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制造技術與信息技術融合發(fā)展的新趨勢

2008-12-31 08:55 RFID世界網(wǎng)

導讀:低功耗,無源、半無源的RFID電子標簽技術日趨成熟,其作用距離將更遠,無線可讀寫功能更強,識別速度也將更快。

  技術的發(fā)展對于產(chǎn)業(yè)的融合至關重要,客觀、準確、系統(tǒng)地判斷當前制造技術與信息技術融合發(fā)展的趨勢,對于推進信息技術改造提升傳統(tǒng)制造業(yè),加快制造業(yè)的結構升級,走新型工業(yè)化道路,具有重要的現(xiàn)實意義。

  制造業(yè)是國民經(jīng)濟的物質基礎和產(chǎn)業(yè)主體,是國民經(jīng)濟高速增長的發(fā)動機,是科技創(chuàng)新的主要舞臺,也是信息化與工業(yè)化融合的突破口和著力點。當前,在信息技術應用日益廣泛和深入,信息技術在制造業(yè)的研發(fā)設計、生產(chǎn)裝備、企業(yè)管理、產(chǎn)品流通到營銷渠道等各個環(huán)節(jié)的應用進一步深化,制造技術和信息技術融合的步伐進一步加快,推進制造業(yè)從生產(chǎn)性制造業(yè)向服務性制造業(yè)轉型。在這一歷史進程中,技術的發(fā)展對于產(chǎn)業(yè)的融合至關重要,客觀、準確、系統(tǒng)地判斷當前制造技術與信息技術融合發(fā)展的趨勢,對于推進信息技術改造提升傳統(tǒng)制造業(yè),加快制造業(yè)的結構升級,走新型工業(yè)化道路,具有重要的現(xiàn)實意義。

  研發(fā)設計技術:集成化、虛擬化、多維化

  研發(fā)設計和工藝流程設計,是制造業(yè)信息化的重要環(huán)節(jié),也是制造業(yè)最早應用信息技術的領域。

  計算機輔助設計、計算機輔助工藝計劃、計算機輔助制造、計算機輔助工程分析、計算機輔助測試、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、產(chǎn)品生命周期管理等,正成為產(chǎn)品研究設計的重要工具和手段。當前,集成化、虛擬化和多維化,正成為研發(fā)設計技術發(fā)展的基本趨勢。

  集成化

  制造業(yè)產(chǎn)品的研發(fā)設計技術,正在經(jīng)歷從單項的技術突破,向集成應用方向的演變。

  傳統(tǒng)的設計工具和技術日益成熟,圍繞產(chǎn)品研發(fā)和設計,設計技術正在以三維產(chǎn)品模型為核心,向產(chǎn)品設計、分析仿真、工藝規(guī)劃、數(shù)控加工、以及質量檢測的一體化方向發(fā)展。新技術的應用,使得新產(chǎn)品開發(fā)周期更短,設計能力更強,協(xié)作效率更高,產(chǎn)業(yè)化速度更快。

  虛擬化

  制造業(yè)產(chǎn)品的研究設計工具和技術,在網(wǎng)絡技術、系統(tǒng)仿真技術的推進下,向虛擬化方向發(fā)展。

  依托先進網(wǎng)絡技術的異地設計、虛擬裝配等網(wǎng)絡化協(xié)同設計、網(wǎng)絡制造平臺建設,將會進一步展開,仿真技術在產(chǎn)品設計過程中的應用,將變得越來越普及,虛擬樣機技術成為技術發(fā)展的重要方向。通過虛擬技術實現(xiàn)虛擬產(chǎn)品研制,減少了實際模具試加工、以及各種高成本的實驗投入,提高了效率,降低了成本。

  多維化

  以三維CAD為代表的設計數(shù)字化,已經(jīng)得到巨大發(fā)展和廣泛應用。

  通過數(shù)字化設計軟件和創(chuàng)新設計工具的應用,企業(yè)的產(chǎn)品設計也開始從二維走向三維、從三維走向數(shù)字樣機,從簡單計算與經(jīng)驗設計,走向綜合分析與優(yōu)化設計,并借助于協(xié)同設計、并行設計、?;ㄖ频认冗M的產(chǎn)品開發(fā)理念,大大提高了產(chǎn)品的品質與性能,縮短了產(chǎn)品上市時間,滿足了用戶的個性化和多樣性需求。

  生產(chǎn)裝備技術:集成化、智能化、精準化

  信息技術在生產(chǎn)過程環(huán)節(jié)的應用,能夠大大提高生產(chǎn)的精度與效率,并實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化。

  生產(chǎn)過程和制造裝備的自動化水平不斷提高,使制造企業(yè)的生產(chǎn)運營能力和效率,得到顯著提升,企業(yè)生產(chǎn)流程不斷優(yōu)化。生產(chǎn)裝備在經(jīng)歷了剛性自動化階段、以單機數(shù)控加工階段、柔性制造階段、計算機集成制造之后,正在轉向由智能機器和人類專家共同組成的一體化智能系統(tǒng)。當前,圍繞柔性制造、敏捷制造、網(wǎng)絡制造發(fā)展的新趨勢,信息技術與生產(chǎn)裝備的融合進一步深化,并呈現(xiàn)出智能化、網(wǎng)絡化、精準化的發(fā)展趨勢,這可以生產(chǎn)裝備的主要技術發(fā)展方向來看:

  一是工控技術向集成化、網(wǎng)絡化方向發(fā)展

  工業(yè)控制系統(tǒng)是制造技術與信息技術集成應用最直接、最深入的環(huán)節(jié)。集散控制系統(tǒng)、可編程邏輯控制器、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng),正成為工業(yè)控制的主流系統(tǒng),集成化是其發(fā)展的重要方向。

  DCS在實現(xiàn)傳統(tǒng)的過程控制功能基礎上,集成了邏輯控制和批處理控制,實現(xiàn)混合控制。計算機技術在PLC中的應用不斷深化,PLC運算速度更快、存儲量更大、智能化水平更高,其產(chǎn)品也向超小型及超大型方向發(fā)展。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)是工控系統(tǒng)發(fā)展的重要方向,F(xiàn)CS與DCS相比,有著巨大的優(yōu)勢,但在很長一段時間內(nèi),二者還將共同存在,并且會互相結合。

  二是數(shù)控機床向智能化、高速化、精準化方向發(fā)展

  數(shù)控機床是實現(xiàn)制造業(yè)信息化的基礎單元,在信息技術、新材料技術、自動化技術的推動下,數(shù)控機床技術的升級換代步伐不斷加快,智能化、多功能、多工序、高精度、高效率、高可靠,成為機床的發(fā)展趨勢。從技術發(fā)展角度來看,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:

  首先是智能化。

  智能監(jiān)控、智能控制、智能診斷、智能決策、智能維護技術,成為發(fā)展的新趨勢,數(shù)控機床及其制造系統(tǒng)與CAD、CAM、CAPP、MTS的有機集成;其次是高速化。高速化一直是數(shù)控機床發(fā)展的重要趨勢,圍繞高速主軸單元、高性能數(shù)控和伺服系統(tǒng)、以及數(shù)控工具系統(tǒng)的創(chuàng)新,成為數(shù)控機床發(fā)展的重要方向‘最后是精準化。數(shù)控機床正向超精密切削、超精密磨削、超精密研磨拋光、以及超精密加工方向發(fā)展,數(shù)控機床的精度正在從微米級到亞微米級,乃至納米級。

  三是行業(yè)應用電子的智能化與集成化方向發(fā)展

  在電力、汽車、船舶等制造業(yè)領域,信息技術與傳統(tǒng)制造產(chǎn)品加速融合,形成電力電子、汽車電子、船舶電子等一批新興的行業(yè)應用電子,隨著信息技術的升級換代,行業(yè)應用電子也加速向智能化與集成化方向發(fā)展。

  汽車電子技術:

  汽車電子控制裝置中的CPU正逐漸從8位機、16位機發(fā)展到32位機。

  傳統(tǒng)的分離的點火控制和燃油噴射控制,合成為發(fā)動機控制,再將目前的車速控制、發(fā)動機控制、智能行駛控制、ABS/TCS等系統(tǒng),綜合成動力控制系統(tǒng)。分布式控制系統(tǒng)正成為基礎構造汽車車載電子網(wǎng)絡系統(tǒng)的重要趨勢;智能交通系統(tǒng)的開發(fā)將與電子、衛(wèi)星定位等結合,汽車將成為一個無所不在網(wǎng)絡的終端。

  電力電子技術:

  電力電子技術已發(fā)展到以IGBT為代表的第三代,并向智能電力電子時代發(fā)展。

  現(xiàn)代電力電子器件仍然在向大功率、易驅動和高頻化方向發(fā)展。電力電子模塊化,是其向高功率密度發(fā)展的重要一步。SiC器件的研發(fā),將成為未來的一個主要趨勢,碳化硅是目前發(fā)展最成熟的寬禁帶半導體材料,可制作出性能更加優(yōu)異的高溫(300℃~500℃)、高頻、高功率、高速度、抗輻射器件。

  企業(yè)管理系統(tǒng):集成化、平臺化、網(wǎng)絡化

  企業(yè)管理信息化,是制造業(yè)信息化的重要組成部分,管理信息化經(jīng)歷由基礎管理信息化向綜合管理信息化發(fā)展。

  基于現(xiàn)代管理理念的管理軟件,是信息技術與制造融合發(fā)展,在管理領域的重要表現(xiàn)。管理軟件在經(jīng)歷了定制化、通用化階段之后,正在進入通用化基礎上的行業(yè)化階段。從技術發(fā)展趨勢來看,主要體現(xiàn)在以下幾個方面:

  一是集成化

  制造企業(yè)在實現(xiàn)生產(chǎn)、銷售、成本、采購等業(yè)務信息化的基礎上,管理系統(tǒng)向綜合集成方向發(fā)展。

  企業(yè)資源管理與客戶關系管理CRM結合,實現(xiàn)市場、銷售、服務的一體化。與PDM系統(tǒng)集成,加強對設計數(shù)據(jù)、過程、文檔的應用和管理。與制造執(zhí)行系統(tǒng)MES、車間層操作控制系統(tǒng)SFC更緊密的結合,形成實時化的ERP/MES/SFC系統(tǒng)。

  二是平臺化

  平臺化是指新一代管理軟件將基于業(yè)務基礎軟件平臺,它能大大提高軟件開發(fā)和實施的效率。

  建立一個符合SOA標準、支持多語言的應用模塊開發(fā)平臺,正成為管理軟件發(fā)展的趨勢。通過綜合管理軟件內(nèi)置開發(fā)平臺,實現(xiàn)客戶在平臺上靈活、快速地設計、建造、實施及執(zhí)行戰(zhàn)略和管理。SAP正在通過構建平臺化的管理軟件,將管理軟件產(chǎn)品的重心從各種應用模塊的機械性集成,向基于商業(yè)流程的有機結合(BPP)發(fā)展。

  三是網(wǎng)絡化

  應用服務平臺(ASP)正成為中小企業(yè)管理信息化的發(fā)展趨勢,它將為客戶提供包括客戶關系管理、進銷存管理、辦公自動化、人力資源管理等在內(nèi)的信息服務,以及中小企業(yè)間的業(yè)務合作、交易和協(xié)同,它需要數(shù)字化、網(wǎng)絡化的業(yè)務聯(lián)動支撐平臺、以及數(shù)據(jù)共享的行業(yè)標準。在這一過程中,管理軟件網(wǎng)絡化(SaaS)的趨勢越來越明顯,客戶將通過網(wǎng)絡定購所需的應用軟件服務,這一模式將不斷改變傳統(tǒng)的商業(yè)模式。

  綜合物流技術:無線化、網(wǎng)絡化、自動化

  信息技術在物流領域的應用,是物流現(xiàn)代化的重要動力,也是物流現(xiàn)代化的重要標志。

  自動識別(條碼技術)、電子數(shù)據(jù)交換技術、自動跟蹤與定位、以及物流管理系統(tǒng)等,成為物流信息化的重要支撐。當前,物流信息技術領域的技術創(chuàng)新極為活躍,呈現(xiàn)出新的發(fā)展態(tài)勢:

  一是識別技術無線化

  RFID將成為物流識別系統(tǒng)的關鍵技術。

  低功耗,無源、半無源的RFID電子標簽技術日趨成熟,其作用距離將更遠,無線可讀寫功能更強,識別速度也將更快。

  具有智能多天線端口、多種數(shù)據(jù)接口、多制式兼容的讀寫器日益普及,并朝著小型化、便攜式、嵌入式、模塊化方向發(fā)展。同時,無線通訊技術、自動識別技術、無線通訊技術相互結合,實現(xiàn)了貨運車輛和人員操作的信息實時性問題,能夠提供功能強大的移動數(shù)據(jù)實時采集、數(shù)據(jù)實時處理、無線貨物接收、無線庫存盤點、無線貨物出庫、無線商品核價、無線作業(yè)調(diào)度等應用。

  二是物流設備自動化

  物流設備自動化的基礎是信息化,核心是機電一體化。

  將機械技術和信息技術相結合,實現(xiàn)物流設備的自動化和智能化,將是今后的發(fā)展方向。包括自動化立體倉庫、自動存取技術、自動分揀技術、自動導向和自動定位等等。

  大型高效起重機的新一代電氣控制裝置,將發(fā)展為全自動數(shù)字化控制系統(tǒng),可使起重機具有更高的柔性,以提高單機綜合自動化水平;自動化倉庫中的自動輸送車的導引方式,由有線導引向激光導引、慣性導航等無線可柔性自動化的方向發(fā)展,可大幅提高輸送能力和行走速度;采用紅外、激光、編碼、認址、識別、調(diào)速、定位、PLC、現(xiàn)場總線、無接觸式供電、光纖、數(shù)據(jù)庫等光機電信息技術,提高設備在導向、定位、存取方面的自動化程度和效率,減少機臺數(shù)量,增加設備的可靠性。

  三是跟蹤技術精確化

  現(xiàn)代物流的發(fā)展對于貨物運輸中的實時、準確跟蹤與監(jiān)控的要求越來越高,精確化是物流跟蹤技術的顯著特點。

  實現(xiàn)物流過程的全方位、多角度、全過程的跟蹤、管理和優(yōu)化,使企業(yè)物流能更準確、快速、有效地為企業(yè)精益管理、提質降耗服務。

  地理信息系統(tǒng),全球定位系統(tǒng)和無線通信技術,在物流跟蹤技術的精確化方面,發(fā)揮了巨大作用。GPS具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力,在物流領域的應用,可以實時監(jiān)控車輛等移動目標的位置,根據(jù)道路交通狀況,向移動目標發(fā)出實時調(diào)度指令。GIS利用強大的地理數(shù)據(jù)功能,來完善物流分析技術。GPS、GIS與無線通訊技術的有效融合趨勢越來越明顯,更加促進了物流技術的精確化,再輔以車輛路線模型、最短路徑模型、網(wǎng)絡物流模型、分配集合模型和設施定等,能夠建立功能強大的物流信息系統(tǒng),使物流變得實時并且成本最優(yōu)。

  四是物流技術標準化

  在經(jīng)濟全球化和貿(mào)易全球化的大背景下,國際物流的發(fā)展對于物流作業(yè)的標準化,提出了越來越高的要求,標準化技術也是現(xiàn)代物流技術的一個顯著特征和發(fā)展趨勢,也是現(xiàn)代物流技術實現(xiàn)的根本保證。

  在綜合物流體系中,基于信息技術的運輸配送、存儲保管、裝卸搬運、分類包裝、流通加工等各個環(huán)節(jié)中,信息正在建立一套統(tǒng)一的、科學的作業(yè)標準。