第四次産業革命に関する議論

ドイツのハノーバーで開催されたMesse 2013での話題は「Industry 4.0」でした。

第4次産業革命は、2011年のハノーバーフェアで3人のドイツの大学教授によって最初に提案されました。 製造業はドイツ国民経済の26% を占めています (創造された価値)。 従来の製造業を強化するための戦略的開発の方向性として、112ページの実施提案は、プロジェクト研究チームから教育研究省 (BMBF) に提出されました。2012年10月2日、経済省 (BMWi) とドイツ連邦政府内務省。 (BMI)。 最初のステップの研究開発資金として2億ユーロ (約16億元) が割り当てられました。 これは組織化された革命です。 ドイツ機械設備製造協会 (VDMA) 、電子産業中央連合 (ZVEI) 、情報通信ニューメディア協会 (BITKOM) 歴史上初めて共同作業プラットフォームを構築し、2013年4月に作業を開始しました。 タスクの1つは、既存および保留中の研究プロジェクトを調整することです。

ドイツでは、産業革命がそのように特定されました: 初めて、機械化。 18世紀の終わり以来、蒸気機関は徐々に人間の労働に取って代わりました。 当时、机械は集中力で駆动され、空のパワーシャフトからベルトを介して机械に力が伝达されていた。 機械製造は以前に分業を始めましたが、それが今日のように見え始めたのは新しい力の方法の採用までではありませんでした。 工作機械の製造は、産業として、最初はイギリスで始まりました。 「Made in Germany」は、イギリスがドイツ製の工作機械に付けた警告サイン (劣った製品として) です。 2回目は、組立ラインの生産。 1913年以降、アメリカンフォードは組立ラインを使用して自動車を製造し、生産を標準化し、コストが大幅に削減され、価格は850USドルから370USドルに下がりました。 しかし同時に、それはまた多くのパーソナライズをあきらめます。 機械と組立ラインは徐々に電気によって駆動され、制御が容易です。 3回目、自動化。 1974年に始まりました。 当時、集積回路で作られたPLC (Programmable Logic Controller) は、ドイツの小さな場所 (Neuhausen im Enzkreis) の小さな会社 (Klaschka GmbH) で開発されました。 リレーで構成されるコントローラと比較して、制御ロジックをより便利かつ柔軟に交換および変更することができます。これは、マイクロプロセッサ制御の産業アプリケーションの最初のステップです。 しかし、冷戦の時、この小さなことが鉱工業生産を大きく変えて革命と呼ばれるに値するとは誰も考えていませんでした。 将来的には、ハードウェアレベルと統合レベルは改善され続け、C言語と高レベルのプログラミング言語が採用され、単純なANDまたは論理的な関係だけでなく、しかし、現在広く使用されているさまざまな複雑な制御戦略 (PID、自己適応、自己学習など) も、 ほとんどどこでも。

典型的な例は自動車産業です。 1980年代の終わりに、マサチューセッツ工科大学が500万米ドルの費用で完成させた調査報告書「世界を変えた機械」は、日本の自動車産業がそれをつかむことができた理由を述べました-20年の市場で世界の3分の1、「スリム」に加えて (在庫ゼロ) 工場、最も重要な点は、アセンブリの自動化が広く実現され、ロボット支援アセンブリの品質と生産性が大幅に向上したことです。 したがって、米国とヨーロッパの自動車産業が競争に対抗することは困難です。 しかし、ドイツの自動車産業は生き残っています。 その理由の1つは、すべてのドイツのロボットにPLCが装備されており、プログラムを柔軟に変更し、継続的に改善できることです。 第4次産業革命の目標は、ファクトリーインテリジェンスのインテリジェンテファブリクです。

センター: Webテクノロジーを製造に持ち込む。

背景: 製造業が将来直面する状況-資源の不足、エネルギー転換、従業員の年齢構造の変化、グローバリゼーション。

技術的根拠: ネットワークと宇宙の分配システム、スムーズな通信、ブロードバンドの速度は最大7000Mbit/sです。

特徴: 柔軟で変更可能、高いリソース効率、人間工学への配慮、そして顧客やビジネスパートナーとの最も密接に統合された企業。

想定される変更は、一般的に次の点にあります。

1) 生産技術と情報技術の統合

現在のいわゆるデジタルファクトリーは、最初に生産計画のデジタル化と、CAD、CAM、CIM、PPS (生産計画制御システム) などのさまざまなコンピューター支援技術の広範な使用を強調しています。PDM、DMU (デジタルテストモデル) 、PLM (製品ライフサイクル管理) などは、ほとんどが比較的固定されたものに基づいています。 トップダウン集中生产制御システム。 新しい革命は、地方分権化を強調し、集中管理の程度を減らし、生産設備の独立した管理を増やし、ネットワークの形で分散型の独立したインテリジェントな製造設備を密接に接続します。よりオープンでアクティブなコミュニケーション。 システム構造はより動的で柔軟性があるため、より多くの最適化の可能性を検討することができ、生産効率を30% 向上させることができると推定されます。 その中で、CPSは中心的な役割を果たします。 CPS-サイバーフィジカルシステム、ネットワークエンティティ融合制御システムは、センサー、制御コンピューター、アクチュエータ、およびネットワークで構成される制御システムです。 現在、航空、自動車、化学生産、インフラ、エネルギー、健康、製造、交通管制、娯楽、家電などの一部の分野では、CPSに似た電子コンビネーション制御システムが登場しましたが、これらのシステム現在、通常は組み込みシステムです。 これはコンピューティング制御機能に重点を置いていますが、CPSは物理デバイスとコンピュータネットワーク間の接続に重点を置いています。 CPSは、技術的手段を使用して、時間と空間の観点から人間の制御の拡張を実現することであり、その本質は、人、機械、物の統合です。 したがって、それは人間-機械-材料融合システムとも呼ばれます。

2) 制品パーソナライズ

生産の柔軟性が高い工場は、製品の個別化、多様化、および絶え間ない変化に対する顧客の要求に応えることができます。 それは現代的な手段を通して大量生産のコストで1つの製品のバッチを製造することができます。 ある意味で、最初の産業革命の前に戻ってください。 顧客と工場は、契約に署名する前だけでなく、注文、設計、処理、組み立て、および試運転後にも頻繁に連絡を取ります。 したがって、顧客は製品の製造中に注文の詳細を変更することさえできます。 Rexroth Pump Factoryの年間生産量は100万台を超えていますが、12を超えるカテゴリがあり、各カテゴリには12を超える仕様があります。各仕様には、12を超える変数関数があります。 さまざまな圧力制限、一定の電力値などを設定する必要があります。 確かに。 したがって、数万の最終製品があり、各バッチは多くありません。 柔軟な管理は非常に重要です。

3) 生产のHumanization

ファクトリーインテリジェンスにより、より多くの従業員が柔軟な労働時間を持つことができるため、仕事はより安心します。 ネットワークを使用すると、生産を分散化できるため、エネルギー供給を分散化できます。 インターネットを使用すると、従業員は近くで、または自宅からでも働くことができます。 彼らは、多くの従業員が毎日長距離を運転して仕事をし、その後、エネルギーを節約し、工場で排出量を削減するために多くの努力を費やしている場合、実際的な意味は何ですか?