自动化在制造业领域的发展现状和前景
发布时间:2020-08-07 浏览量:369

一、发展现状
        近年来,随着各种新兴产业的发展与崛起,工业自动化控制系统装置制造业将直接受益,工业自动化控制系统拥有高效率、节能降耗、节省人力成本、促进产业升级的明显效果,未来发展潜力巨大。
(一)、工业机器人
       现在已经逐渐进入了工业信息化以及科技化的时代,在新时代中,工业自动化是实现工业现代化的重要基础,也是其核心和标志,未来将会更智能化。
       工业自动化涵盖了自动化控制、仪表、计算机网络通信等领域。工业自动化程度的提升对产业转型升级、工业结构的调整以及企业竞争力的提升有很重要的意义。现在很多品牌就将目标瞄准工业自动化。以RS PRO为例,越来越关注传感器以及控制类的产品,而这些都是和工业自动化紧密相关的。企业纷纷将智能制造作为发展先进制造业的制高点。
(二)、自动化智能制造
       美国大力推动以“工业互联网”和“新一代机器人”为特征的智能制造战略布局,德国推出“工业4.0”计划,新加坡提出“智能之国”计划。我国也在《中国制造2025》提出“到2025年,制造业重点领域全面实现智能化”的战略目标。
       在我国传统制造企业中,长虹、海尔等企业早在几年前就开始探索互联工厂。海尔已在四大产业建成工业4.0示范工厂,用户可以通过海尔的移动终端随时可以进行私人订制。
       毋庸置疑自动化制造已经贯穿到工厂设计、生产、管理、服务等各个制造环节。自动化制造提高了生产效率,但也产生机器对人的替代。对传统的工厂进行现代化改造,主要的手段有两种,
       (1)对一些需要工人参与其中的生产过程,采用机器人或机械手来代替。
       (2)对于一些已经实现基础自动化的企业,则要探索一些诸如云平台之类的数字化软件,因为如果让每一个企业都购买服务器来支持自己对于生产数据管理流程的分析明显不大现实,因此将企业数据上传至云平台,共享社会资源是一条必经之路这也是分析当前产业发展的两个角度。
1、工业机器人
       工业与信息化部最近公示了一批满足工业机器人行业规范条件的企业与去年公布的加在一起,一共是23家。
       工业机器人行业规范条件具体有哪些,简单列举几个
       “对于工业机器人本体生产企业规定,年主营业务收入总额不少于5000万元,或年产量不低于2000台套。
       对于工业机器人集成应用企业销售成套工业机器人及生产线年收入总额不低于一亿元”。
       可以看出,被列入名单的这23家企业无疑是中国工业机器人行业的领军企业也是从几千家同行竞争中突出的企业。近年来,我国工业机器人产量逐年递增,其中2017年更是以增长68.1%的速度夺得近年来最佳成绩,然而2018年,根据统计,只增长了6.4%,部分月份已经出现了负增长。
       这是什么原因呢?这一年,在经济上发生了一件重要的事情,那就是两个重要的贸易体之间发生了一些冲突,导致产业受到了一些影响。另外一个就是由于资本的大量涌入导致的竞争激烈。
       但工业机器人行业是否就意味着从此失去了希望呢?也不是的。以浙江省为例,2018年浙江省新增机器人1.6万台,在用机器人共计7.1万台,根据计划,在2022年前将应用十万台以上机器人,建设200个以上无人工厂,其他省份的产业也有相关的需求,但这些市场上需要的机器人和我们目前企业所生产的机器人之间或多或少都有差距。
       企业追求低成本,好用的机器人,然而,在目前的研发当中,工业机器人研发大量的扎堆于低端产品,一些企业的产品只能在中低端领域展开价格战,而众所周知,企业生产现场条件之复杂,是不能用低端、中端的机器人来满足的,所以工业机器人的订单量自然就比往年少了很多,因为企业不会说追求什么让人觉得他先进的虚幻名声而购买机器人,他是为了降低成本才购买的机器人。
       工业机器人技术尤其是核心技术的突破,需要较长的时间,高精度减速器,高性能伺服电机,驱动器,高性能控制器等关键零部件的质量稳定性和批量生产能力有待提高,另一方面对于要求高的一些行业,机器人企业要扩展业务方向,与市场不断适合,才能实现工业机器人产业的良好发展。
2、工业互联网
       在一些已经实现基础自动化的企业里,如何走向数字化探索智能化,使他们主要面临的问题,进入2019年,工业互联网频频出现在各种媒体期刊杂志里。
       对工厂实施数字化改造,是为了使工厂的生产过程、管理流程当中的一些数据发挥其有用的价值,工业是一个复杂系统,我们在现阶段不可能用数学完整的描述出工业生产过程的每一个细节,因此我们必须依靠这些采集到的数据,对工业生产进行实时、智能的调整和优化,这是工业互联网的一个基本目的,当然定制化生产等也是趋势。
       不少人认为,只要将工业当中的数据传到服务器或者云平台,就算是数字化了,这是不正确的,传统的计算机互联网和移动互联网实现了每个个体之间的数据传输,但工业互联网不仅仅需要数据的传输,她还需要数据分析和整理,如果单纯的把工业生产过程中的数据传输到某个界面显示,然后不加以数据分析判断的话,基本上也不会产生多么重要的辅助作用。这和近几年兴起的大数据分析技术有些相似,因此如果非要说计算机和自动化有什么共同点的话,那么工业的数字化和智能化是计算机和自动化的有力结合点,互相离不开,计算机擅长分析数据,构建软件系统,自动化擅长于获得数据特征后,该怎么对实体系统进行调整,在完整的工业生产过程中,二者是相互配合的关系。
       近年来,随着技术进步,国内逐渐兴起了工业升级潮,人口红利逐渐消失,智能制造提上日程,在2018年,经历了两年的机器换人进程速度放缓。
       (1)一些企业对于机器人要求比较高,机器人相关企业的竞争比较激烈。
       (2)传统以价格取胜的方法,已经不能对国外企业造成重大威胁。
       在工信部公布的满足行业规范的工业机器人企业名单中,仅有23家上榜,而经初步调查显示,仅广东一省机器人企业就高达800余家,足以见得其竞争之激烈。同时2018年一个非常重要的事件是在该年的6月7日,工业与信息化部正式将建成工业互联网基础设施和产业体系列为目标,也标志着工业互联网这一概念正式出现在人们眼前和传统互联网不同,工业互联网主要是要解决在传统工厂当中的运行管理调度最优的问题,实现定制化、最优化智能工厂。
二、机遇和挑战
颠覆传统劳动模式
       智能制造将会改变劳动者原有的工作范式,对劳动者的专业性、能动性、灵活性、协作性提出更高的要求。
      (一)专业性。智能机器人可替代部分“低技能”劳动力,但智能化生产线和大数据系统的指挥、操作和运维需要更具专业能力的劳动者弥补机器的不足。劳动者需要能够将所学的知识和技能应用于构建真实的工业系统,以应对自动化系统故障。
     (二)能动性。智能工厂中工作内容的变化要求员工兼具多种工作技能。
     (三)灵活性。制造工厂将能够迅速根据市场需求调整其生产适应能力,减轻人力的生理和心理压力;新形式的协作工厂让虚拟工作和移动工作成为现实;多模式、用户友好界面的智能辅助系统将协助员工的工作,帮助劳动者实现更灵活的就业方式。
     (四)协作性。一方面是“人人协作”,不同职业之间的分工运行模式将逐渐被合作模式所取代。智能制造将制造的各个环节的联系变得加紧密,不同的职业分工将需要更多的沟通与合作。另一方面是“人机协作”,在智能工厂里,人、机器和资源如同在一个社交网络里一般沟通协作,相互配合,重塑传统制造工厂模式下人与生产设备之间操控与被动反应的机械关系。
    (五)智能制造具有自感知、自决策和自执行等功能,能够节省大量管理人员,使管理层呈现扁平化、去中间化趋势。例如,2013年海尔公司在业务智能化后,裁掉了18%的员工,主要为中间管理层。
此外,随着我国人力成本的提升。部分高端制造业代工工厂将会回流至发达国家,造成我国更多一线劳动岗位的流失。但长期来看,智能制造倒逼产业结构调整,创造新兴就业机会。一方面是产业结构调整带来就业结构调整。虽然企业降低了对一线劳动岗位和管理岗位的需求,但随着智能制造的大规模应用,将增大对数据分析、工业软件开发、系统集成、用户互动设计、设备调试运维等智能制造装备及服务领域的用人需求。正如上世纪五六十年代美国工业领域的自动化引发严重失业同时,技术、文书等新工作岗位亟需大量人力而出现“用工荒”。另一方面是创业增加就业岗位。生产过程的“少人化”、低成本,以及3D打印分布式的生产制造方式,为创业及中小微企业发展带来前所未有的机遇,带来更多就业机会。即使机器确实在职业中接管了一些人类活动,这并不一定意味着工作岗位的工作结束。相反,由于对其余活动的总体需求持续增长,其部分自动化职业的数量有时会增加。
       劳动者将流向服务业,智能制造能够实现制造的高效率和精准化,但多用于处理简单、机械重复的操作,而那些思考复杂度高、创造力强、灵活性高的服务工作,仍然需要人力胜任,是未来劳动者就业的重要方向。
三、未来前景
       人们对工业互联网有着高度期待,但怎么才能从简单自动化阶段过渡到未来的工业互联网阶段?
对于这一问题,许多人有着自己的看法,有些人认为可以依靠以前就提出来的mes、erp等,有些人则认为,工业互联网平台与这些系统是并行独立的,但无论哪种观念都反映了目前制造业中已经不再简单的满足于机械化,电气化这些基础自动化,有条件的企业纷纷探索数字化进而展望未来的智能化。向先进自动化进军,工业机器人技术尤其是核心技术的突破,需要较长的时间,高精度减速器,高性能伺服电机,驱动器,高性能控制器等关键零部件的质量稳定性和批量生产能力有待提高,另一方面对于要求高的一些行业,机器人企业要扩展业务方向,与市场不断适合,才能实现工业机器人产业的良好发展。
如果要使得这个工业互联网系统性能好的话,最关键的因素是什么?数据的传输速度
       而2019年最大的一件事情就是5G技术的商用,5G技术的高速如果单纯用来下载电影应用软件,显得有些大材小用,5G的优势在于它的传输速度,而传输速度则意味着延迟要降低,这就和高精度的控制结合在一起,因此可以期望的是,5G技术将为工业的数字化和智能化改造贡献出自己的重要力量,不少企业也意识到了这种独特作用,2019年中国联通,中国移动,中国电信相继提出了工业互联网加5G的战略,未来可期。
走出工业
       自动化技术在工业应用中一路以来不断地解放人力劳动,同时也不断地走出工业应用到各个领域之中。在服务行业,民用产品,交通系统,能源系统,航天航空中有着非常深的应用。同时也会在各个领域中不断发展。
1、自动化技术在服务业的发展
       随着服务业中人力劳动的成本增加,资本市场促进了自动化技术在服务业中的发展。京东,阿里等互联网巨头都注入了大量资本进入服务业相关的自动化技术中。如无人车,百度,阿里以及各大汽车厂商都在研制。自动驾驶技术将会代替如今大量司机的人力劳动,会使物流运输以及人们出行方面的成本大大降低。
       在餐饮行业,许多餐饮服务类的机器人也会不断地进入其中。如不久之前海底捞推出的智慧餐厅,食材 的加工烹饪都由机器臂完成,给客人送餐由自主导航的送餐机器人完成。服务行业对于自动化的柔性需求的递增会促进柔性自动化技术在服务业的发展。
       在实体销售中,传统的店铺也会逐渐转变为自动化的无人店铺。如亚马逊推出的无人超市。在教育行业,机器人与人工智能技术能够对教育工作有很大的辅助作用。
2、自动化技术在民用产品的发展
       由于经济水平的不断提高,人们对高端电子消费产品的需求以及购买力也逐渐增加。这便会促进自动化技术应该在高端电子消费产品中。如无人机,我国无人机占全球市场七八成,其核心竞争力在于无人机中的极其稳定的飞行控制技术。在自动化技术里经典的PID控制器也是飞控不可缺少的部分。
展望
       为未来做准备永远不会太早。为了明天实现自动化的进步,管理人员必须挑战自己,以便了解当今即将出现的数据和自动化技术。但是,不仅需要数据和技术悟性来从自动化中获取价值。更大的挑战是领导者必须实施的劳动力和组织变革,因为自动化会影响整个业务流程,以及组织文化,必须学会将自动化视为可靠的生产力杠杆。
       我国应当依托《中国制造2025》、《“互联网 ”行动计划》等战略举措,进一步为“大众创业、万众创新”营造良好的政策环境。其一,鼓励科研院校人才的创新创业,加深科研院校与企业的互动,加速科研成果的转化,推动智能交通工具、智能工程机械、服务机器人等智能产品领域的创新创业。其二,加快建设完善“四众”支撑平台,多渠道鼓励创新创业。充分发挥互联网对创新资源配置的有利作用,通过“四众”等新模式实现科研、人力、物力等生产要素与创业者的对接。其三,为创新创业提供法律制度保障。通过完善我国知识产权、质量监督、社会保障等方面的法律,为智能制造领域创业和高端制造业的发展创造有利环境
应用领域