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盘点那些即将要颠覆传统制造业的技术

未知 2019-07-16 10:53

  科学技术是第一生产力,历史已经很好的证明了科技的发展极大地推动制造业。过去我们经历了三次亚博体育2018革命,从原来落后的人力劳动到蒸气机再到电力化时代,自动化生产技术正逐渐走向成熟。然而科技的发展日新月异,我们即将迎来第四次亚博体育2018革命,未来制造业将迈入智能化。招工难、管人难等问题不会再成为企业的困扰,工厂所需要的人力将会越来越少,而大部生产环节将让由机器人,智能计算机等产物代替。

  近年来,随着中国人力成本的上涨,和欧美再亚博体育2018化的双重压力下,原来以低廉过去力取胜的中国制造业开始重视自动化技术的投入,目前全球制造业的竞争环境在进一步恶化,先进的生产技术将成为厂商的救命稻草。因此去年德国政府就推出了亚博体育20184.0战备,而美国也推出亚博体育2018互联概念,推动制造业向高度智能发展。OFweek认为,以机器人、3D打印、亚博体育2018互联及虚拟实现等将成即将颠覆传统制造业的技术。

  机器人是自动化生产的高级产物

  机器人是时代的产物,目前的亚博体育2018机器人已经可以取代一些基本的人手劳动,像搬动、抓取,生产装配等一些工作。随着技术的发展,未来机器人也将会拥有更多的智慧,同时也会替代更多的人力劳动。

  随着劳动成本的不断上涨,企业用工成本对企业利润的吞噬正在上演。目前占据国内机器人80%市场的下游行业主要有汽车、电子和汽车零配件。同时,其他行业也在不断尝试应用机器人。

亚博体育2018机器人制造

  今年情况相比往年更加严重,其中电子行业缺工较大。有关专家认为,随着劳动力成本快速上升以及提升企业竞争力的内在要求,机器替代人工劳动将会进一步普及,机器人产业化进程也会进一步加快。电子等适合机器人产业化的劳动密集型行业,将率先实施,涉足电子焊接之类的亚博体育2018机器人有望最先普及。

  国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已经大量使用亚博体育2018机器人自动化生产线,以保证产品质量,提高生产效率,同时避免了大量的工伤事故。全球诸多国家近半个世纪的亚博体育2018机器人的使用实践表明,亚博体育2018机器人的普及是实现自动化生产,提高社会生产效率,推动企业和社会生产力发展的有效手段。机器人技术是具有前瞻性、战略性的高技术领域。亚博体育2018机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流,国内机器人普及也是迟早的事情。

  早在2012年5月,工信部发布了《智能制造装备产业十二五发展规划》,亚博体育2018机器人产业作为智能制造装备的重要组成部分,也迎来了战略性的发展契机。机器人有着人工无法取代的优势:可降低企业成本、提高产品品质和精度、通用性强、工作效率高、速度快、稳定可靠、重复精度高,可以工作长达10年-15年,自动化水平极高以其特有的良性结构和柔性控制方式成为亚博体育2018的娇宠。

  目前,在面临结构性用工荒的背景下,人力成本的增加以及对精密制造的内在要求提升,机器换人计划迎来提速机遇。亚博体育2018机器人在提高劳动生产效率、产品质量方面拥有明显优势,尤其是对于电子制造等劳动密集型行业,适用性更强。数据显示,电子行业需求在全球亚博体育2018机器人销量中占比约30%,为汽车及零部件之后的第二大应用行业。目前我国亚博体育2018机器人在电子行业的应用,主要集中在手机、电脑等子行业,比例偏低,存在较大提升空间。

  从潜在需求来看,我国机器人产业将迎来25%至30%的快速增长期。预计到2020年,我国将拥有30万台机器人,机器人及系统产值约1000亿元,带动3000亿元零部件市场。作为用工缺口重灾区的电子行业,机器替代计划或率先施行。

  3D打印实现个性化快速制造

  3D打印是信息技术和制造业技术进一步深度媾和的结果,我们比较容易能够更加清晰地定位这一技术所处的坐标系:它本质是生产工具的革命、或者叫变革、或者说进化,是信息化面向传统行业渗透的必然结果。

  它的制造业基因在于,这依然是制造业,需要建立在物质生产基础上,需要从打印机设计、需求分析、产品模型设计、打印、营销等过程,打印机设计相当于以前的机床生产,而打印则相当于原来生产线上的制造。

3D打印

  从信息业基因的角度看,原来的设计环节早已经可以实现CAD等数字辅助模型设计,甚至在制造环节,诸如汽车业、电子业等也早已普及了机器人等辅助生产环节换句话来说,3D打印不是创造了一个新的产业,而是将这种自动化技术提升到了新的水准。

  作为一种工具的革新,3D打印和IT产业有一定相似性。一方面,它是一种效率工具,原来一些产品不再需要大公司垄断了,小公司、乃至个人都可能把创意转变为产品,成本有望大大降低;另一方面,在一些高精尖领域,这种制造可能帮助生产出更加复杂的新产品,比如航空发动机、一些特殊零部件,是增量生产工具。

  对于高端制造来说,人力成本占比极高,3D打印让很多秘而不宣的工艺、手把手传承的技工技术的重要性由此降低了,制造业更加标准化、数字化了从这个意义上说,德国、日本等技工国家可能是潜在的受害者,特别是那些制造领域的小型隐形冠军,技术一旦外泄则变得可复制。而如果它们大幅使用3D打印,虽然会保持产业竞争力,但是就业人口也会相应的减少,很难是其中的赢家。

  对于美国,问题则相对明朗。因为美国是一个资源丰沛和相对低廉、人力资源昂贵的国家,3D打印会对冲掉竞争者的人力成本优势,加上它本来的信息技术、资源成本优势,制造业回流一定是利于美国的,而直接受到冲击的则是日本、德国这些资源并不丰裕、人力成本接近的国家,最早受影响的并非中国。

  对于低端制造来说,3D打印的作用类似于富士康的机器人,无疑将会降低对工人数量的依赖,对中国这样的劳动密集型国家产生一定的冲击,加速制造业就业向服务业的转移,但是,如果这种技术外溢较快,中国也有望在中高端市场抢占欧美的制造业份额,得失较难以衡量。

  有些人认为它会完全分散业务,从而改变由亚博体育2018化所带来的城市化格局。按照这一逻辑,当每个村庄都拥有了随时可以生产各种部件的制造机器,大工厂将不再被需要。也许在一定程度上的确如此,但城市所带来的经济和社会效益远远不止将劳动力吸引到生产线上去。

  另一些人则坚持认为,通过降低工厂对劳动力的需求,3D打印将削弱低劳动力成本、低工资国家的竞争优势,从而使得制造业大量搬回发达国家。这确实可能发生,但和其他地方的制造商一样,亚洲也准备好了迎接这项新的技术。而且,即使3D打印技术真的让制造业搬回了发达国家,它也不太可能创造太多就业机会,因为与标准制造业相比,它的劳动密集程度较低。

  虚拟实现制造流程全自动化

  最近,NASA将OculusRift虚拟现实眼镜(或者头戴式设备)与VirtuixOmni虚拟现实滑步机结合到一起创造了新的模拟器,让人们从感官上了解在火星上漫步是怎样的感觉,这就是我们所说的虚拟实现技术。

虚拟制造

  虚拟现实技术是使用感官组织仿真设备和真实或虚幻环境的动态模型生成或创造出人能够感知的环境或现实,使人能够凭借直觉作用于计算机产生的三维仿真模型的虚拟环境。基于虚拟现实技术的虚拟制造技术是在一个统一模型之下对设计和制造等过程进行集成,它将与产品制造相关的各种过程与技术集成在三维的、动态的仿真真实过程的实体数字模型之上。

  虚拟制造技术的广泛应用将从根本上改变现行的制造模式,对相关行业也将产生巨大影响,可以说虚拟制造技术决定着企业的未来,也决定着制造业在竞争中能否立于不败之地。作为一种新兴科技,虚拟制造技术是在计算机虚拟环境和设备现实环境中,同时进行的产品设计、制造、测试、运行控制、销售和管理的一体化模拟仿真过程。通过人机交互、虚实联动,可以在不消耗实际生产资源的情况下找出最优方案,从而缩短周期、降低成本、提高效益。

  拟企业是为了快速响应某一市场需求,通过信息高速公路,将产品涉及到的不同企业临时组建成为一个没有围墙、超越空间约束、靠计算机网络联系、统一指挥的合作经济实体。虚拟企业的特点是企业的功能上的不完整、地域上的分散性和组织结构上的非永久性,即功能的虚拟化、组织的虚拟化、地域的虚拟化。

  波音公司设计的777飞机是世界上第一款采用数字样机设计的产品,由5000名工程师用300万个原件,花了5年的时间创造出来(缩短了3年),已成为虚拟制造从理论研究转向实用化的一个里程碑。波音787飞机项目可谓是目前数字化技术应用的经典项目之一,从研发设计到生产及生产保障,均全程采用三维模型和数字仿真技术。其下线仪式上并没有出现真正的飞机,而是以虚拟的方式标志着787的成功研制。

  全球七大汽车集团已经广泛应用虚拟制造。福特汽车公司和克莱斯勒汽车公司在新型汽车的开发中已经大量应用虚拟制造技术,大大缩短了产品的发布时间;德国汽车业应用虚拟制造技术最快也最广泛,目前德国所有的汽车制造企业都建成了自己的虚拟现实开发中心。奔驰、宝马、大众等的报告显示,应用虚拟制造技术,以数字汽车模型来代替木制或铁皮的汽车模型,设计发动机、车体、电气线路等,并进行有关分析和模拟数控加工及质量检验,开发成本最多可降低到原先的十分之一。

  我国虚拟制造技术的研究刚刚起步,系统的、全面的研究尚未开展,目前仍停留在国外的理论消化与国内环境的结合上。只要我们努力创造一个较好的基础,虚拟制造技术在我国企业的应用已经为期不远。

  亚博体育2018互联让工厂拥有智慧

  亚博体育2018互联网将为基于互联网的亚博体育2018应用打造一个稳定可靠、安全、实时、高效的全球亚博体育2018互联网络。通过亚博体育2018互联网,我们将智能化的机器与机器连接互通起来,将智能化的机器与人类互通起来,更深层次的是我们可以做到智能化分析,从而能帮助人们和设备做出更智慧的决策,这就是亚博体育2018互联网给客户带来的核心利益。

亚博体育2018互联

  亚博体育2018互联网最早是由通用电气2012年秋季提出的。人们需要安全的设备连接,从机器所在位置到云端,都能实现非常简便的数据交互。为了防止不可预知的安全威胁,信息的安全传输和交换非常重要,因而网络上的设备访问必须有严密的权限管理制度。

  为了实现亚博体育2018互联网,通用电气也在积极进行投资。该公司计划在2015年之前向服务及软件等的开发投资约10亿美元。其中,软件是收集和分析大数据不可缺少的,因此,通用电气将以美国为中心,努力确保人才和技术。

  科学统计表明,亚博体育2018互联网的应用能够帮助中国的电气行业、航空、铁路、医疗、石油天然气等行业实现生产率提升达1%,在未来15年将有潜力让这些行业节省成本约240亿美元

  未来,制造企业在亚博体育2018互联网上利用大数据技术可改进运营效率、降低成本,创造更好地产品。在未来几年内,会有更多的制造企业看到利用大数据来优化供应链和生产流程方面需求,到那时,GE所设想的亚博体育2018互联网就将变为现实。

  与亚博体育2018互联网一样,在工厂领域将机器和IT融合起来的举措还有德国的产官学一体计划亚博体育20184.0。日本也有不少基于这种概念的事例。今后,以日美欧为中心,各企业围绕这样的概念展开合作或竞争的局面会越来越多。据德国电子电气亚博体育2018协会预测,亚博体育20184.0将使亚博体育2018生产效率提高30%。值得一提的是,德国联邦政府投入资金2亿欧元以推进此项目。

  业内人士普遍认为,处在全球智能亚博体育2018领域领先地位的德国,已敏锐地觉察到亚博体育2018进程发展趋势,通过亚博体育20184.0战略的实施,将使德国成为新一代亚博体育2018生产技术的供应国和主导市场,会使德国在继续保持国内制造业发展的前提下再次提升它的全球竞争力。

  随着新一轮科技和产业革命加快演进,特别是以互联网为核心的信息技术广泛应用,全球竞争态势明显加剧。市场竞争的制胜法宝已不再只是规模和价格,拥有差异化和高品质的品牌优势,日益成为企业赢得市场竞争的关键。

  亚博体育20184.0允许高龄的工人延长他们的工作生涯,使他们能够长时间地保持生产力。灵活的工作组织形式使得工人们能够更好地整合他们自己的工作,私人生活和持续的职业生涯发展将变得更有效率,可以说,亚博体育20184.0为工作和生活找到了一个更好的平衡点。

  以亚博体育20184.0为代表的新一轮亚博体育2018革命,也是中国制造业转型升级的重要契机。相关专家指出,新一轮的亚博体育2018革命,对于当今中国,尤其是对于中国的制造业,既是极为严峻的挑战,更是一个技术上赶超发展、结构上加快升级的重大机遇。对此,必须高度重视、密切跟踪、迎头赶上。

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