4 需求研究

2020年07月26日 355 本文共2078字,预计阅读时间6分钟

尽管工业 4.0 将大部分由企业自己实施,但从根本上说它仍需开展更深层面的研究。2012 年 10 月,工业 4.0 工作组确定和提出了中长期研究需求和行动规划,下面部分加以概要说明。

工业 4.0 的主要目标就是实施基于领先供应商和主导市场战略相互协调的双重策略(参见第 3 章)。这需要研发活动的支撑。在工业 4.0 中,根据预期,这一革命性的应用将主要是 ICT 与制造业和自动化技术相结合的结果。

若要实现这一步,当前的 CPS 系统装置特征需在中期阶段适应制造系统。这将需要机械和设备制造商具有类似于系统集成商的能力,即能将 ICT 和自动化产业集成,并建立有针对性的、有创意的开发过程,用于创建新的 CPS 系统。更高水平的网络需要实现产品模型、制造资源和制造系统的端到端集成。因此,有必要从长远着想大力开展研发投入。

将来的研究将优先转向制造系统的研究和开发,这一系统能全面可描述、可管理、关联敏锐和可控或自我调制。

从长远看,这些将由包括来自交叉学科的,具有可配置使用帮助功能或在生产过程中可将自身嵌入到现有的基础设施协同工作的模块化工具包 CPS 功能组件。这同时也意味着应能使虚拟计划与实际制造过程的集成显著提高。从长远来看,研究人员需要开发出模块化的 CPS 并配备相应的组件目录,这是任何模型智能工厂一个关键特征。

创新的飞跃将只会在现有的基本技术被开发到可适应当前制造环境特殊需求的应用方式时才能实现。结论、方法和最佳实践案例需要推广到不同层次的价值网络,以获取交叉学科知识和技术转移。正因如此,在阐述双重策略的章节(第 3 章)已对五个中心研究主题的三个方面进行了深入探讨:

1、价值网络的横向集成

2、全价值链端到端系统工程

3、纵向集成和网络化制造系统

着眼长远,这种由技术驱动专注于制造系统应用的研究会提高公司间或行业间的跨学科合作,这将从战略上有力助推广大的中小型机械和设备制造企业。企业将更加迅速地应对市场需求, 从而确保自己在新型产品、服务和商业模式的主要供应商地位。

但是,实现学科交叉不能仅靠单纯的制造工程师和自动化工程师的协作。第四次革命对未来的工业就业的重大影响,需在研究和实践层面来解决。这是我们讨论的第四个方面。

4、工作场所中新的社会基础设施

在社会责任方面,有必要增加员工的参与度和促进主人翁责任感,在创新型设计和规划过程,以及改善员工工作环境上充分发挥他们的技术水平和工作经验。CPS 将因此需要新的覆盖整个价值网络的工作组织结构,来激发员工的工作效率,并提供可支持个人终身发展的组织架构。

应采取跨学科方法应对这些问题,吸纳囊括由工程师、IT 专家、心理学家、人机工程学家、社会和职业科学家,以及医生和设计师等组成的整体团队的聪明才智。

上述分析表明,目前在许多领域,制造工程与自动化工程领域协同工作的实际操作方法和基本技术仍未具备。

为了确保该方法用在包含各类 IT 系统、技术资源和能力的不同公司及行业,基本的信息通信(ICT)技术应能适应自动化工程的需求。取得成功更进一步的关键是,建立实用的参考架构。

这项工作还涉及需要建立用于纵向和横向集成的以服务为基础和实时的(或从属于)ICT 平台基础设施,这在第 2 章中已经提及。这些架构应是标准化的,使其能适配于不同企业和技术规划中,以便通过适当的 Web 服务器创建广泛的共享业务网络。

这将引导我们进入最终领域,即工业化 4.0 仍然需要研究及实施。

“通过工业 4.0,我们也能建立一种人—技术互动的崭新变化,就是机器适应人的需求而不是相反的情况。具有多通道用户界面的智能工业辅助系统,能将数字学习技术直接搬到生产车间。”

——rer.nat 教授等, 沃尔夫冈,瓦尔斯特尔(德国人工智能研究中心(DFKI GmbH)CEO,工业科学研究联盟通信促进组成员)

5、虚拟网络—实体物理系统技术

诚如本节所述,综合研究需求已被分解成五个研究领域。通过工业 4.0 工作组收到包括商业和研究机构针对联络沟通小组的建议提出的反馈意见,建议反映在 2011 年 1 月和 9 月提交给工业科学研究联盟的两个报告中。这些建议,连同 BMBF 资助的项目“虚拟网络—实体物理系统集成研究议程”和 BMWi “互联网服务的经济潜力”研究的结果,都是可取的。因此,它们应被理解为,应使基本的 ICT 技术适应自动化与制造工程的需要造,包括继续努力专注于一般性研究的需求。他们也应被看作是为了实现上述的“工业工程”具体应用中对实施需求的具体描述。为了为有关资金计划的安排提供相关的思路和指导,工业4.0 工作组进一步指出了中长期工作中的关键举措和研究需求。

参考信息:

有关部委和工业 4.0 平台需保持密集对话,以便形成一个综合融资方案供行业和研究团体参考。工业 4.0 平台应确保其工业指导委员会和科学咨询委员会是来自于制造业、自动化和信息、法律、管理和社会科学等领域的专家。工业 4.0 平台工作组应邀请研究和商业团体,协助其在力求满足每一工作组特殊需求的条件下,制定出综合各项建议的全面的研发路线图。

除了在工业 4.0 工作组内部促进讨论和非正式交流外,工业4.0 平台还应能在现存的各种项目和合作伙伴间识别找出潜在的协同效应。