林雪萍的洞见 美国智能制造三部曲 上 (林雪平流血事件)

引言

2016 年 2 月,美国国家标准与技术研究院(NIST)工程实验室系统集成部门发布了一份题为《智能制造系统现行标准体系》的报告。这份报告总结了未来美国智能制造系统将依赖的标准体系。这些集成的标准横跨产品、生产系统和商业(业务)这三项主要制造生命周期维度。本文对该报告进行编译和简单解读,意在让中国制造业更好地了解美国智能制造系统的组成部门,了解涉及到的标准体系,从而有助于深入了解智能制造技术的集成。

智能制造:面向下一代的制造

NIST 开宗明义地表达了制造业商当今的苦恼,他们不得不面临着各种各样不断增长的需求:差异性更大的定制化服务、更小的生产批量、不可预知的供应链变更和中断。唯一的选择,就是整合各种技术力量。成功的制造商不得不适应快速变化,同时通过优化能源和资源的使用,提升产品质量。 所有技术形成一个全新的核心,就是以信息为中心的智能制造系统,能够做到企业数据的最大流动,和更加重要的是,数据在全企业的重复使用。如何让不同的异构系统能够相互通信、相互理解,只能依靠标准。本文正是为了探索产品、生产和业务数据这三个制造业生命周期维度,所需要的信息标准。 早在 2014 年,美国 PCAST 总统科技顾问委员会发布了一份报告,确定三个优先考虑的变革制造技术。三个优先技术前两项技术提高了制造商根据信息快速高效地做出反应的能力。只有标准体系可以提供这种依赖于有效的信息流和快速系统响应能力。该委员会在作出报告之后,还意犹未尽地指出,标准体系可以刺激新技术、新产品和新的制造方法的的采用。只有这样,总统科技顾问委员会断言,才能满足差异性生产的可能。

智能制造的范式解读

为了更好地理解智能制造,本文给出各种制造范式(Paradigm)的对比。 | 制造范式 | 定义 | |---|---| | 敏捷制造 | 是一种以客户为导向的制造模式,它强调快速响应市场需求,快速交付高质量的产品。 | | 精益制造 | 是一种关注消除生产中的浪费的制造模式,它强调通过持续改进过程来提高效率和质量。 | | 大规模定制 | 是一种通过提供大量的定制选项来满足客户个性化需求的制造模式。 | | 按需制造 | 是一种根据客户需求实时生产产品或部件的制造模式,它强调减少库存和缩短交货时间。 | | 绿色制造 | 是一种关注环境可持续性的制造模式,它强调减少能源消耗、减少废物和使用可再生资源。 | | 云制造 | 是一种利用云计算技术来提供制造服务的制造模式,它强调灵活性和可扩展性。 | | 工业 4.0 | 是一种以数字化和互联为特点的制造模式,它强调提高效率、质量和灵活性。 | | 智能制造 | 区别于其他基于技术的制造范式,定义了一个有着增强能力,从而面向下一代制造的目标愿景。 | | 数字制造 | 是一种利用数字技术来设计、制造和运营产品或部件的制造模式,它强调自动化和集成。 | 那么什么是,智能制造系统(Smart Manufacturing System)? 智能制造区别于其他基于技术的制造范式,定义了一个有着增强能力,从而面向下一代制造的目标愿景。其核心特征包括: 互操作性和增强生产力的全面数字化制造企业; 通过设备互联和分布式智能来实现实时控制和小批量柔性生产; 快速响应市场变化和供应链失调的协同供应链管理; 集成和优化的决策支撑用来提升能源和资源使用效率; 通过产品全生命周期的高级传感器和数据分析技术来达到高速的创新循环。

智能制造系统的关键能力模型解读

智能制造系统由以下关键能力组成: 互操作性 实时响应 协同管理 可持续创新 这四个关键能力共同支持智能制造系统的整体目标

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