工业4.0——制造业的下一大趋势

2019年9月11日出版

自动化和数字化是包括制造业在内的各个行业的发展趋势。工业革命——工业4.0,也称为智能工厂,是制造业数字化的下一个阶段,机器将相互作用并做出独立决策。这将使公司能够提高生产率,并将竞争提升到一个新的水平。这项新技术是否会被采用取决于它在长期内的可持续性,以及它如何有效地转化为更高的收入、更低的成本和更高的生产率。

如今,每一家制造公司的运作方式都有所不同,但它们都面临着一个共同的挑战——成本、质量和速度三者之间的权衡。这就是工业4.0在同一楼层采用不同技术的原因。它为制造商提供从生产到物流再到产品最终交付的全过程控制,并提供实时监控、预测性维护和质量控制。

工业革命的这一新阶段有可能帮助制造企业克服各种生产挑战,降低运营成本,增加整体销售收入。工业4.0带来了控制论系统,可以监控工厂的物理过程,并在很少人工干预的情况下做出分散的决策。

Aranca已经确定了新阶段预示的一些快速发展的技术趋势:

  • 物联网改造制造业
    物联网是工业4.0的核心组件之一。它促进了现有互联网结构内设备之间的相互通信,以实现各种目标,包括预测性维护、成本降低、更高的产品质量以及更快、更明智的决策。
    物联网是制造业的领先创新。2016年,制造业务支出1780亿美元,其中物联网支出1025亿美元。麦肯锡估计,到2025年,物联网将在该行业每年产生1.2–3.7万亿美元的经济价值。
    福斯、ABB、日立、Gehring、空客和波音等几家制造公司正在实施物联网解决方案。

    例子:
    2019年,霍尼韦尔福斯签订合资协议,提供物联网解决方案,以帮助客户增加产量,最大限度地减少计划外停机,最大限度地降低安全风险,并改进供应链战略。波音公司积极实施物联网技术,以提高其工厂和供应链的效率。
    格林是为数不多的在早期阶段采用物联网的公司之一。在客户下订单之前,该公司向客户提供有关其机器如何工作的实时信息。这确保了以精确和高效的方式满足客户的要求。

  • 大数据分析是工业技术发展的一个关键方面
    我们生活在一个时代,世界各地的数字技术每天产生数十亿GB的数据。大数据分析已成为制造业的重要工具,预计2019-24年期间的复合年增长率将超过30.9%。
    许多制造商已经在使用大数据和其他技术(如机器学习和人工智能)来识别模式、衡量影响和预测结果。它可以用来获得竞争优势并做出明智的决策。

    例子:
    通用电气电力公司的涡轮机和发电机供应世界30%的电力。该公司开发了一个平台Predix。它是一个软件系统,可以分析来自连接到云的机器或测试设备的几乎任何数据流,并对工业资产和流程进行预测性分析。为了测试Predix的性能,GE Power更新了其一台HVAC机组,然后将从该机组获得的数据与其他未更新HVAC机组获得的数据进行比较。统计数据显示,基于软件预测系统的电厂能耗降低了50%,每年可节省100万美元。

  • 添加剂制造业的兴起
    附加制造也被称为3D打印,通过促进快速原型制作、创建定制产品和降低复杂性,有助于节省时间和成本。3D打印已经从原型设计发展到最终产品的交付。然而,它不太可能在短期内取代传统的制造工艺。添加剂制造市场预计将从2017年的10亿美元扩大到2027年的93亿美元,复合年增长率为24%。汽车、航天和医疗是添加剂制造业的主要贡献者。

    例子:
    2016年,通用电气投资3900万美元在匹兹堡开设了一家新工厂,用于开发和实施添加剂制造应用程序。目前正在建设的制造设施将配备软件分析,以提高添加剂制造的能力和使用率,并促进材料科学和评估技术的进步。

  • 整合AR和VR以实现生产协同
    虚拟现实(VR)和增强现实(AR)技术已经存在了一段时间。由于高制造成本和技术限制,这一领域的增长仍然缓慢。然而,随着计算能力和连接性的提高、5G技术的引入以及公司采用工业4.0,各行业对这些技术的需求激增。
    AR和VR市场预计到2025年将从2017年的113.5亿美元增至5714.2亿美元,复合年增长率为63.3%。消费者、制造业和零售业是该市场的主要增长领域。2017年,过程中和离散制造业的AR和VR支出估计约占总支出的16%。在制造业,这些技术被应用于诸如人-机器人协作、培训、维护组装维修、产品检查和建筑监控等领域。

    例子:
    通用汽车(GM)已在生产过程中实施虚拟现实。这有助于工程师修改、查看和评估许多变体,从而提高效率。
    2016年末,三菱电机创建了一个使用3D智能眼镜的维护和评估系统。这些眼镜帮助技术人员在玻璃屏幕上查看检查表,进一步引导他们找到需要检查的部件,并在完成每个步骤后口头填写检查报告。
    空中客车,一家商用飞机制造商,正在致力于包括VR/AR/MR技术,以引入全息应用。

  • 网络安全的重要性与数字转型同步增长
    工业4.0需要与智能设备和网络进行超级连接。在整个制造过程中,数十亿个设备连接在一起。数字连接的增加也增加了网络攻击的威胁。根据McAfee的分析,该行业与网络犯罪相关的损失超过4000亿美元,高于2016年的2500亿美元。为了降低网络威胁的风险,公司正在投资网络安全解决方案。到2023年,工业网络安全市场预计将从2017年的138.9亿美元增至227.9亿美元,复合年增长率为8.6%。

虽然这些趋势推动了工业4.0的增长,但其跨行业实施仍处于初级阶段。大约70%的公司处于启动阶段或无法超越试验阶段。阻碍增长的一些因素包括采用成本高、环境限制以及员工处理和操作自动化系统的维护和培训。然而,考虑到它提供的好处,从长远来看,工业4.0有望被广泛接受和实施。

简介:工业革命——工业4.0,也称为智能工厂,是制造业数字化的下一个阶段,机器将相互作用并做出独立决策。它包括多种技术,如物联网、大数据和附加制造,共同用于跨机器收集和评估数据。这将加快进程;使他们更高效、更灵活,从而以更低的成本生产出更优质的产品。