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大规模自动化生产环境下机器人产业迎来新契机是什么？请生意经的朋友帮忙解答
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工业机器人大规模应用将更多体现一种象征,一种社会生活由传统人力向自动化的时代。每一次工业革命都会解放大量生产劳动力。虽然在历史上可能会造成短暂的失业危机,但是我们并不仅仅是工业在进步,就如上文所说,现在是我们的社会一直在进步,没有停歇,每一次工业上劳动力的释放,都将会丰富其它领域的劳动力基础,比如说基础设施建设。工业机器人正在利用大规模自动化生产中的固有优势,不断完善自身,同时解放更多的生产力,虽然这可能在经济危机深层影响尚未完全过去的情景下造成小规模的蓝领失业危机,但利用机器人替代人力生产已是业界一个不争的事实。目前,以现代的技术条件而言,工业机器人并不能非常大范围的取代我们工作,只是在诸如汽车、精密加工等一些特定领域优势明显,可以很好的替代人工。除此之外,在那些诸如建筑业、制衣业等领域,现代机器人技术并不适用,也许在经历很长一段时间发展之后可以得到实现。机器人产业遇上人口红利消退由于人口老龄化引起制造业人力成本上升,从而使我国制造业成本优势减弱,制造业人力替代需求将造就巨大的工业机器人市场。业内普遍认为,中国在2014年前后会进入刘易斯拐点,其中的显著影响是,人口红利的消失会使自动化水平大幅提高,机械人的需求会在今后几年大规模增长。由此,2014年将成为工业机器人大规模应用的拐点。受益于需求端(国内劳动力成本持续上升的必然趋势,中国本身也拥有全球最大的制造业规模和最大的自动化装备潜在市场)以及供给端(国内机器人自动化装备龙头与外资厂商的差距不断缩小)双重因素的推动,中国在未来5-10年中有望涌现出世界级的机器人自动化厂商。事实上,在我国人力不断上升的背景下,制造业迅速进入机器人时代已成为大势所趋,当前工业自动化、智能化的快速发展和实际应用正悄然替代着广大一线工人。据美国电气和电子工程师协会(ieee)最新数据,目前全球已部署了100多万台各种工业机器人。利用机器人技术提升我国工业发展水平,完成从制造业大国向制造业强国的转变,已经逐步成为全社会的共识。机器人和自动化产业将成为未来我国高端制造业发展的主流方向,并将在我国产业转型和结构调整中发挥重要作用。国际机器人联合会(ifr)数据显示,2011年全球新装机器人139300台,较2010年提高18%。该协会还预计,2014年我国需求量将达到32000台,成为全球最大的机器人需求国。到2015年,国内工业机器人年供应量将超过20000台,保有量超13万台。十二五为机器人产业带来契机2012年5月,工信部发布了《智能制造装备产业&十二五&发展规划》,机器人产业作为智能制造装备的重要组成部分,迎来了战略性的发展契机。联合国工业发展组织去年12月3日发布的一份报告指出,欧洲、北美等地的新一轮经济衰退为全球制造业的恢复蒙上了阴影。2012年第三季度全球制造业依然疲弱,同比增长2.2%,其增长率为2009年以来的最低点。&尽管2012年全球经济疲软,但是达到了2011年的水平,越来越多投资在被用于改善自动化中。&ifr主席shinsukesakakibara在法兰克福如是说。根据ifr季度统计,在2012年,工业机器人的销售的销售超过16万,与2011年基本持平。但是随着自动化转型范围的扩大,未来市场可期。同时,统计表明,年,全球机器人销售量以年均9%的速度增长。随着2009年全球金融危机的到来,年机器人需求激增。2012年电子工业投资未达到预期,但工业自动化趋势依旧在各行业蔓延。自动化增长的主要动力将来自能效和轻型建筑材料。未来全球机器人供应将不断增长。目前,中国正在服役的机器人已占全球总量的8%左右,同时未来几年中国市场的机器人需求总量将在3.5万台左右。由小看大,目前亚洲地区是全球制造业发展最快的地区之一,而随着欧美推行再工业化政策,不管初衷是基于什么目的,整体而言,机器人市场需求只增不降。在多种因素的引诱下,工业机器人产业的发展速度将再次提速,步入历史上的第二个繁荣发展期,或将比第一次浪潮还将巨烈。中国机器人产业面临的挑战工业机器人产业作为战略性新兴产业,其产业化的快速发展与商业模式的创新密不可分。工业机器人产业已经具备了基础技术条件,足以支撑产业化的快速发展。商业模式的建立有利于加快形成工业机器人产业体系,改变原有的产业形态。在信息技术、互联网技术基础上积累的商业模式创新经验,为工业机器人产业的发展提供了可资借鉴的良好经验。机器人的应用,是从特种作业领域,逐渐向工业装备领域进行大规模市场拓展的,目前在众多领域已呈爆发式增长。同时,中国工业机器人面临巨大挑战。产业发展缺乏战略层面规划,难以适应现阶段产业化加速发展的要求;技术创新能力薄弱,关键零部件仍难以走出实验室实现产业化,缺乏核心竞争力;在国外企业垄断全球市场的格局下,传统模仿跟随的发展路径与加速做大总量的现实需求不匹配。从市场角度来看,全球工业机器人产业的产品技术已经相对成熟,甚至呈现垄断格局。在国外企业的先发优势下,我国企业走传统的模仿跟踪发展路线,依靠传统的价格优势参与竞争十分困难。国外高端工业机器人本身拥有了一个规模化、产量化的优势,在保持产品成熟化优势的同时也在不断降价,这对国产工业机器人发展带来的挑战非常大。
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&&&网络化制造环境下以人为中心的制造执行系统关键技术研究
网络化制造环境下以人为中心的制造执行系统关键技术研究
制造执行系统是面向制造过程的新型车间生产管理与控制信息系统，强调了以时间为关键的现代制造思想，填补了计划管理层与控制层之间的信息断层，是实现企业全面信息集成的关键，也是实施敏捷制造的重要基础。目前，对制造执行系统的研究和开发更多关注的是生产管理与控制的自动化和制造过程的自动化，阻碍了在生产过程复杂、人员密集、自动化程度低的离散制造业中的应用。针对这一问题，本文在分析和总结制造执行系统的功能、特点、发展历程、研究现状和制造系统发展趋势的基础上，结合“以人为中心的生产”的思想和国家自然科学基金资助项目“人机协同的车间数字化制造模式研究”的立项方案，提出了以人为中心的制造执行系统(HcMES)的概念，研究了关键技术，对适合我国国情的制造执行系统技术进行了有益的探讨。
论文分析了网络化制造环境下，离散制造业车间生产管理与控制系统的需求和面临的挑战，阐述了HcMES的思想、内涵和功能，给出了定义，建立了功能模型。针对敏捷制造对生产控制结构的可重构、可重用和可伸缩要求，在详细分析和总结车间控制结构和制造资源组织形式的基础上，提出了面向订单的虚拟制造单元和由车间层、虚拟单元层、资源层组成的三层混合控制结构。
论文探讨了基于多Agent的HcMES软件开发技术，给出了Agent的通用结构、HcMES的多Agent功能模型和混合控制结构的多Agent层次结构，描述了主要Agent的功能、交互行为和行为内容；针对设备单一Agent建模所带来的网络通信量过大、响应速度慢的问题，在功能分解的基础上，提出由设备任务Agent和设备监控Agent组成的设备双代理机制；为了缩小Agent的交互范围，提高响应速度，提出基于可用资源集的虚拟单元组织结构；在综合分析Agent之间各种通信方式优缺点的基础上，对HcMES的不同层次设计了不同的通信策略；根据HcMES中多Agent的应用要求和KQML语言与XML技术的特点，给出了由KQML保留述行语和车间制造扩展述行语组成的外部语言、基于XML的车间制造标记语言的内部语言和基于XML文档类型/模式的本体组成的通信消息格式和通信模型。探讨了HcMES中Agent的组织管理机制和软件体系结构，给出了层次化软件结构模型。
论文对HcMES生产调度问题进行了形式化描述，在分析人机协同调度的思想和方式、JIT生产方式下人工调度的一般过程、HcMES调度问题的多目标优化特征的基础上，给出了基于虚拟单元的任务级、基于设备任务Agent招投标的设备级和基于遗传算法的车间级的三级人机协同优化调度结构；提出了以柔性工艺路线为基础的正、反向招投标调度机制和人机协同方法，即充分利用了Agent的自主性，同时避免了工序关系的割裂和复杂的冲突消解过程；详细描述了基于合同网协议的招投标调度过程和方法，通过评标指标的构成因子及参数调整，综合考虑了加工时间、加工成本、设备利用率和物流时间；利用混合控制结构和虚拟单元结构，提出了扰动发生时的人机协同动态调度策略和方法，分析了几种典型扰动事件，给出了具体调度方法。
利用遗传算法的领域无关特性和运算步骤的独立性，论文将遗传算法和Agent的招投标机制结合起来，提出了全局优化调度的任务投放顺序遗传优化算法，实现了基于遗传算法的集中式调度与基于多Agent的分布式调度的优势互补，给出了基于调度顺序的染色体编码方式、初始种群的产生方法、基于订单优先级的最大化适应度函数、个体评价方法和算法流程，采用单亲移位算子避免了遗传过程中非法个体的产生，通过算例验证了所提方法的有效性。
论文探讨了支持HcMES的生产现场网络信息化技术，给出了基于无线局域网和移动通信技术的生产现场网络信息化结构。针对无联网和/或数据采集能力的设备，采用人机协同制造的思想，提出了以人为中心的虚拟自动化的概念，给出了定义、结构模型和与HcMES信息交互关系；通过对操作员人机接口Agent的功能和需求分析，从推、拉技术相结合的信息传递方式和任务导向的智能用户帮助技术两个方面，给出了人机接口Agent设计问题的具体解决方案。
最后，论文以CIMS研究所实验车间为背景，在国家“九五”攻关项目的基础上，采用分布式对象技术和WindowsDNA体系结构，建立了基于多Agent的HcMES实验系统原型。应用UML构造了主要Agent的编程框架，给出了运行实例，对所提出的关键技术进行了实例化验证。
摘要： 制造执行系统是面向制造过程的新型车间生产管理与控制信息系统，强调了以时间为关键的现代制造思想，填补了计划管理层与控制层之间的信息断层，是实现企业全面信息集成的关键，也是实施敏捷制造的重要基础。目前，对制造执行系统的研究和开发更多关注的是生产管理与控制的自动化和制造过程的自动化，阻碍了在生产过程复杂、人员密集、自动化程度低的离散制造业中的应用。针对这一问题，本...&&
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