APSS高級(jí)計(jì)劃與排程協(xié)會(huì) 2015-03-17 17:54:24 作者:蔡穎 來源:APSS 文字大小:[大][中][小]
工業(yè)4.0即第四次工業(yè)革命,基于信息物理系統(tǒng)CPS，物聯(lián)網(wǎng)IoT和互聯(lián)服務(wù)IoTs,產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)流，即工業(yè)大數(shù)據(jù)，從而對(duì)其采集與分析，智能的管理高效的、高品質(zhì)的多品種小批量的個(gè)性化或私人訂制的生產(chǎn)。主要體現(xiàn)在1、智慧工廠。2、智能制造。3、智能物流。
智能化的工業(yè)企業(yè)是真正實(shí)現(xiàn)了以需求為導(dǎo)向進(jìn)行個(gè)性化制造、提供個(gè)性化服務(wù)的企業(yè)。智能制造企業(yè)包含了三個(gè)維度的“智能化”：產(chǎn)品的智能化、生產(chǎn)制造的智能化、企業(yè)的互聯(lián)智能化。
美國(guó)因?yàn)樾畔⒓夹g(shù)的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，走的是以信息技術(shù)企業(yè)擁抱“傳統(tǒng)”制造的路線，凸顯“產(chǎn)品的智能化”維度的競(jìng)爭(zhēng)力，比如谷歌進(jìn)軍無人汽車等。
德國(guó)因?yàn)閭鹘y(tǒng)制造業(yè)的優(yōu)勢(shì)，所以以生產(chǎn)制造過程智能化為切入點(diǎn)來往前后兩端延伸，推動(dòng)其工業(yè)4.0。
中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)互聯(lián)應(yīng)用的高速發(fā)展，很多企業(yè)在企業(yè)互聯(lián)化、移動(dòng)互聯(lián)運(yùn)作的新商業(yè)模式上獲得了突破。
智能制造具體包含內(nèi)容如下：
1、智能設(shè)計(jì)，智能原型制造。
2、智能物聯(lián)，數(shù)據(jù)供應(yīng)鏈，工業(yè)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算。
3、智能機(jī)器人（加工，裝配，運(yùn)輸，倉(cāng)儲(chǔ)等）。
4、智能柔性、重構(gòu)單元與生產(chǎn)線。
5、智能計(jì)劃排程（規(guī)則優(yōu)化、算法化調(diào)度）。
6、智能流程（協(xié)同、移動(dòng)、社交化管理等）。
7、智能診斷與控制（校正與自適應(yīng)）。
8、人類智慧（專業(yè)技能，專家）。
智能供應(yīng)鏈?zhǔn)腔谏窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)或規(guī)則運(yùn)籌優(yōu)化算法，其具體包含的內(nèi)容如下：
1、網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略規(guī)劃優(yōu)化
2、銷售預(yù)測(cè)和需求計(jì)劃
3、整合多工廠集中式或分布式計(jì)劃
4、訂單承諾計(jì)劃與接單與插單模擬仿真
5、智能生產(chǎn)計(jì)劃、庫(kù)存計(jì)劃與運(yùn)輸計(jì)劃、配送排程
6、供應(yīng)商協(xié)同計(jì)劃與JIT/JIS供貨排程
7、約束物料計(jì)劃同步能力計(jì)劃
8、智能車間作業(yè)調(diào)度與排產(chǎn)
9、虛擬仿真和人機(jī)交互
10、實(shí)時(shí)智能動(dòng)態(tài)滾動(dòng)重排
價(jià)值鏈上的具體智能優(yōu)化規(guī)則如下：
1、零件入倉(cāng)庫(kù)規(guī)則
2、選擇倉(cāng)庫(kù)零件規(guī)則
3、零件配送方發(fā)規(guī)則、
4、零件配送路線規(guī)則
5、小車運(yùn)輸方式選擇規(guī)則
6、選擇小車的規(guī)則
7、零件進(jìn)入加工點(diǎn)的規(guī)則
8、零件進(jìn)選擇加工設(shè)備規(guī)則
9、加工設(shè)備選擇零件的規(guī)則
10、零件選擇緩沖站的規(guī)則
11、加工設(shè)備選擇人力、刀具規(guī)則
12、人力、刀具選擇設(shè)備規(guī)則
13、人力、刀具選擇刀庫(kù)的刀位規(guī)則
14、人力、機(jī)刀具器人運(yùn)刀的規(guī)則
15、分揀、波次、發(fā)運(yùn)裝箱規(guī)則
16、運(yùn)輸方法的選擇規(guī)則
17、運(yùn)輸路線選擇規(guī)則
18、分銷緩沖站的選擇規(guī)則
智能需求計(jì)劃與生產(chǎn)計(jì)劃包含：
1、銷售預(yù)測(cè)和需求計(jì)劃（智能算法趨勢(shì)）
2、整合多工廠集中式或分布式計(jì)劃（運(yùn)籌優(yōu)化）
3、訂單承諾計(jì)劃與接單與插單模擬（模擬仿真）
4、生產(chǎn)計(jì)劃、庫(kù)存計(jì)劃與運(yùn)輸計(jì)劃、配送排程（規(guī)則與算法優(yōu)化）
智能生產(chǎn)排程包含：
1、生產(chǎn)訂單下達(dá)規(guī)則優(yōu)化
2、排序規(guī)則優(yōu)化
3、資源選擇規(guī)則優(yōu)化
4、資源組成員分配規(guī)則優(yōu)化
智能車間優(yōu)化調(diào)度包含：
1、智能生產(chǎn)排序
2、智能替換設(shè)備
3、智能替換工藝路線
4、智能合理安排班次，來滿足交期
5、智能跟蹤訂單完成情況，以避免訂單延遲
6、智能調(diào)度設(shè)備、人員滿負(fù)荷，滿足資源利用率
7、智能調(diào)度模具、夾具的準(zhǔn)備情況
8、智能調(diào)度材料短缺與積壓
9、智能處理車間意外狀況。如設(shè)備故障、缺料、員工病事假等
10、人機(jī)可以交互處理
實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的一般路線圖：
1、建立一個(gè)信息物理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（CPS）
CPS是一個(gè)新的概念，2005年才由美國(guó)科學(xué)院提出，2008年之后，美國(guó)才將CPS作為國(guó)家戰(zhàn)略性發(fā)展方向予以重視。
CPS是一個(gè)結(jié)合計(jì)算領(lǐng)域以及傳感器(Sensor)和致動(dòng)器(Actuator)裝置的整合控制系統(tǒng)。包含了無處不在的環(huán)境感知、嵌入式系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信和網(wǎng)絡(luò)控制等系統(tǒng)工程，使我們身邊的各種物體具有計(jì)算、通信、精確控制、遠(yuǎn)程協(xié)作和自組織功能，使計(jì)算能力與物理系統(tǒng)緊密結(jié)合與協(xié)調(diào)。
在傳感器的幫助下，CPS接受并處理來自物理世界的大量數(shù)據(jù)，并將這些用于基于網(wǎng)絡(luò)的各種應(yīng)用和服務(wù)中，最終會(huì)這些服務(wù)和應(yīng)用會(huì)通過致動(dòng)器反饋并影響實(shí)體世界。
目前已有某些領(lǐng)域出現(xiàn)似于CPS的電子控制綜合性系統(tǒng)，但目前這些系統(tǒng)通常都是嵌入式系統(tǒng)(Embedded System)，嵌入式系統(tǒng)比較強(qiáng)調(diào)機(jī)器的計(jì)算能力，CPS則更為強(qiáng)調(diào)各個(gè)實(shí)體裝置和電腦運(yùn)算網(wǎng)絡(luò)的融合，CPS是借用技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)人的能力在時(shí)間、空間等方面的延伸，CPS的本質(zhì)就是人、機(jī)、物的融合。
簡(jiǎn)而言之，現(xiàn)在我們身邊常見的物體都是沒有感覺，沒有靈魂，不會(huì)思考，不會(huì)合作的死物，但CPS使我們的物理系統(tǒng)成為了活物，不僅賦予了物體以感覺，還賦予了其思考能力和協(xié)作能力，物理世界和數(shù)字世界將合二為一。
2、實(shí)現(xiàn)三項(xiàng)集成：縱向集成，橫向集成，端到端的集成
縱向集成就是解決企業(yè)內(nèi)部信息孤島的集成，工業(yè)4.0 所要追求的就是在企業(yè)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)所有環(huán)節(jié)信息無縫鏈接，這是所有智能化的基礎(chǔ)。
橫向集成是企業(yè)之間通過價(jià)值鏈以及信息網(wǎng)絡(luò)所實(shí)現(xiàn)的一種資源整合，是為了實(shí)現(xiàn)各企業(yè)間的無縫合作，提供實(shí)時(shí)產(chǎn)品和服務(wù)。
端到端集成，圍繞產(chǎn)品全生命周期的價(jià)值鏈創(chuàng)造，通過價(jià)值鏈上不同企業(yè)資源的整合，實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、物流配送、使用維護(hù)的產(chǎn)品全生命周期的管理和服務(wù)。
集成的目標(biāo)使人和人、人和機(jī)器、機(jī)器和機(jī)器以及服務(wù)和服務(wù)之間能夠互聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)橫向、縱向和端對(duì)端的高度集成。集成是工業(yè)4.0 的關(guān)鍵，集成是實(shí)現(xiàn)智能工廠的技術(shù)前提。
3、工業(yè)大數(shù)據(jù)
大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)智能制造，它包含產(chǎn)品數(shù)據(jù)，運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，價(jià)值鏈數(shù)據(jù)，外部數(shù)據(jù)。工業(yè)4.0的核心就是數(shù)據(jù)，他們會(huì)滲透到企業(yè)運(yùn)營(yíng)、價(jià)值鏈乃至產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，是工業(yè)4.0 的基石。
第一類是產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)，俗稱企業(yè)主數(shù)據(jù)。
第二類是運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，一般稱為交易數(shù)據(jù)。
第三類是整個(gè)價(jià)值鏈上的數(shù)據(jù)，如供應(yīng)商、分銷商、客戶等數(shù)據(jù)。
第四類是對(duì)企業(yè)經(jīng)營(yíng)分析有價(jià)值的外部數(shù)據(jù)。
打造中國(guó)版的工業(yè)4.0
實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0和中國(guó)2025規(guī)劃應(yīng)該根據(jù)中國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展背景，中國(guó)企業(yè)的現(xiàn)狀的逐步實(shí)現(xiàn)智能化。
第一步： 標(biāo)準(zhǔn)化
第二步： 信息化
第三步： 自動(dòng)化
第四步： 智能化
傳統(tǒng)制造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，成為智能化企業(yè)，終極目標(biāo)是從產(chǎn)品、生產(chǎn)過程到企業(yè)運(yùn)作全方位都實(shí)現(xiàn)了智能化，真正是基于以需求為導(dǎo)向?qū)崿F(xiàn)個(gè)性化的生產(chǎn)制造。而每一類企業(yè)的行業(yè)積累、企業(yè)積累不一樣，特點(diǎn)不一樣，或選擇全方位推進(jìn)，或選擇分步實(shí)施。
我們可以融合美國(guó)GE的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、德國(guó)西門子的工業(yè)4.0、日本豐田的精益TPS、中國(guó)的兩化融合數(shù)字化工廠的實(shí)踐中，讓連接的萬物做正確的事。
在萬物相連的云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、工業(yè)4.0時(shí)代，供應(yīng)鏈優(yōu)化軟件系統(tǒng)和工業(yè)自動(dòng)化軟件系統(tǒng)大有用武之地，因?yàn)樗鼈儽辉O(shè)計(jì)用來在整個(gè)公司組織中進(jìn)行部署，集中或分布，智能的滿足客戶近于苛刻的需求。
智能制造、智能供應(yīng)鏈也不僅僅是“連接就是一切”，智能優(yōu)化決策系統(tǒng)支持工業(yè)4.0的智慧工廠，智能制造、智能物流。其目標(biāo)智能滿足最大化客戶服務(wù)水平與最低化總體擁有成本。
只有真正準(zhǔn)確的理解什么是數(shù)字、數(shù)據(jù)、大數(shù)據(jù)、工業(yè)大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)供應(yīng)鏈，智能制造、智慧決策，CPS系統(tǒng)，才能探尋出實(shí)現(xiàn)中國(guó)版的工業(yè)4.0的路線圖，否則，又會(huì)陷入新一輪的喧囂！
