复杂系统
没有 络的世界是一个机械系统。随着传感器、互联 、物联 的出现,IoT时代正在到来,所有的产品最终都将成为一个 络终端。
正如波特所说,未来,所有的产品功能将由四个基本模块构成:动力部件、执行部件、智能部件、互联部件,未来的智能产品可以监测、可以控制、可以优化,产品的功能灵活性、易扩展性、安全性、可管理性都得到提高。
单一产品走向复杂系统,
从机械系统走向生物系统
万物互联 使得孤立产品走向复杂产品 体系。约翰迪尔公司(John Deere)作为全球最大的农业机械制造商和世界第二大工程机械制造商,其产品沿着传统产品→智能产品→智能互联产品→产品系统→产品体系的路径逐步演变。
它不仅仅是一个产品,而且成为一个 络体系的组成部分。当成为一个 络体系组成部分的时候,就从一个原有的机械系统演变成复杂的生物系统。
智能系统:
单一系统、局部系统、复杂系统到巨系统
再来看智能制造,可以定义一个智能的最小单元——具有感知、分析、优化、执行功能的智能单元,如数控机床、智能机器人、AGV小车以及刀具管理、工装管理系统等,这些最小智能单元散布在制造体系的各个角落。今天,随着物联 、边缘计算、工业互联 等新的架构和技术体系的出现,以及市场需求对跨企业、跨环节、大尺度资源优化的需求,最小的智能单元从一个小系统被不断接入企业内部大系统,企业内部大系统与上下游实现互联互通互操作,构建复杂产业链系统。
在此基础上,当企业把产业链系统向整个 会开放时,开始构建起一个复杂巨系统。那我们可以看出来,商业和制造系统变得越来越复杂,从一个机械系统演变成了一个复杂生物系统。
德国工业4.0讲横向集成、纵向集成、端到端集成,从这个角度来讲,什么是集成p>
集成是数据的互联、互联 互操作,集成的本质就是对制造资源优化范围、领域深度的描述,从自动化到智能化,就是从局部优化到全局优化的过程,在时间上优化只有起点没有终点,空间上参与优化的资源从点、线、面、大系统、巨系统的方向不断地扩展。如果说,自动化是单点的、低水平的,有限的资源优化;那么,智能化是多点、高水平、全局的资源优化。所谓集成的过程,就是对制造过程的范围领域不断地深化的过程。
制造企业需要面对不确定性快速做出反应
美国的标准与技术研究院对智能制造有一个理解。就是如何实现差异性更大的定制化服务、更小的生产批量、不可预知的供应链的变更。
把这三个标准归纳成一句话就是制造企业如何面对不确定性,在外界环境发生变化时,如何能够快速地、实时地、精准地做出反应。这背后的体现的是一种能力。
中国是全球最大的服装出口基地,过去一个外贸服装订单量可以达到百万级,后来订单量下降到了十万、五万级,今天服装的外贸订单最小批量只有3000件左右,线下订单达到1500件、线上达到380件。
但同时,订单的交期从过去的一年、半年、三个月进一步压缩到15天,有些品牌厂商15天交期产品的比重已占所有产品的15%。
而具备15天交期能力的代工厂,其单件产品的议价能力比大规模生产厂家高出30%。
对于智能制造和数字化转型而言,其要解决的核心问题是如何解决小批量、多品种、短交期的问题。
商业和制造系统的复杂性
商业和制造业变得越来越复杂,这个复杂性至少可以从两个维度去观察。第一,产品本身越来越复杂。过去,仅仅是一个机械产品,现在变成了智能互联的产品,产品增加传感器、通信模块、计算模块、软件等,产品变得越来越复杂。
第二,需求变得越来越复杂。从大规模生产、大规模定制到个性化定制是一个不断演进的过程。当需求变得很复杂的时候,给企业研发、设计、生产带来一系列的挑战。
工具革命:从能量转换工具到智能工具
马克思在几百年前就说过“手推磨产生的是封建主的 会,蒸汽磨产生的是工业资本家的 会”。马克思也说过各种经济时代的划分,原始 会、农业 会、工业 会,这种时代的划分,不在于生产什么,而在于怎样进行生产,用什么样的劳动资料生产。
通过劳动工具的差异,人类 可以划分为农业 会、工业 会、信息 会。
定义工业 会最重要的工具叫做能量转换的工具,蒸汽机、内燃机、纺织机等都是能量转换的工具。信息 会是什么工具呢 会的工具是在传统工业 会能量转换的工具基础上,增加了传感、通信、计算、处理等智能模块,能量工具转变成为一种智能工具,如智能机器人、数控机床、AGV小车等都是在能量转换的基础上加载了传感、控制、优化等智能要素。
我们可以看到,在过往的几百年、上千年,人类信息传播工具的演变:从过去的狼烟、驿站、旗语、邮局、电 、电话到互联 ;生产加工工具的演变:从手工、机床到数控机床、在线数控机床。
过去工厂里面传递信息是通过文档,设计师们用纸、笔等工具画出汽车、飞机的几何外形;后来通过模型来传递信息,将几何模型、工艺模型信息等都完全加载,用二维CAD、三维CAD来设计汽车和飞机,到后来基础模型的企业(MBD)等。
无论是体力劳动者,还是脑力劳动者,通过新的工具,提高了生产、研发效率。
决策革命
什么叫决策革命象的语言来描述就是在比特的汪洋中重构原子的运行轨道。
就是通过在Cyber空间重建物理世界,对采集的信息进行处理、加工、优化,将优化的结果反馈到物理世界,再去优化物理世界。
信息物理系统建设就是在比特的世界中构建物质世界的运行框架和体系,是以数据自动流动实现资源优化配置。这种决策将实现更高的效率、更低的成本,更加精准和科学。
决策革命:基于数据+算法的决策
决策革命简而言之就是基于数据+算法的决策。“数据+算法=服务”实现分四个环节:一是描述,在虚拟世界描述物理世界发生了什么;二是洞察,为什么会发生,事物产生的原因;三是预测,研判将来会发生什么;四是决策,最后应该怎么办,提供解决方案。
数据的自动流动
数据+算法的背后支撑:数据的自动流动
决策革命是基于数据+算法,那支撑数据+算法的背后是什么trong>是数据的自动流动,即正确的数据在正确的时间以正确的方式传递给正确的人和机器。
青岛红领作为一家个性化定制服装企业,有些企业高管参观后感到非常失望,因为没有想象中一排排机器人、先进的数控机床、先进的生产线以及忙乱而有序的AGV小车,看到的是一排排的工人在用手工的方式加工衣服,是一个典型的劳动密集型企业生产场景。
有人说他跟富士康没有区别,不是没有区别,而是根本就比不上富士康,富士康的自动化生产线、切片机、机器人是非常先进,红领跟富士康有什么不同呢strong>
自动化分为两种。一种自动化是生产装备自动化,叫做看得见自动化,或者定义成工具革命,数控机床、机器人、立体仓库、忙碌而有序的AGV小车。
还有一种叫做看不见的自动化,数据流动的自动化,把正确的数据在正确的时间传递给正确的人和机器,或者定义成决策革命。
当你采集一个人上身的18个部位,22个指标之后,这一个指标首先自动生成一个适合这个人体型的一个版型,自动生成一个数控机床的加工指令,自动生成200个工序的加工工艺,定制化生产跟规模化生产相比,其复杂度、面临的不确定性远远地超出几个量级。
当面对一个定制化生产的时候,系统变得极其地复杂,需要非常多的决策,每时每刻、每个人所面对的加工对象、工艺、方法都会发生变化。
定制化生产的核心在于,如何能够把数据在正确的时间以正确的方式传递给正确的人,以数据的自动流动化解复杂系统的不确定性。
从基于文档的信息流,到基于模型的信息流
我们把这一模式概念拓展到一般生产场景,当企业采集了客户的数据之后,这些数据就会在企业经营管理、产品设计、工艺设计、生产制造、过程控制、产品测试的每一个环节里去流动。我们要思考的问题是在数据流动的每一个环节,是不是可以没有人去参与。
过去信息的流动是基于文档的流动,我们的企业通过传真、e-mail、excel表、U盘、光盘、打电话、开会、自己开发工艺程序、编写软件等各种方式传递信息。今天,我们所要追求的是,数据能够在企业内部流动过程中,不需要人的参与可以实现信息的自动流动。
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