guò)3D掃描后，整場(chǎng)廠房結(jié)構(gòu)的3D建模能被重新架構(gòu)，變成虛擬智能工廠架構(gòu)。“未來(lái)工廠設(shè)計(jì)的時(shí)候就會(huì)慢慢進(jìn)入這樣的模式，以3D掃描建模能把設(shè)備建模同時(shí)放進(jìn)去，得到跟實(shí)際非常接近的智能工廠設(shè)計(jì)。”蔡亮解釋到。
但設(shè)計(jì)完成并不代表結(jié)束，新時(shí)達(dá)在這樣的模型下，還嘗試去進(jìn)行虛擬試運(yùn)行，從而可以判斷每個(gè)設(shè)備和零部件安裝是不是與跟實(shí)際狀況符合，能不能達(dá)到要求去做試運(yùn)行。通過(guò)在虛擬調(diào)試實(shí)驗(yàn)環(huán)境下進(jìn)行工作，新時(shí)達(dá)也能在虛擬環(huán)境下面生成相應(yīng)程序代碼，將來(lái)直接使用到實(shí)際應(yīng)用中。
據(jù)蔡亮介紹，新時(shí)達(dá)目前也已經(jīng)陸續(xù)將虛擬化設(shè)計(jì)在小的項(xiàng)目開(kāi)始進(jìn)行嘗試，且得到了很好的實(shí)際應(yīng)用的效果。
在未來(lái)，數(shù)據(jù)匯總對(duì)設(shè)備未來(lái)維護(hù)和提高將起到越來(lái)越大的作用，企業(yè)抓經(jīng)營(yíng)化數(shù)據(jù)將會(huì)直接生產(chǎn)提高數(shù)據(jù)，也是對(duì)設(shè)備目標(biāo)廣泛提高精細(xì)化管理的依據(jù)。
