Умное производство

Умное производство ^[1] — это широкая категория производства , в которой используется компьютерно-интегрированное производство , высокий уровень адаптируемости и быстрые изменения конструкции, цифровые информационные технологии и более гибкое обучение технической рабочей силы. ^[2] Другие цели иногда включают быстрое изменение уровня производства в зависимости от спроса. ^[3]^[1] оптимизация цепочки поставок , ^[3] эффективное производство и возможность вторичной переработки. ^[4] В этой концепции умная фабрика имеет совместимые системы, многомасштабное динамическое моделирование и симуляцию, интеллектуальную автоматизацию , надежную кибербезопасность и сетевые датчики.

Широкое определение умного производства охватывает множество различных технологий. Некоторые из ключевых технологий в движении «умное производство» включают возможности обработки больших данных, устройства и услуги промышленной связи, а также передовую робототехнику. ^[5]

Обработка больших данных

Умное производство использует анализ больших данных для совершенствования сложных процессов. ^{[ нужны разъяснения ]} и управлять цепочками поставок . ^[7] Аналитика больших данных относится к методу сбора и понимания больших наборов данных с точки зрения так называемых трех V: скорости, разнообразия и объема. Скорость определяет частоту сбора данных, которая может совпадать с применением предыдущих данных. Разнообразие описывает различные типы данных, которые могут обрабатываться. Объем представляет собой объем данных. ^[8] Аналитика больших данных позволяет предприятию использовать интеллектуальное производство для прогнозирования спроса и необходимости изменений в конструкции, а не для реагирования на размещенные заказы. ^[2]

Некоторые продукты имеют встроенные датчики, которые производят большие объемы данных, которые можно использовать для понимания поведения потребителей и улучшения будущих версий продукта. ^[9]^[10]^[11]

Продвинутая робототехника

Усовершенствованные промышленные роботы , также известные как интеллектуальные машины, работают автономно и могут напрямую взаимодействовать с производственными системами. В некоторых продвинутых производственных условиях они могут работать с людьми для выполнения задач совместной сборки. ^[12] Оценивая сенсорную информацию и различая различные конфигурации продуктов, эти машины способны решать проблемы и принимать решения независимо от людей. Эти роботы способны выполнять работу, превышающую ту, на которую они были изначально запрограммированы, и обладают искусственным интеллектом, который позволяет им учиться на собственном опыте. ^[5] Эти машины могут быть переконфигурированы и перепрофилированы. Это дает им возможность быстро реагировать на изменения конструкции и инновации, что является конкурентным преимуществом по сравнению с более традиционными производственными процессами. ^[13] Областью беспокойства, связанной с передовой робототехникой, является безопасность и благополучие людей, которые взаимодействуют с роботизированными системами. Традиционно принимаются меры по отделению роботов от человеческой рабочей силы, но достижения в области когнитивных способностей роботов открыли для роботов такие возможности, как коботы , для совместной работы с людьми. ^[14]

Облачные вычисления позволяют быстро использовать большие объемы данных или вычислительные мощности в производстве, а также позволяют собирать большие объемы данных о производительности машин и качестве продукции. Это может улучшить конфигурацию машины, профилактическое обслуживание и анализ неисправностей. Более качественные прогнозы могут способствовать разработке более эффективных стратегий заказа сырья или планирования производственных циклов.

3D-печать

По состоянию на 2019 год 3D-печать в основном используется для быстрого прототипирования, повторения дизайна и мелкосерийного производства. Улучшения в скорости, качестве и материалах могут сделать его полезным в массовом производстве. ^[15]^[16] и массовая настройка . ^[16]

Однако в последние годы 3D-печать настолько развилась, что больше не используется только как технология прототипирования. Сектор 3D-печати выходит за рамки прототипирования, особенно он становится все более распространенным в цепочках поставок. Отрасли, в которых цифровое производство с использованием 3D-печати наиболее распространено, — это автомобилестроение, промышленность и медицина. В автомобильной промышленности 3D-печать используется не только для прототипирования, но и для полноценного производства готовых деталей и изделий. 3D-печать также используется поставщиками и производителями цифровой продукции, которые объединяются для борьбы с COVID-19. ^[17]

3D-печать позволяет более успешно создавать прототипы, тем самым компании экономят время и деньги, поскольку за короткий период можно изготовить значительные объемы деталей. Существует большой потенциал 3D-печати для революционного изменения цепочек поставок, поэтому все больше компаний используют ее. Основная проблема, с которой сталкивается 3D-печать, — это изменение мышления людей. Более того, некоторым работникам придется заново изучать ряд новых навыков для управления технологией 3D-печати. ^[17]

Устранение неэффективности и опасностей на рабочем месте

Умное производство также можно отнести к изучению неэффективности рабочих мест и оказанию помощи в обеспечении безопасности работников. Оптимизация эффективности находится в центре внимания пользователей «умных» систем, что достигается посредством исследования данных и интеллектуальной автоматизации обучения. Например, операторам могут быть предоставлены персональные карты доступа со встроенными Wi-Fi и Bluetooth, которые могут подключаться к машинам и облачной платформе, чтобы в режиме реального времени определять, какой оператор на какой машине работает. ^[18] Можно создать интеллектуальную, взаимосвязанную «умную» систему, которая будет устанавливать целевые показатели производительности, определять, достижимы ли они, и выявлять неэффективность из-за невыполнения или задержки целевых показателей производительности. ^[19] В целом автоматизация может снизить неэффективность из-за человеческой ошибки. И в целом, развитие ИИ устраняет неэффективность своих предшественников.

Поскольку роботы берут на себя все больше физических задач производства, работникам больше не нужно присутствовать, и они подвергаются меньшему количеству опасностей. ^[20]

Влияние Индустрии 4.0

«Индустрия 4.0» — это проект высокотехнологичной стратегии правительства Германии, который способствует компьютеризации традиционных отраслей, таких как производство. Целью является интеллектуальная фабрика (Smart Factory), которая характеризуется адаптируемостью, эффективностью использования ресурсов и эргономикой, а также интеграцией клиентов и деловых партнеров в бизнес-процессы и процессы создания ценности. Его технологическую основу составляют киберфизические системы и Интернет вещей. ^[21]

В этом виде «интеллектуального производства» широко используются:

Беспроводные соединения, как при сборке изделий, так и при удаленном взаимодействии с ними;
Датчики последнего поколения, распределенные по цепочке поставок и одинаковые продукты ( Интернет вещей )
Разработка большого объема данных для контроля всех этапов производства, распространения и использования товара.

Европейская дорожная карта « Фабрики будущего» и немецкая « Индустрия 4.0» иллюстрируют несколько направлений действий и связанные с ними выгоды. Некоторые примеры:

Передовые производственные процессы и быстрое прототипирование позволят каждому заказчику заказать уникальный продукт без значительного увеличения затрат.
Платформы Collaborative Virtual Factory (VF) значительно сократят затраты и время, связанные с проектированием нового продукта и проектированием производственного процесса, за счет использования полного моделирования и виртуального тестирования на протяжении всего жизненного цикла продукта.
Устройства усовершенствованного человеко-машинного взаимодействия (HMI) и дополненной реальности (AR) помогут повысить безопасность на производственных предприятиях и снизить физический спрос на работников (чей возраст имеет тенденцию к увеличению).
Машинное обучение будет иметь основополагающее значение для оптимизации производственных процессов как для сокращения времени выполнения заказов, так и для снижения энергопотребления.
Киберфизические системы и межмашинная связь (M2M) позволят собирать и обмениваться данными в реальном времени из цехов, чтобы сократить время простоев и простоев за счет чрезвычайно эффективного профилактического обслуживания .

Статистика

Министерство экономики, торговли и промышленности Южной Кореи объявило 10 марта 2016 года, что оно помогло построить интеллектуальные заводы на 1240 малых и средних предприятиях , что, по его словам, привело к снижению бракованной продукции в среднем на 27,6% и увеличению производства на 7,1%. прототипов и снижение стоимости на 29,2%. ^[22]

См. также

Ссылки

^ Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б Лу, Юцянь; Сюй, Сюнь; Ван, Лихуэй (июль 2020 г.). «Умный производственный процесс и автоматизация систем – критический обзор стандартов и предполагаемых сценариев» . Журнал производственных систем . 56 : 312–325. дои : 10.1016/j.jmsy.2020.06.010 . S2CID 225557967 .
^ Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б Дэвис, Джим; Эдгар, Томас; Портер, Джеймс; Бернаден, Джон; Сарли, Майкл (20 декабря 2012 г.). «Умное производство, производственный интеллект и динамика спроса». Компьютеры и химическая инженерия . FOCAPO 2012. 47 : 145–156. doi : 10.1016/j.compchemeng.2012.06.037 .
^ Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б СМИК 2011
^ Шипп, Стефани С. (март 2012 г.). «Новые глобальные тенденции в передовом производстве» (PDF) . Новые глобальные тенденции в передовом производстве . Институт оборонного анализа. Архивировано из оригинала (PDF) 6 июня 2012 г. Проверено 12 апреля 2020 г.
^ Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б «На пути к умной производственной революции» . www.industryweek.com . 30 декабря 2015 г. Проверено 17 февраля 2016 г.
^ Альбус, Джеймс С. (1 января 1995 г.), английский: Архитектура исследовательского центра автоматизированного производства NBS (AMRF). , получено 4 марта 2016 г.
^ Рачури, Сударсан (4 февраля 2014 г.). «Проектирование и анализ интеллектуальных производственных систем» (PDF) . Национальный институт стандартов и технологий . Проверено 16 февраля 2016 г.
^ Выравнивание, Дж.; Эдельброк, М.; Отто, Б. (1 декабря 2014 г.). «Аналитика больших данных для управления цепочками поставок». Международная конференция IEEE 2014 по промышленной инженерии и инженерному менеджменту . стр. 918–922. дои : 10.1109/IEEM.2014.7058772 . ISBN 978-1-4799-6410-9 . S2CID 31872187 .
^ Ян, Чен; Шен, Веймин; Ван, Сяньбинь (январь 2018 г.). «Интернет вещей в производстве: ключевые проблемы и потенциальные применения». Журнал IEEE Systems, Man и Cybernetics . 4 (1): 6–15. дои : 10.1109/MSMC.2017.2702391 . S2CID 42651835 .
^ Портер, Майкл Э. (ноябрь 2014 г.). «Как умные сетевые продукты меняют конкуренцию» . Гарвардское деловое обозрение . Апрель 2016.
^ «Создание более интеллектуального производства с помощью Интернета вещей (IoT)» . Мир ИТ Канады . Лопес Исследования. 2014 . Проверено 12 апреля 2020 г.
^ Ван, В.; Ли, Р.; Чен, Ю.; Дикель, З.; Цзя, Ю. (2019). «Облегчение выполнения совместных задач человека и робота путем обучения, обучения и сотрудничества на основе человеческих демонстраций» . Транзакции IEEE по автоматизации науки и техники . 16 (2): 640–653. дои : 10.1109/tase.2018.2840345 . ISSN 1545-5955 .
^ «Робототехнические системы для умного производства» . www.nist.gov . Министерство торговли США. Октябрь 2013 года . Проверено 4 марта 2016 г.
^ Бички, Антонио; Пешкин Михаил Александрович; Колгейт, Дж. Эдвард (1 января 2008 г.). «Безопасность физического взаимодействия человека и робота». В Сицилиано, Бруно; Хатиб, Усама Хатиб (ред.). Справочник Спрингера по робототехнике . Шпрингер Берлин Гейдельберг. стр. 1335–1348. дои : 10.1007/978-3-540-30301-5_58 . ISBN 9783540239574 .
^ Циммерманн, Стефан (26 марта 2018 г.). «Индустрия 4.0 – 3D-печать в обрабатывающей промышленности» . Блог Атос . Атос SE . Проверено 9 июня 2019 г.
^ Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б Хьюз, Эндрю (23 марта 2017 г.). «Индустрия 4.0 — это больше, чем просто данные: 3D-печать в производстве» . Блог о цифровой трансформации и операционном совершенствовании . Исследование ЛНС . Проверено 9 июня 2019 г.
^ Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б Уилсон, Джорджия (16 мая 2020 г.). «Эволюция 3D-печати в производстве» . Производство по всему миру . БизКлик Медиал Лимитед . Проверено 4 июня 2021 г.
^ «ТингТракс» . ThingTrax Connected Производство . Лондон. Архивировано из оригинала 12 апреля 2017 г. Проверено 12 апреля 2020 г.
^ Юнг, Киук (16 марта 2015 г.). «Сопоставление стратегических целей и показателей операционной эффективности для интеллектуальных производственных систем» . Procedia Информатика . 44 (44 стр. 184–193): 184–193. дои : 10.1016/j.procs.2015.03.051 .
^ Луше, Ален (6 января 2014 г.). «От умного производства к умному производству» . www.automationworld.com . Мир автоматизации . Проверено 4 марта 2016 г.
^ Хасинто, Джоан (31 июля 2014 г.). «Умное производство? Индустрия 4.0? Что это такое?» . The Vault – Полностью интегрированная автоматизация Siemens .
^ Чон Мин Хи (11 марта 2016 г.). «Умные фабрики, повышающие производительность МСП» .

Внешние ссылки

CESMII — Национальный институт умного производства США.
Фабрики будущего
Агнешка Радзивон , Арне Бильберг, Марсель Богерс, Эрик Сков Мэдсен. «Умная фабрика: изучение адаптивных и гибких производственных решений » – материалы 24-го Международного симпозиума DAAAM по интеллектуальному производству и автоматизации, 23–26 октября 2013 г., Задар , Хорватия . – Elsevier , Procedia Engineering, ISSN 1877-7058, 69 (2014), 1184–1190.
Агнешка Радзивон, Марсель Богерс, Арне Бильберг. «Умная фабрика»: изучение открытого инновационного решения для производственных экосистем Дата написания: 28 мая 2014 г. Доступно на сайте SSRN , 11 страниц. Размещено: 1 октября 2014 г.
GE запускает «микрофабрику», чтобы совместно создавать будущее производства

[Lu_312–325-1] Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б Лу, Юцянь; Сюй, Сюнь; Ван, Лихуэй (июль 2020 г.). «Умный производственный процесс и автоматизация систем – критический обзор стандартов и предполагаемых сценариев» . Журнал производственных систем . 56 : 312–325. дои : 10.1016/j.jmsy.2020.06.010 . S2CID 225557967 .

[:1-2] Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б Дэвис, Джим; Эдгар, Томас; Портер, Джеймс; Бернаден, Джон; Сарли, Майкл (20 декабря 2012 г.). «Умное производство, производственный интеллект и динамика спроса». Компьютеры и химическая инженерия . FOCAPO 2012. 47 : 145–156. doi : 10.1016/j.compchemeng.2012.06.037 .

[SMLC_2011-3] Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б СМИК 2011

[4] Шипп, Стефани С. (март 2012 г.). «Новые глобальные тенденции в передовом производстве» (PDF) . Новые глобальные тенденции в передовом производстве . Институт оборонного анализа. Архивировано из оригинала (PDF) 6 июня 2012 г. Проверено 12 апреля 2020 г.

[:02-5] Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б «На пути к умной производственной революции» . www.industryweek.com . 30 декабря 2015 г. Проверено 17 февраля 2016 г.

[6] Альбус, Джеймс С. (1 января 1995 г.), английский: Архитектура исследовательского центра автоматизированного производства NBS (AMRF). , получено 4 марта 2016 г.

[:0-7] Рачури, Сударсан (4 февраля 2014 г.). «Проектирование и анализ интеллектуальных производственных систем» (PDF) . Национальный институт стандартов и технологий . Проверено 16 февраля 2016 г.

[8] Выравнивание, Дж.; Эдельброк, М.; Отто, Б. (1 декабря 2014 г.). «Аналитика больших данных для управления цепочками поставок». Международная конференция IEEE 2014 по промышленной инженерии и инженерному менеджменту . стр. 918–922. дои : 10.1109/IEEM.2014.7058772 . ISBN 978-1-4799-6410-9 . S2CID 31872187 .

[:4-9] Ян, Чен; Шен, Веймин; Ван, Сяньбинь (январь 2018 г.). «Интернет вещей в производстве: ключевые проблемы и потенциальные применения». Журнал IEEE Systems, Man и Cybernetics . 4 (1): 6–15. дои : 10.1109/MSMC.2017.2702391 . S2CID 42651835 .

[10] Портер, Майкл Э. (ноябрь 2014 г.). «Как умные сетевые продукты меняют конкуренцию» . Гарвардское деловое обозрение . Апрель 2016.

[11] «Создание более интеллектуального производства с помощью Интернета вещей (IoT)» . Мир ИТ Канады . Лопес Исследования. 2014 . Проверено 12 апреля 2020 г.

[12] Ван, В.; Ли, Р.; Чен, Ю.; Дикель, З.; Цзя, Ю. (2019). «Облегчение выполнения совместных задач человека и робота путем обучения, обучения и сотрудничества на основе человеческих демонстраций» . Транзакции IEEE по автоматизации науки и техники . 16 (2): 640–653. дои : 10.1109/tase.2018.2840345 . ISSN 1545-5955 .

[13] «Робототехнические системы для умного производства» . www.nist.gov . Министерство торговли США. Октябрь 2013 года . Проверено 4 марта 2016 г.

[14] Бички, Антонио; Пешкин Михаил Александрович; Колгейт, Дж. Эдвард (1 января 2008 г.). «Безопасность физического взаимодействия человека и робота». В Сицилиано, Бруно; Хатиб, Усама Хатиб (ред.). Справочник Спрингера по робототехнике . Шпрингер Берлин Гейдельберг. стр. 1335–1348. дои : 10.1007/978-3-540-30301-5_58 . ISBN 9783540239574 .

[15] Циммерманн, Стефан (26 марта 2018 г.). «Индустрия 4.0 – 3D-печать в обрабатывающей промышленности» . Блог Атос . Атос SE . Проверено 9 июня 2019 г.

[:3-16] Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б Хьюз, Эндрю (23 марта 2017 г.). «Индустрия 4.0 — это больше, чем просто данные: 3D-печать в производстве» . Блог о цифровой трансформации и операционном совершенствовании . Исследование ЛНС . Проверено 9 июня 2019 г.

[Wilson2020-17] Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б Уилсон, Джорджия (16 мая 2020 г.). «Эволюция 3D-печати в производстве» . Производство по всему миру . БизКлик Медиал Лимитед . Проверено 4 июня 2021 г.

[18] «ТингТракс» . ThingTrax Connected Производство . Лондон. Архивировано из оригинала 12 апреля 2017 г. Проверено 12 апреля 2020 г.

[19] Юнг, Киук (16 марта 2015 г.). «Сопоставление стратегических целей и показателей операционной эффективности для интеллектуальных производственных систем» . Procedia Информатика . 44 (44 стр. 184–193): 184–193. дои : 10.1016/j.procs.2015.03.051 .

[:2-20] Луше, Ален (6 января 2014 г.). «От умного производства к умному производству» . www.automationworld.com . Мир автоматизации . Проверено 4 марта 2016 г.

[:31-21] Хасинто, Джоан (31 июля 2014 г.). «Умное производство? Индустрия 4.0? Что это такое?» . The Vault – Полностью интегрированная автоматизация Siemens .

[22] Чон Мин Хи (11 марта 2016 г.). «Умные фабрики, повышающие производительность МСП» .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

v т и Промышленно - технологическая революция
First Second Third Fourth Fifth Potential future
Themes	Coal Coal mining Coke Cotton Industry/Manufacturing Invention Iron Machinery Metallurgy Sociology Steam power Steel Technology Textiles Water power Workforce Economies of agglomeration Economies of density Economies of scale
People/ groups	Richard Arkwright Thomas Boulsover Matthew Boulton James Brindley Isambard Kingdom Brunel Edmund Cartwright Henry Cort Thomas and George Cranege Samuel Crompton Abraham Darby I Abraham Darby II Abraham Darby III Francis Egerton, 3rd Duke of Bridgewater William Fairbairn James Hargreaves Hawks family Thomas Highs Eaton Hodgkinson Benjamin Huntsman Joseph Marie Jacquard John Kay (flying shuttle) John Kay (spinning frame) Francis Cabot Lowell Lunar Society Thomas Newcomen Robert Owen Lewis Paul William Radcliffe Richard Roberts Thomas Savery Samuel Slater John Smeaton George Stephenson Robert Stephenson Thomas Telford Richard Trevithick James Watt John Wilkinson John Wyatt
Places	Abbeydale Industrial Hamlet Allentown Bethlehem Bridgewater Canal Broseley Coalbrookdale Cromford Derwent Valley Mills Ironbridge New Lanark Portsmouth Block Mills Quarry Bank Mill Soho Foundry Stockton and Darlington Railway
Invention/ technology	Blast furnace Canal Cotton mill Crucible steel Factory Flying shuttle Newcomen steam engine Power loom Railway Reverberatory furnace Sheffield plate Spinning frame Spinning jenny Steam engine Stephenson's Rocket Water frame Watt steam engine
Social impact	Bourgeoisie Child labour History of the cooperative Movement Cottage industry Factory Acts Great Divergence Industrial unrest Luddite Proletariat Rochdale Pioneers Urbanization Industrial warfare
Reference	History of technology History of the British canal system Industrial archaeology List of United Kingdom-related topics Timeline of clothing and textiles technology Timeline of invention Timeline of materials technology Timeline of steam power
Category Commons

v т и Западный мир и культура
Foundations	Cradle of civilization Old World Greco-Roman world Greece Hellenistic Kingdoms Rome Roman Empire Western Eastern Roman legacy Romanization Romano-Germanic culture Christendom
History	European Bronze Age Classical antiquity Late antiquity Middle Ages early high late Renaissance Modern period Early modern period Age of Discovery Reformation Age of Enlightenment Scientific Revolution Age of Revolution Romanticism Abolitionism Emancipation Capitalism Industrial Revolution Great Divergence Modernism World War I Interwar period Universal suffrage World War II Cold War Post–Cold War era Information age War on terror
Culture	Alphabet Greek Latin Cyrillic Architecture Art Periods Calendar Cuisine Diet Classical tradition Studies Clothing History Dance Esotericism Astrology Folklore Immigration Law Languages Eurolinguistics Standard Average European Literature Canon Media Internet Music Chant Classical Folk Mythology Painting (contemporary) Philosophy Science Values Physical culture Sport Religion East–West Schism Western Christianity Decline Secularism
Philosophy	Ancient Greek philosophy Hellenistic philosophy Ancient Roman philosophy Judeo-Christian ethics Christian philosophy Scholasticism Rationalism Empiricism Existentialism Christian existentialism Humanism Christian humanism Secular humanism Liberalism Conservatism Socialism Continental philosophy Analytic philosophy Post-structuralism Tolerance Paradox Relativism Peritrope Atlanticism Sovereigntism Values European
Religion	Abrahamic Judaism Culture Christianity Culture Western/Eastern Catholic Church Latin Church Eastern Orthodoxy Greek Orthodox Church Protestantism Islam Culture Cultural Muslim Bábism Azali Baháʼí Druze Mandaeism Rastafari Samaritanism Paganism Baltic Celtic Finnish Germanic Anglo-Saxon Frankish Gothic Old Norse Hellenistic Roman Slavic Neo Agnosticism Atheism
Law	Natural law Rule of law Equality before the law Constitutionalism Human rights Life Thought Speech Press Religion Property Democracy International law
Contemporary integration	ABCANZ Armies Anglo-Portuguese Alliance ANZUS Arctic Council AUKUS Baltic Assembly Benelux British–Irish Council Bucharest Nine CANZUK Council of Europe Craiova Group EEA EFTA ESA EU EU Customs Union Eurozone EU–UK Trade and Cooperation Agreement Five Eyes G7 Lancaster House Treaties Lublin Triangle NATO Nordic Council OAS OSCE Pacific Islands Forum PROSUL/PROSUR Rio Treaty Schengen Special Relationship Three Seas Initiative USMCA Visegrád Group West Nordic Council Western Bloc Western European and Others Group Westernization