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改變傳統生產格局 數位製造加速落地工業市場
實現智能化製造
[作者 王岫晨]   2023年07月24日 星期一 瀏覽人次: [1794]

數位製造(Digital Manufacturing)是一種生產製造過程,利用數位技術和數據管理來增強製造效率、品質和靈活性。它通常是傳統製造的進化,將數位技術應用於設計、生產、供應鏈和服務等方面,以實現更智能、自動化的製造過程。


數位製造涉及多種關鍵技術和概念,常見者如以下:


* 數位化設計:使用電腦輔助設計(CAD)和電腦輔助工程(CAE)等工具來進行產品設計和工程分析。這使得設計師能夠更快速地創建、測試和優化產品。


* 虛擬製造:透過數值仿真和虛擬建模來模擬和預測製造過程中的效率和品質。這有助於在實際製造之前發現問題並進行優化。


* 數據管理和互聯:數位製造利用大數據、物聯網(IoT)和互聯網技術來收集、儲存、共享和分析製造過程中的數據。這使得製造企業能夠更完整地了解其運營,並做出更明智的決策。


* 3D列印:這是數位製造的一個重要分支,它使用數位模型將材料逐層添加到三維空間中,以創建物品。這種製造方法不僅能夠實現複雜的幾何結構,還節省了材料和時間。


* 智能自動化:數位製造倚賴機器人、自動化系統和人工智能技術來實現更高效的製造流程,進而降低成本並提高生產率。



圖一 : 數位製造將可改變傳統工業生產格局。
圖一 : 數位製造將可改變傳統工業生產格局。

數位雙生的互補

數位製造和數位雙生是兩個相關且互補的概念,它們在製造和工業領域中有著密切的關聯。

數位製造和數位雙生(Digital Twin)是兩個相關且互補的概念,它們在製造和工業領域中有著密切的關聯。數位製造強調使用數位技術優化製造過程,以提高效率、降低成本並提升品質。這涉及到數位化設計、虛擬製造、數據管理和智能自動化等技術。


數位雙生是一種虛擬模型,它以數位形式精確地仿真、反映現實世界中的物理實體,例如產品、設備或製造過程。數位雙生透過不斷收集即時數據和感測器數據,與其真實對應體保持同步,以實現監控、分析和預測。


數位製造和數位雙生的結合,使製造企業能夠實現更高效、靈活和智能的製造過程,並在設計和生產中更容易地進行持續改進,保持競爭優勢。這些概念在製造業正變得越來越重要,對於提高生產力和產品質量至關重要。數位製造與數位雙生的實際應用可達到下列效果:


* 產品設計與優化:在數位製造中,設計師使用數位化設計和虛擬製造技術,並通過數位雙生來模擬和測試產品的實際表現。這使得他們能夠在實際製造之前進行產品優化,節省時間和成本。


* 生產效率改進:數位製造中的智能自動化系統可以與數位雙生相結合,實時監控和優化生產過程。透過收集實際製造過程中的數據,數位雙生可以提供準確的模擬和預測,並幫助優化製造步驟以提高生產效率。


* 設備狀態監控與維護:在工業環境中,數位雙生可用於創建設備的虛擬模型,並與實際設備保持同步。這使得監控設備的狀態變得更加準確,能夠及早發現潛在問題並進行預防性維護,減少停機時間和維修成本。


* 供應鏈優化:數位雙生可用於建立供應鏈中各個環節的虛擬模型,從供應商到製造商再到最終用戶。這使得供應鏈管理變得更加智能和靈活,能夠更好地應對市場需求和變化。


工業4.0與數位製造

數位製造對於目前強調智慧化生產與工業4.0的工業市場來說,具有極其重要的重要性。數位製造的數位化設計、虛擬製造和智能自動化技術能夠優化生產過程,降低生產成本、節省時間並提高生產效率。這對於工業市場來說至關重要,因為高效率生產能夠增加企業競爭力並增加產品銷售量。


另外,數位製造通過虛擬製造和數據分析幫助設計師和製造商更好地理解產品性能和製造過程中的潛在問題。這樣,他們可以在實際生產之前進行優化,提高產品品質和生產可靠性,從而減少缺陷率和回收率。


透過例如3D列印這樣的數位製造技術,使得生產可以更靈活地實現產品個性化。現今消費者對個性化產品的需求越來越高。透過數位製造,企業可以更容易地滿足客戶不同的需求,提供客製化產品和服務。


數位製造的數據管理和物聯網技術,也可以連接整個製造過程和供應鏈中的各個環節。這有助於實現智慧化生產和工業4.0的目標,從而實現更加靈活、透明和高效的製造和供應鏈管理。


對於實現數位轉型,數位製造也可以發揮很不錯的效用。工業市場迫切需要將傳統製造業轉型為數位化製造模式。數位製造作為數位轉型的關鍵組成部分,使企業能夠更好地應對市場變化和挑戰,並保持競爭力。


圖二 : 數位製造能優化生產過程,降低生產成本、節省時間並提高生產效率。
圖二 : 數位製造能優化生產過程,降低生產成本、節省時間並提高生產效率。

數位製造的落地

然而如何讓數位製造能夠真正落地,卻遭遇了許多瓶頸。對於一些傳統企業來說,導入數位製造需要相應的技術和資源,例如數位化設計軟體、虛擬製造工具、數據分析平台和智能自動化系統。這些技術和資源的轉型成本可能對企業來說是一大挑戰,尤其是對於小型和中小型企業來說。數位製造也需要大量的數據收集、儲存和分析。然而,處理和保護這些數據可能會面臨隱私和安全問題。擁有合適的數據安全策略和技術,確保數據的可靠性和安全性是至關重要的。


企業文化也會產生很大的變革。數位製造需要對企業內部的文化進行轉變。這可能涉及到員工的培訓和教育,以提高他們對新技術和工作流程的理解和接受度。在文化轉變方面,領導層的支持和推動至關重要。而數位製造涉及多個不同的數位技術和系統,這些技術和系統需要能夠有效地整合和互相協作。然而,由於來自不同供應商的解決方案可能存在互操作性問題,導致整合變得複雜困難。


整合與協作也涉及專業人才短缺的問題,實施數位製造需要具有相應專業知識和技能的人才。然而,目前數位製造相關領域的專業人才可能短缺,這對企業的數位製造實施帶來一定的挑戰。對於某些地區來說,可能存在制度和政策上的限制,阻礙了數位製造的推進。這可能涉及到相應的法規、政府支持和相關標準的制定。


結語

數位製造對於強調智慧化生產和工業4.0的工業市場來說,不僅是一個必要的發展方向,而且是實現持續成長和成功的重要關鍵。它不僅能夠提高效率、降低成本,還能夠實現個性化製造、提高品質和改進供應鏈管理,使企業更具競爭力並適應不斷變化的市場需求。


數位製造的優勢在於它可以幫助企業更快速地將產品帶到市場,降低生產成本,提高生產質量和產品靈活性,並在設計和製造過程中更容易地進行持續改進。這對於當今競爭激烈且市場需求不斷變化的製造業非常重要。


為了克服瓶頸,讓數位製造可以真正落地,企業需要制定明確的數位製造戰略,重視技術投資和員工培訓,確保數據安全和隱私保護,並與相關利益相關者合作,推動制度和政策的改進,進一步促進數位製造的實施和推廣。


**刊頭圖(source:施耐德電機)


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