¿Qué factores hay que tener en cuenta en las fábricas de Industria 4.0?
En el último año de 2014, mientras la industria manufacturera de mi país se enfrentaba a una transformación y actualización, la industria discutía constantemente sobre la Industria 4.0. Además, Siemens, SAP y otros actores importantes de la Industria 4.0 de Alemania estaban añadiendo combustible. al fuego. Parece que la era de la Industria 4.0 en China está llegando. Sin embargo, en comparación con las fábricas de demostración de Industria 4.0 que solo tienen un puñado de trabajadores en la línea de producción, muchas fábricas en nuestro país todavía utilizan métodos de producción semiautomatizados. Entonces, ¿qué mentalidad deberíamos utilizar para tratar la Industria 4.0?
En el "Plan de acción de cooperación chino-alemán: innovación plástica sostenible" publicado después de la tercera ronda de consultas gubernamentales chino-alemanas en octubre de 2014, Industria 4.0 es uno de los contenidos de cooperación. La publicación de este esquema ha desencadenado aún más una nueva ronda de acalorados debates sobre la Industria 4.0 en la industria nacional.
Elección del desarrollo industrial
La Industria 4.0 es una visión propuesta por el gobierno alemán para mantener el liderazgo global de la fabricación alemana. La Industria 4.0 describe la visión de futuro de la industria manufacturera y propone que, tras las tres revoluciones industriales, como la aplicación de las máquinas de vapor, la producción a gran escala y la aplicación de la tecnología de la información electrónica, la humanidad iniciará una producción altamente digital y en red basada en Sistemas ciberfísicos (CPS), la cuarta revolución industrial marcada por la autoorganización de las máquinas.
La razón por la que la Industria 4.0 ha atraído una atención generalizada en mi país es que la industria manufacturera de mi país se enfrenta a una transformación en medio del aumento de los costos laborales, la fluctuación de los precios de las materias primas y el impacto cada vez más profundo de la tecnología de la información en la industria. Además, muchos conceptos de Industria 4.0 coinciden con la estrategia de integración de las "dos informatizaciones" propuesta por nuestro país.
"La Industria 4.0 es una tendencia importante en la industria y también puede ser la única opción para el desarrollo industrial", cree Koman, vicepresidente senior global de SAP, red global de I+D y presidente de mercados estratégicos de rápido crecimiento. que "China no es sólo la Industria 4.0 o Los beneficiarios del desarrollo del Internet de las Cosas también son importantes promotores". Esto se debe a que China es un importante país industrial y se encuentra en un momento crítico de transformación y modernización industrial, y la Industria 4.0 puede ayudar a la industria china a mejorar la eficiencia y reducir los costos de producción. Por otro lado, mejorar la flexibilidad de la producción para satisfacer las necesidades individuales de los consumidores se debe a que China tiene una gran cantidad de empresas de alta tecnología, así como Internet móvil; e industrias de comercio electrónico con gran potencial, que proporcionan una base técnica para la implementación de la Industria 4.0.
Ji Bingmeng, presidente de SAP Greater China, cree que simplemente liberar la productividad no es suficiente. La Industria 4.0 debe resolver los problemas más profundos que enfrenta la industria manufacturera de China. El papel de las empresas manufactureras chinas se transformará gradualmente en proveedores de servicios, no sólo vendiendo equipos sino también proporcionando una gama completa de servicios, incluido el mantenimiento. Por lo tanto, la innovación de servicios será el próximo terreno estratégico para las empresas manufactureras. La Industria 4.0 no se limita a las líneas de producción, sino que también está estrechamente relacionada con la tecnología de Internet de las cosas, lo que crea nuevas oportunidades para que las empresas manufactureras chinas alcancen alturas estratégicas.
Se entiende que para promover la Industria 4.0 desde el concepto hasta la práctica de la ingeniería, la Escuela Chino-Alemana de Ingeniería de la Universidad de Tongji y la empresa alemana Phoenix Contact construyeron conjuntamente en octubre el primer laboratorio de Industria 4.0 en China. el año pasado.
No solo una fábrica inteligente
El centro de producción de motocicletas Harley-Davidson de la fábrica de Festo en Alemania ha realizado una producción en línea mixta con la ayuda de la solución de fábrica inteligente de SAP, fabricando motocicletas personalizadas. El ciclo de producción se redujo de 21 días a 6 horas. Si los clientes realizan un pedido durante el día, recibirán una motocicleta Harley personalizada por la noche.
Este es un caso típico de la Industria 4.0 y una manifestación del núcleo de la Industria 4.0: la fábrica inteligente. La llamada fábrica inteligente significa que cada componente requerido en todo el proceso de producción de la fábrica se puede conectar al equipo de producción a través de sensores, lo que permite que la misma línea de producción produzca productos completamente diferentes al mismo tiempo. En el pasado, normalmente la misma línea de producción sólo podía producir un modelo de producto.
Ji Bingmeng cree que los lotes pequeños, los lotes múltiples y la producción diferenciada serán la tendencia futura de la fabricación.
La fábrica integrada abierta en el centro de innovación de SAP en Potsdam demuestra plenamente este modelo de producción: mediante la integración de tecnología de fabricación y sistemas de TI de primer nivel, la misma línea de producción en el taller puede producir cualquier pedido y cualquier cantidad de productos diferentes. deshacerse de la dependencia de los controladores de la línea de producción y, al mismo tiempo, poder manejar de manera flexible los cambios de pedidos, la combinación de productos y los ajustes de procesos.
Muchas personas en la industria creen que las fábricas inteligentes son la Industria 4.0. Esta visión es algo sesgada. Como actores importantes de la Industria 4.0 alemana, ni SAP ni Siemens lo creen así. Esto se puede entender si observamos los cambios en las industrias industriales.
Recientemente, Liu Qiangdong, fundador, presidente y director ejecutivo de JD.com, afirmó públicamente que los refrigeradores deberían ser completamente gratuitos y generar ingresos a través de los datos y servicios que hay detrás de ellos. Por ejemplo, si no hay bebida en el refrigerador del usuario, el refrigerador mostrará la información de compra de JD.com en la pantalla para realizar la compra con un solo clic. JD.com también ha creado una empresa de hardware inteligente dedicada a este fin.
Se puede observar que la manufactura ya no es la industria manufacturera del pasado, y la industria ya no es la industria del pasado. En la era de la Industria 4.0, debemos adoptar una mentalidad, un modelo de producción y operación completamente diferente al del pasado. El mantenimiento predictivo y la logística inteligente también se consideran características importantes de la Industria 4.0.
A diferencia del mantenimiento periódico anterior basado en el tiempo de funcionamiento de los equipos y productos, en la era de la Industria 4.0, el personal de mantenimiento analiza la información operativa del equipo devuelta por los sensores y domina la información sobre el estado de rendimiento del equipo. , para llevar a cabo el mantenimiento y conservación específicos de equipos y productos de manera más flexible y eficiente. Se informa que SAP ha ayudado a las empresas de energía eólica en Europa a reducir los costos de mantenimiento y conservación, ahorrar recursos y mejorar el rendimiento y el rendimiento laboral de las turbinas eólicas. Ji Bingmeng cree que al utilizar dispositivos inteligentes que pueden informar su propio rendimiento, los fabricantes pueden recopilar cantidades masivas de datos y luego utilizar herramientas analíticas como SAPHANA para analizar los datos y establecer una plataforma de servicio de mantenimiento predictivo. A largo plazo, el papel de los fabricantes se transformará gradualmente en proveedores de servicios, no sólo vendiendo máquinas sino también proporcionando un conjunto completo de servicios y modelos de uso. De esta manera, los clientes pueden utilizar el producto sin preocuparse por su mantenimiento.
Koman cree que la inteligencia logística se puede dividir en dos categorías: logística interna y logística externa. Por ejemplo, en la logística nacional, las empresas de logística pueden predecir la hora de llegada de los cargueros en función de la ubicación geográfica y otra información transmitida por sensores instalados en los contenedores transportados por los cargueros, y organizar razonablemente la hora de llegada de los camiones, reduciendo así el tiempo de espera de los camiones. y aliviar la congestión en la terminal. El puerto de Hamburgo, en Alemania, con una capacidad de manipulación de 14.000 toneladas y capacidad para 5.500 camiones, ya lo ha demostrado. Hasta ahora, para gestionar de forma razonable los 5.500 camiones que entraban y salían del puerto cada día, el puerto de Hamburgo tenía que realizar un gran trabajo de coordinación y programación. Ahora, el Puerto de Hamburgo intercambia información con los barcos para ordenar el tiempo de entrada y salida de los camiones del puerto en función de la hora de llegada del carguero o de las características de la carga cargada en el carguero. De esta forma, los camiones pueden completar sus operaciones permaneciendo en el puerto una media de 30 minutos, lo que alivia enormemente la congestión del tráfico en el puerto. En el futuro, el puerto de Hamburgo también quiere conectar todos los sectores del transporte, desde la vía fluvial hasta la carretera y el ferrocarril. Por ejemplo, en la logística externa, los fabricantes de vehículos pueden predecir cuánto tiempo llevará producir el vehículo, de modo que puedan organizar razonablemente el transporte y reducir el tiempo de espera de los camiones.
Sentar una base sólida para la informatización
Shao Liqin, subdirector del Comité Asesor de la Estrategia Nacional de Desarrollo de la Industria de Nuevos Materiales, hizo recientemente comentarios en una reunión pública, diciendo que Europa y Estados Unidos Los estados ya han comenzado la revolución Industrial 4.0, mientras que China todavía es complaciente con la compra y venta de productos baratos y defectuosos en Taobao probablemente hará que China sea abandonada por la próxima revolución industrial. Esta declaración provocó acaloradas discusiones en la industria.
La Industria 4.0 tiene una pinta estupenda, pero parece un poco lejana a nosotros. Durante las entrevistas de los últimos años, los periodistas visitaron muchas fábricas y descubrieron que, aunque hay muchas empresas industriales muy avanzadas en nuestro país, muchas fábricas tienen un grado relativamente bajo de automatización y un bajo nivel de aplicación de información. Incluso se puede decir que algunas empresas industriales pueden estar todavía en la era de la Industria 2.0.
Wu Hequan, académico de la Academia China de Ingeniería y presidente de la Sociedad de Internet de China, admitió con franqueza en la Exposición Internacional de la Industria de China celebrada en 2014 que las fábricas de nuestro país son muy diferentes. La implementación de la Industria 4.0 es que actualmente algunas fábricas tienen dificultades para realizar el intercambio interno de datos, y mucho menos para abrir islas de información entre empresas.
¿Es demasiado pronto para adoptar la Industria 4.0?
No lo es. La realidad está impulsando la transformación y reforma industrial de China. Un estudio reciente realizado por Boston Consulting Group encontró que los salarios de la fuerza laboral de China han aumentado más de cuatro veces en la última década, lo que, junto con la apreciación del renminbi, ha hecho que los costos de fabricación de China se acerquen a los de Estados Unidos. . Los bajos costos laborales ya no pueden usarse como etiqueta de ventaja para la fabricación china en el mercado global. Las empresas manufactureras chinas deben maximizar el uso de los recursos y hacer que la producción sea más eficiente; deben acortar el tiempo de comercialización de los productos tanto como sea posible y responder; llegar al mercado más rápidamente, para satisfacer rápidamente las necesidades cambiantes de los clientes y también debemos implementar rápidamente cambios flexibles en cada eslabón para hacer que la producción sea más flexible;
Adoptar la Industria 4.0, que generalmente se considera la dirección del desarrollo industrial, es sin duda una forma viable. La fábrica de Siemens en Chengdu, que copió la fábrica de demostración alemana de Industria 4.0, Amberg Electronics Factory en Alemania, proporciona una buena referencia para la dirección futura de la transformación manufacturera de China. Los datos muestran que a través de la planificación digital de la fábrica, el tiempo de comercialización del producto se puede reducir en al menos un 30 %; al optimizar la calidad de la planificación, los costos de fabricación se pueden reducir en un 13 %.
Según información de Siemens, la plataforma empresarial digital es el soporte para realizar la fabricación digital. Puede lograr un funcionamiento eficiente de todo el ciclo de vida, desde el diseño del producto, la planificación de la producción, la ingeniería de producción hasta la ejecución de la producción y los servicios. . La plataforma empresarial digital aplicada por la fábrica de Siemens en Chengdu cubre cinco niveles: la primera capa empresarial se refiere principalmente a la estructura de nivel superior de la empresa construida mediante software PLM y sistema ERP, que se utiliza para proporcionar datos de producción unificados, rutas de proceso, listas de diseño, etc. .; La segunda capa de gestión incluye principalmente software de gestión de producción como MES (Manufacturing Execution System), que se utiliza para controlar el flujo de datos importantes y la gestión de producción, la tercera capa de operación incluye principalmente la recopilación de datos del Sistema de datos distribuidos (DCS) de Siemens; y monitoreo El sistema de gestión del estado del equipo del sistema de control (SCADA) se utiliza para monitorear el proceso de producción y el estado del equipo; la cuarta capa de control en el sitio incluye principalmente controladores lógicos programables (PLC) de Siemens; Las capas cuarta y quinta proporcionan e intercambian diversos datos para el MES superior y otros sistemas.
Sin embargo, para la mayoría de las empresas manufactureras tradicionales, no es fácil que el nivel de informatización alcance el nivel de Siemens Chengdu Factory. Li Ruicheng, presidente del Instituto de Investigación SAP China, escribió recientemente un artículo en el que afirma que hacer realidad la Industria 4.0 no es algo que pueda lograrse de la noche a la mañana, sino que es un proceso gradual y a largo plazo. Durante este proceso, el software es la máxima prioridad. En la actualidad, es necesario ajustar las tecnologías básicas y los valores fundamentales de los sistemas de fabricación existentes para cumplir con los requisitos específicos de la Industria 4.0.
Se puede ver que para la producción y fabricación de mi país, un punto muy importante en el movimiento actual hacia la fabricación inteligente y la Industria 4.0 es referirse a la arquitectura de cinco capas de la fábrica de Siemens Chengdu en términos de informatización. para verificar las deficiencias y llenar los vacíos, y finalmente completar la Una plataforma empresarial digital completa.
Luo Wen, presidente del Instituto de Investigación para el Desarrollo de la Industria de la Información Electrónica de China, señaló en el artículo "Industry 4.0 China Revelations" que la estrategia de Industria 4.0 de Alemania tiene muchas similitudes con la profunda integración de "dos informatizaciones" propuesta. Nuestro país debe tomar como principal objetivo la integración profunda de "dos informatizaciones".
Desde cierta perspectiva, la Industria 4.0 está impulsada por las nuevas tecnologías, por lo que en el proceso de avance hacia la Industria 4.0, la introducción de nuevas tecnologías es crucial.
Centrarse en estándares y construcción de plataformas
La Industria 4.0 enfatiza la transformación del control centralizado a un modo de control mejorado descentralizado, estableciendo así un modelo de producción de productos y servicios digitales y personalizados altamente flexible, que requiere un gran número de nuevas tecnologías como soporte.
Coleman cree que tecnologías como big data, computación en la nube e Internet móvil desempeñarán un papel importante en la Industria 4.0: después de que se interconecten terminales masivas, se necesita tecnología de big data para almacenar y analizar cantidades masivas de datos estructurados que combinarán diferentes; La mejor manera para que las partes interesadas se interconecten a través del mismo conjunto de datos. La tecnología de Internet móvil puede enviar información de mantenimiento con características predecibles al terminal y también puede ayudar a los usuarios a comprender el funcionamiento de la fábrica en tiempo real a través de terminales móviles, no necesariamente en la fábrica. Centro de Control.
Komen agregó que para que la Industria 4.0 tenga éxito, debe cumplir con los siguientes siete factores: resolver los problemas de seguridad de la red y formular políticas de seguridad relevantes; formular estándares internacionalmente unificados en la transmisión de datos y otros aspectos; generado por las redes sociales Estar preparado para impactos futuros y acumular habilidades y talentos relevantes; hacer frente a los desafíos planteados por la complejidad mejorar la infraestructura de ancho de banda en el campo industrial; mente.
Li Ruicheng comparó que la futura industria manufacturera se construirá sobre el "chasis único" de Internet, al igual que la industria de servicios. Habrá conexiones entre personas y personas, personas y máquinas, y máquinas y. A través del diálogo y la colaboración, la producción en fábrica pasa de una producción altamente automatizada a una producción inteligente.
"El mismo chasis" hace que la integración de datos horizontal y vertical sea aún más importante. ¿Cómo podemos realmente lograr la integración? Las reglas y estándares ampliamente reconocidos y adoptados son particularmente importantes.
De hecho, para garantizar la realización fluida de la Industria 4.0, Alemania sitúa la estandarización en primer lugar entre las ocho acciones de la Industria 4.0. También recomienda crear un grupo de trabajo bajo la plataforma Industria 4.0 para abordar la estandarización. y problema de arquitectura de referencia. En diciembre de 2013, la Asociación Alemana de Electrónica Eléctrica y Tecnología de la Información publicó la primera hoja de ruta de estandarización de la Industria 4.0 en Alemania.
El "Plan de acción de cooperación chino-alemana: dar forma a la innovación" señala que el éxito de la Industria 4.0 en todo el mundo depende de reglas y estándares aceptados internacionalmente. China y Alemania trabajarán estrechamente en cuestiones de normas e incluirán cuestiones de Industria 4.0 en el Comité de Cooperación de Normalización Sino-Alemán. Ambas partes continuarán fortaleciendo la cooperación existente en el marco del Comité de Cooperación de Normalización Sino-Alemán y se comprometen a llevar a cabo una cooperación más sistemática y estratégica.
Con este fin, Luo Wen sugirió que en la práctica específica de promover la integración profunda de "dos informatizaciones", nuestro país también debería conceder gran importancia al papel de liderazgo del trabajo de normalización en el desarrollo industrial, y a la oportuna formular y publicar "dos informatizaciones" "La hoja de ruta de estandarización de integración en profundidad guía a las empresas para promover la construcción de informatización". Al mismo tiempo, también debemos esforzarnos por lograr la internacionalización de las normas para que las normas formuladas por China puedan ser ampliamente adoptadas internacionalmente para alcanzar las alturas dominantes y tener voz en la futura competencia industrial.
Koeman reveló que SAP, que ha participado plenamente en la construcción de la Industria 4.0 de China, concede gran importancia a esto. Como miembro importante de la Asociación de Internet de las Cosas de China, el Instituto de Investigación de China de SAP participará en la misma. formulación de estándares industriales relevantes en China.
A nivel nacional, Luo Wen también sugirió que se debe avanzar en el despliegue y la construcción de una plataforma de red de sistema ciberfísico nacional. Los sistemas ciberfísicos cambiarán la forma en que los humanos interactúan con el mundo físico, la productividad material, la productividad de la información y lograrán un alto grado de integración de los tres recursos de energía, materiales e información, lo que provocará cambios verdaderamente revolucionarios en las industrias futuras. y tener un profundo impacto en el mundo futuro. Señaló que las potencias industriales del mundo, como Estados Unidos y Alemania, otorgan gran importancia a la construcción del espacio ciberfísico, fortalecen el despliegue estratégico con visión de futuro y han logrado avances positivos en la investigación. Para ganar la competencia futura, China debe dar el primer paso en la construcción de una plataforma de red de sistemas ciberfísicos: por un lado, fortalecer el diseño general de CPS en la nueva estrategia nacional de desarrollo de la información, estudiar y formular objetivos estratégicos y tareas clave. y desarrollo de vías de construcción e iniciativas políticas de CPS. Al mismo tiempo, fortaleceremos la implementación con visión de futuro y la promoción de aplicaciones en el desarrollo manufacturero, la construcción de ciudades inteligentes, las redes nacionales y la seguridad de la información, etc. Por otro lado, podemos aprender de la práctica de los Estados Unidos de establecer un "Centro de Red Nacional de Innovación en Manufactura" para establecer una serie de plataformas de redes de sistemas ciberfísicos nacionales para realizar investigaciones teóricas básicas y organizar esfuerzos para desarrollar herramientas y equipos tales como software CPS, sensores y equipos terminales móviles innovadores, promover el desarrollo y la aplicación de empresas en industrias clave.
De hecho, hay un dicho en la industria que dice que es más fácil para mi país implementar la Industria 4.0 que para otros países. Esto se debe a que nuestro gobierno tiene un mayor empuje que otros países.