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解读5G给柔性制造带来的冲击:催化工业4.0的实现步伐

2019-11-21来源:宁夏在线

本文编辑:极客小七。本文的主题:5G带给制造业哪些冲击。

有部分人认为5G只是网速上的突破,然后会有更大的一批人出来反驳:5G是互联网的变革、5G是人工智能的核心、5G是……,但是很少人会直接通过5G说出来到底实际的应用是什么?就比如说3G进入4G时代的时候,谁都知道网速也要加快了,但是又有几个人能够预见未来,加快布局短视频领域?本文就5G的“网速快”,来深入分析一下,5G到底给制造业带来哪些提升。

解读5G给柔性制造带来的冲击:催化工业4.0的实现步伐

经常看到有一句话是:“好看的皮囊千篇一律,有趣的灵魂万里挑一”

那么能否做到“好看的皮囊独一不二”?就比如说,一款好看的衣服,如果你穿上就是“唯一的个性化”,但是很多人都穿这款衣服,你就显得很普通了。还有就是手机,现在一款固定型号的手机,外形和功能都是一模一样的。哪怕做工再精细,看的多了,审美也会产生疲劳。毕竟多了就代表普通,普通就体现不出来独特和个性。

这是目前工业上的面临的大众问题。我们都明白一个道理:无论是手机外壳,还是冰箱汽车等大件,绝大多数都是通过机械化流水线生产而来的。例如一个手机产品,会先做一套相同的模具然后复用,最终达到一个批次可能生产上万,乃至上十万的相同的产品。

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这样做的好处就是能够将一个产品及其配件标准模块化,生产流水化。比如将手机玻璃交给OLED和玻璃厂商;喇叭交给声学制造厂商;根据芯片的外形和大小设计出来通信模组,用来固定芯片的位置等等,根本上都是根据设计好的图纸,或者由加工厂商来根据核心部件设计出图纸进行加工制造。这些在前期都已经约定好了颜色、尺寸、外观和模型,后期才能够把各个零部件组装起来形成产品。

但是这样做的弊端就是:第一:千篇一律,你没有办法把一个型号的产品做成个性化的外观,目前也只是实现了屈指可数的颜色变化。第二:越是小批量加工,越是高成本,只有大批量加工才能降低成本。第三:不利于中小企业发展,毕竟不是谁都能够接到大订单。因此,订单的非个性化会制约中小企业的发展速度,最终导致卖方把市场压缩到通用化,买方市场被迫接受。

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柔性制造的出现,理论上可以解决以上问题:

柔性制造其实不是一个新话题:早在上个世纪70年代,就已经开始提出柔性制造,甚至在日本的FANUC的加工中心就实现了机器人的柔性单元组,但是直到上世纪80年代,才建成了一个由60个单元和一个仓库组成的自动化车间。试想如果要实现柔性制造则需要配备大量的自动化机器人,组成单元越多,就需要越多的机床,同时还要配备独立的仓库,和一个配合的软件。

这个配合软件具有高需求:首先就是设计软件要有很强的适应性,图纸的设计不单单通过CAD或者NG等通过人工来实现,更需要人工智能进行大数据分析,形成行业级的数据库作为知识库,而人工只需要较低的参与度。但是目前设计所面临的最大问题就是:设计频繁的变更,导致工艺版本过多。工艺版本过多,又会导致编程重复度变高。

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在这些行业应用级软件当中就有一种MES(智能制造)应用,第一:能够实现打通模具设计+工艺制造+编程,相互之间的流程管理。第二:集成MDC(通过软件采集设备的运行数据:比如开机、关机、轴转速、轴坐标以及自动上传程序)自动化采集机床设备,提高设备OEE(设备利用率),呈上对接ERP系统,实现整个加工过程的实时信息化,并且能够快速响应变更。

通过以上方式虽然可以实现个性化的加工,并且实现了可同时加工小批量产品。但是有一个很大的弊病,限制了这种模式的推广,那就是:既然是小批量加工,很可能只需要中小型加工企业。但是打造以上一套工业级的柔性制造硬件,和整套的ERP和智能制造,以及图文档管理等软件的解决方案,可能需要的成本就不是中小型企业所能承受的,要知道,柔性制造中间环节的一个机床可能就需要几百万乃至上千万。

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柔性制造都被限制发展,那么何谈工业4.0呢?

工业4.0是什么?如果说柔性制造是把加工制造环节的设计到生产作为信息流,通过软件管理起来,那么工业4.0就是从原材料开始,就开始被贴上唯一标签作为一个信息流管理起来。如果了解区块链的读者朋友,可以理解为在工业4.0从原材料开始被标记了锚点之后,不管是签订合同,还是下发订单接受货物,都是透明化的。同时大幅度缩短了订单合同、打造供应链的时间。

还有一点最重要的是:工业4.0时代关注的是制造本身,因为在制造环节,制造才是创造价值的,而生产过程则是通过智能化的自动化加工来完成。什么意思呢?就是在工业4.0平台上,将通过“工业互联网”来打造一个智能化的设计平台,而由大型的设备拥有者作为加工平台,更加的集中化;

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而中小企业通过真正的“制造”来产生价值。真正的生产,可以由工业互联网平台的柔性制造提供商来完成。当然这种模式下,柔性制造的制造方,不一定非得是一个大型企业,也可以是一个中小型的加工商,但是生产过程都是统一的标准,免去了一大半的人工沟通,而是直接通过产品与设备对话。

工业4.0带来的好处就是,从密集化的劳动力转化为高效的制造,那么这样以来,一方面机器会大范围的取代人的重复性工作,而把人的生产力提升到了创造的层面,相对来说,人的脑力设计更加重要。但是也不要担心就业会减少,因为柔性制造所带来的个性化生产,在工业4.0上会更加明显,将会加剧对人才的需求,所以不管在什么时候,提高自己的创造力才是实现自己价值的出路。

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从以上就可以很容易地看出来,柔性制造和工业4.0很大程度上受制于网络,5G将会改变这一现状:

根据业内人士统计:现在的大型模具、零件加工厂商,车间的联网设备不足10%,很大一部分的设备即便是联网也只是简单的数据采集,并未实现大数据分析。其中制约着软件公司深入发展制造业的MES软件发展的原因之一,是在数控机床加工,所需要的数据精密度可能在毫秒级,即数据采集需要1-10毫秒采集一次。那么如果同时有100台设备的话,就可能1秒钟需要采集上万次数据,这对于当下的网络和硬件环境来说,实现起来比较困难,哪怕实现也无法进行工业互联网级别的应用。

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因为即便是软件提供商实现了SaaS,没有5G这种大吞吐量的带宽,根本无法实现大数据的采集。更不要说行业级的知识库储备,所以柔性制造实现的关键点在连接设备>设计软件搬到云端>软件SaaS化之后能够大范围采集数据>交给中央服务器进行大数据分析,形成行业数据库。

如果5G能够实现1.0Gbit/S的带宽,就能够把柔性制造的软件环节搬到整个工业4.0体系上。未来制造行业会划分为清晰的,制造公司,设计公司以及产品公司。产品面向终端用户,从产品需求发布之后,就能够通过柔性制造系统得到一整套的解决方案,而这种解决方案对接到工业4.0体系上,工业4.0会抓取整个供应链中最适合的材料商、设计商以及加工制造商,通过类似智慧物流的“共同配送”方式,以最快的效率实现产品的加工。

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