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菲尔?韦伯:现在的智能制造能为我们做什么?  

2016-07-20 16:43:14|  分类: 智能制造探索 |  标签: |举报 |字号 订阅

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菲尔?韦伯:现在的智能制造能为我们做什么? - 智能制造顾问群 - 智能制造解决方案顾问群

 
      我们现在的智能制造能为我们做什么,我在这个行业已经有20多年的从业经验,主要从事建造行业,看看里面有什么困难是可以用机器人来解决的。

  这是克兰菲尔德的位置,在伦敦北部大约40英里的地方,这个城市有自己的飞机场、航空产业公司,克兰菲尔德是涵盖各个方面的公司,有航空学、汽车产业,是非常有活力的一个城市,我们是一个研究型的大学,有很多不同的学术范围,同时我们专注于科技和管理。我们总共有4500在校学生,其中有800个是博士学生,有超过2万个培养出来的行政人员以及专业人士。同时学生来源于100个国家,教职人员用450名。这是我们主要的介绍,在英国排行第一,尤其是定制的高级行政教育,同时在工程和科技的研究教育方面,以及航空硕士方面。

  我们学校于09年成立,我们把产学研很好地结合在一起,同时建立起了一个航空架构集成以及系统安装的卓越中心,我们通过这些可以让他们最先进的系统让学院有所了解,同时我们与空客建立起的战略性的合作伙伴关系,我们有英国工程及物理科学委员会。这是我们与空客、劳斯莱斯、沃尔沃航空等合作,等下我们会谈一谈我们与他们做的项目。

  我们的愿景是将自动生产当中的难题给解决掉,以及怎么样与人类自动系统合作,提高产出质量和安全性。同时必须要对这样的挑战和复杂性,在其中其他一个平衡。很多项目在航空学当中,很多东西只是部分自动化的,我们必须要平衡怎么样减少自动化所带来的挑战,哪些需要自动化,哪些不需要自动化。

  这个图表是说我们研究中心所做的事情,我们非常有兴趣了解人类的技巧,也就是做高自动化的工作,同时我们还做一些虚拟的建模以及自动化发展,以及智能制造机器研究,以及LED计算机科学解决方案。菲尔?韦伯:现在的智能制造能为我们做什么? - 智能制造顾问群 - 智能制造解决方案顾问群

 

  我们这个行业有什么样的挑战呢?有些流程是很难全自动化的,尤其在部件当中有些小的改动。比如有些要进行压力释放,在这种情况下,有时非常难做到全部自动化,同时加工设备以及被加工的部件有不同的联系,我们有很多部件都需要用,比如我们把大片钢板变成不同的模型,必须要有一些支架来支撑,所以我们要在很多方面进行力学补偿。

  我们基本上用人来处理这些变化,这种人工会进一步增加它的差异化,因为每个人不会做同一个操作,即使将所有部件做成同一个产品,也会有差异化,大家都知道一个产品是由十几个单独的部件构成的。

  智能制造能够带来什么,首先降低生产成本,进行大规模的定制化生产,同时进行快速的产品变化,我们说的产品变化尤其适用于航空产业,比如飞机,有些非常大的工具以及设备需要进行制造,它的成本高,但我们现在想要做的是要重新使用同样的生产设备去生产这些模块化的部件。我们可以通过用同样的生产线满足不同航空公司的要求,同时我们也想要产生更好的质量,还要适应数量的灵活性,不管是大批量或者是小批量的。在十年之内的发展,对数量的要求是比较高的。

  我们来看看什么是智能制造,这是智能制造的一个标准定义,智能制造的意思是我们要去使用在生产和加工流程当中的技术,该技术能够自动适应环境变化,来改变不断变化加工流程的需求,它有能力去生产各种不同的产品,同时使用最小的,来自于人工最少的辅助来完成上述工作,我们可以看到它意味着,我们不断把这些人工智能应用到制造过程中的发展和实践,这就是所谓的智能制造。

  怎么样更进一步了解智能制造,其中要区分适应性的生产和自动化的生产,所谓适应性的生产,其实现在目前很多所谓的智能制造还停留在适应性生产的阶段,因为适应性的生产指的是它有一个预先界定好的规则,机器人按照这样一个编程预先设置好的规则,基于储存在它大脑中的知识来进行生产,真正自动化不仅仅有预存储的规则,还可以基于环境来改写自己的规则,它具有更高级的人工智能,现在这种智能制造和就业机会之间当地有深入的关系,全球人口的变化是我们越来越面临着熟练的、适龄工人的短缺,所以我们需要有智能制造来弥补缺乏适龄和熟练工人的现状。

  安全性,一直以来在生活当中有一些很困难、很危险的工作环境,这样的工作环境其实并不适于人类做这些工作,如果我们能够有机器人来完成这些工作,能够大大地改善工作安全性,降低在这个过程中对人员风险和危害。另外很多人可能会误解这种所谓的智能制造,他认为自动化会使我们损失掉很多就业机会,恰恰相反,在我们的现实世界当中,现在已经有100万目前正在使用的机器人,实际上是直接纬我们产生了300万的就业机会,它并不会跟人力就业机会产生一种矛盾。

  现在进一步的展开刚才讲到的适应性的生产系统和自动化的生产系统,这是适应性的生产系统,我们在不同的部件,在它的前期会有大量预存的知识、预存的规则以及度量恒学来调整参数,调整之后,输入大量的数据,基于预存储的参数和数据,有一个固定的流程进行生产,如果我们看到是智能的制造系统,在图片当中,大家可以看到,我们会在技术上面增加一些新技术的功能,使用传感器和度量学的技术调整参数,同时在这个过程中,在编程、操作过程中,对于人力的要求会越来越少,它会更加自动化、更加智能。

  还有一种智能制造是它能够自我学习,在预存储的规则在加工过程中,根据环境变化界定新的参数,有一个自动学习和重新修改预存储的编程或者是知识的能力,在这个过程中,它也包括了人和自动化的机器,同时在一个环境下工作,并不是说这两者一定是相悖的。我们来看看现在在智能化的技术发展过程当中,不同程度的智能化,在传统制造行业当中我们是否能够实现这样一种完全智能化的生产。现在我通过一些案例给大家展示。

  首先大家看到的是我们在机翼那里进行安装自动化,因为我们知道在过去飞机的机翼其实在安装过程中,飞机飞起来时有一个机翼的拍打板,我们通过智能化生产,来更加快速、更加精准对机翼的拍打板进行智能化生产,它还不能实现真正意义上的无人操作,从图片中看到还需要有不少的现场操作人员一起来做机翼拍打板的安装,在当中,你会看到,有一个人要趴到机翼下面去做安装,不知道在图片中大家是否能看得清楚在这个过程,我们希望借助一些智能化的设备,让人力工作的负担能够减少,所以大家可以看到使用我们一系列的参数设置,来让机器去自动计算所有的尺寸,需要多大的尺寸,需要多少规格来做飞机机翼拍打板的安装,当然这个过程当中还需要有人的监控,所以我们有一个非常成熟、完整的监控系统,包括雷射扫描仪等等,保证在这个过程中保证人和机器同时在一起工作不会任何安全隐患,还包括通过监控保证机器本身对于机翼拍打板操作的安全性。所以你会看到这些都是我们现在从过去纯人工做鸡翼板的安装到现在有自动化机器接入的安装,大大提升了工作效率,而且我觉得对于未来机翼拍打板安装的精准度会有提升。

  当我们需要研发一些智能程度更高的系统时,这里面会比较花时间的一个环节就是系统之间的兼容性,我们希望能够在它的这种兼容性上面节省时间,所以我们当时想到的的一个办法就是在它的配置重新设置过程中,来保证它的兼容性,所以我们希望在整个流程改进过程中,既能够让兼容的流程、系统的提升更加有效、更加快速,同时能够保证我们不需要完全浪费现有的资源,我可以在它的基础上因为重新配置,原来硬件的基础不会完全浪费掉,进行重新配置提升智能性,更新我们的系统,这就是我们现在想做的一些项目(见PPT),这里面有一些项目,包括各种零部件,这些零部件的结构比较复杂,我们知道零部件的种类非常繁杂多样,需要不同的零部件满足复杂结构的需求。零部件因为种类、规格比较多,维修过程比较繁杂,同时有一些尺寸非常大的零部件,如果是人工来维修,确实效率会非常慢,所以这是我们现在在零部件行业当中遇到的一些挑战,因此基于这样一种需求,我们就在想是否能够做一些智能化的技术,让零部件的领域当中应用到智能化生产技术。菲尔?韦伯:现在的智能制造能为我们做什么? - 智能制造顾问群 - 智能制造解决方案顾问群


  我们怎么样去实现这个目标呢?首先我们希望能有一个秘密配方,这个秘密配方包括了四个要素,第一个要素是我们需要什么样的资源,假设现在有一个流程,能让自动化的机器人来完成,不管你做任何生产流程,你对于生产流程有一个流程的需求,也就是一个工作流程图或者工作流程表,在这个过程当中,我们首先需要你有什么样的资源需求,你需要什么样的虚拟PLC逻辑平台,我们通过虚拟PLC逻辑平台研发一个细胞控制设备,我们会使用编程在机器人当中进行知识的储存、进行编程,我们把它变成一个PLC从虚拟到现实的逻辑。通过这样一个配置,我们可以让它在现实当中满足自动化的工作流程,自动化的一些需求,在这个过程当中,有一点要提的就是数据的管理,所以我在这里给大家列出了数据管理系统的架构,在我们的技术当中,我们在最上端是公司的系统,包括公司的网站、公司的ERP等等,我们把数据传输到系统中,在里面有一系列的工具,有一个监督人,这个监督人在你的工作流程或者工作任务进来的时候,他会根据你的工作任务来编程、监督这个机器人的流程是否符合进来的任务或者工作的要求,我们会按照数据流通的一个逻辑对它的进行数据流通逻辑的编辑,我们会有一个细胞协调器的技术,通过这个细胞协调器把收集到的数据对它进行自动化的过程,我们会模拟现实当中的环境,对它进行测试,我们会把它应用到真实的环境当中,我们把它叫FLEXA细胞协调器技术,从FLEXA数据库、工作流程,以及流程资源当中获取这些信息,我们会有一个虚拟的PLC逻辑成型,在虚拟PLC逻辑成型之后,FLEXA细胞协调器会保持自己的日志,也就是一个活动的数据库,来跟踪整个目的是不是得到了正确的履行和实现。外部的系统会跟FLEXA细胞协调器系统进行一个协调工作,在我们的网站上面让这两个系统的数据进行一个相互协调和相互传输,这就是一个大致的流程图,大家可以从这里面看到我们爱有数据的传输,有逻辑的处理,把它变成一个自动化的流程,让它在现实工作环境当中得以实施,这就是今天给大家介绍的一些关于智能介绍的想法和我们正在做的项目以及事情。菲尔?韦伯:现在的智能制造能为我们做什么? - 智能制造顾问群 - 智能制造解决方案顾问群


  最后做一个简单的小结,现在智能制造是个新兴领域,在这个过程中自动化是它的关键驱动因素,我们不仅要做到适应性的生产,更多要做到自动化生产,让它实现更高程度的人工智能,我们需要让它跟工厂现有的系统和技术实现很好的兼容性,这就是我刚才介绍的FLEXA细胞协调器,让我们重配置、再配置,再跟工厂的系统进行很好的兼容,能够快速地把它进行智能化升级,在这个过程当中我们需要考虑在供应链层面、物流层面是否能跟上。

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