工业4.0带来的新职业

作者:Heike Haarmann,Daniel Gauch,Eckhard Roos博士 文章来源:PROCESS《流程工业》 点击数:72 发布时间:2017-09-08
流程工业4.0的排位赛对企业是一个挑战,且是对企业所有层次的挑战。
工业4.0带来的新职业

同时,在工业4.0的影响下也出现了一些新的职业和工种,例如工业化的水处理企业就在讨论是否需要像“水电一体化”这样的工种。

目前,工业4.0在工业生产领域中带来的变化已经越来越明显。消费品生产领域中的个性化产品已不再是新鲜事物。这也告诉人们,从产品生产到物流供应链直至最终消费者之间的网络是很容易构建的。工业4.0的推动力来自方方面面,不仅是以技术为主导这一个方面。在最初讨论工业4.0时,常常会提及单件产品生产和供应问题,这也就使人们误认为工业4.0的重点是解决加工制造领域中的问题。但这种认识是不正确的,不同工业领域中应用工业4.0的潜力是不同的,因此又出现了我们常说的水处理4.0和流程工业4.0等等针对不同工业领域的4.0的说法。

全生命周期的设计运营

未来的生产设备将是数字化和网络化的生产设备。基于标准化的通信方式,在生产设备规划设计之时就决定了要通过下列措施明显地改进生产设备整个寿命周期内的性能:

  • 自动地将新安装的传感器/执行器或者整个模块纳入到自动化系统之中;
  • 在实际调试和运行启动之前就在生产设备的数字化图像系统中对新功能和新部件进行模拟;
  • 在生产设备整个寿命周期内利用设备规划设计时所产生的数据;
  • 利用数据挖掘算法(大数据)分析和优化产品生产;
  • 云技术的应用,包括在自动化控制功能中采用云技术;
  • 利用移动式终端设备直接获取所有生产设备中的重要数据,优化设备维护和设备修理。

下面所介绍的生产设备在不同使用寿命阶段的实例就清楚地证明了这一点。

最终用户在设备规划设计阶段利用Festo公司开发的在线操作指南Handling Guide Online来满足自己对上下料系统的个性化要求。

该方案明显地缩短了工程项目的设计时间(-50%~-80%)和供货时间(-20%~-50%),因为在用户确定了上下料系统后,它们即刻就能进入生产制造过程。

设备的智能化

具有通信功能模块的压缩空气监控装置通过“学习”能够在生产过程中自主确定生产设备是否处在生产状态下或者是处在空载运行的工作状态下。它主动地切断部分压缩空气的供应,可以把空压机系统的压缩空气消耗降低到最低程度。并且能够在切断部分供气的情况下,检测压缩空气系统有无泄漏之处,但检测到的数据与用户事前设定的临界值有出入时它会自动地向控制系统发出报警提示,从而可以实现按需维修。因为压缩空气的流量、使用量和压力都被连续不断地监控,用户可以实现空压机设备的智能化能源监控,可以检测到空压机整个使用寿命周期内随生产过程变化而不断变化的工作特性。

在铜的回收过程中需要快速且准确地调节浮选设备的工作参数。阿根廷Minera Aguilar Mine公司的维修人员可以选择在浮选设备旁,利用智能手机和平板电脑直接读取和修改电动球阀工作参数。从而节省了维护保养时间和工作量,提高了生产效率,实现更高的生产能力。

资质的变化

工业4.0的出现也在职业领域带来了相当程度的改观。工业4.0对教育事业提出了新的要求,不仅是在学校教育和高等教育领域中提出了新的要求,而且也在从业资质方面提出了新的要求。2016年,德国工程师协会VDI在HMI人机交互框架内的调查报告表明,在1 000名被调查的专业人员中只有6.6%的被调查者接受过数字化技术相关内容的教育。这一发人深省的调查结果表明,现在的工业领域从业人员中有着巨大的“现代化技术知识补课需求”。在急速变化的生产环境中,连续性的和跨学科的员工培训有着非常重要的意义,将与智能化的元器件和系统一起长期地影响和保障企业的吸引力和市场地位。因为一个企业的吸引力如何与它所引进和采用的新技术有着密切关系。

在数字化过程中,采用什么样的元器件、系统和软件,以何种形式的网络为标准,目前还没有定论,这意味着未来的技术要由高等院校、企业和研究机构共同开发。此外,产品的创新周期将明显缩短,这样一来从职业培训需求分析到资质认证的传统人才开发流程将不再适应新形势的需要。工业4.0对员工技能素质的要求,即“在跨学科的、复杂的和动态的工作环境中职工能够自发地找到自己正确工作方式的能力”显得越来越重要。例如,在网络化生产过程中,员工应具备的素质是能够感知变化的迹象,解释和分析出现的问题,并根据自己的解释和分析提出新的且目前尚未有过的解决方案。

例如,在生产设备的维修保养方面,未来的维修人员应具备实时评估数据的能力,以便能够提出优化能源利用的方案或者流程工艺优化改进方案。员工必须能够理解自我调节的生产能力利用率、控制、监控和改进人与机器之间的工作协调,保障有着大量IP地址生产设备的网络安全,并且能够贯彻落实IT安全保护的要求。

职业技术领域:水电技术一体化

在生产设备数字化的实施过程中,人们也在讨论一些新的职业工种。在(工业化的)水处理企业中有着很大的跨学科职业教育的潜力。这里的跨学科职业培训包含了生物技术、化学、物理、机械工程、电气工程、自动化技术、环境保护和安全管理等方面的综合知识。德国水资源合作组织将这一所需的专业职业领域称之为“水电技术一体化”,并认为该学科将来自德国的工业和城市环境综合技术输出到国外,在提升德国的国际地位方面有着巨大的潜力。

生产设备的虚拟运行

Festo公司的姊妹公司FestoDidactic SE公司是一家在技术培训领域中的全球领军企业,也是水电一体化职业培训的推动者,公司已经与水资源管理专家通力合作,开发了“水电技术一体化”跨学科职业培训的基础课程。

该公司还与EON Reality公司合作开发了虚拟培训技术,例如适合于在污水净化处理设备不同净化处理任务中使用的职业培训虚拟技术。在虚拟现实技术的帮助下,学员们可以尝试完成不同的污水净化处理任务,例如从污水中采样或者排除故障等等。这里,最重要的是允许学生在学习的过程中出错,而且不会为污水净化处理厂的生产过程和工艺流程带来严重的恶果。

在Festo公司位于德国Scharnhausen市新建的科技工厂中,技术人员在“实习工厂”中正在准备一套全自动化的网络化装配生产线。这一教学用实习工厂直接集成在Festo公司的产品生产中,包含了配有各种试剂和教学设备的实验室。这里的关键设备是教学和研究平台“CP Factory”。

利用CP Factory教学和研究平台可以非常符合生产实际地教授职业技术知识。

这一平台能够按照模块化的方式构成真实设备的一个工作站,让学员们完成设备工作程序的编制、网络化和其他教学内容的学习,例如能源效率和数据管理等等。另外,CP Factory教学和研究平台还可以用于即将在产品生产中使用的灵活性软件解决方案的开发和测试。

在“短期培训”中,专业技术人员和管理人员将会根据当前的实际需要接受企业内部或者外部的专家的短期培训,提高素质和资质,学习有关机电一体化、物流和过程优化以及生产组织和以人为本的学习培训,例如:跨学科行为学、学习能力和适应能力等。

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