自主生产：制造业的未来

自主生产代表着行业模式的转变：从僵化的生产线转向自我控制的网络系统。在人工智能、DigitalTwins 和自适应流程的支持下，人类仍然是主要的决策者，并能提高效率、质量和可持续性。

自主生产标志着工业制造领域的根本性变革：从僵化的、预先编程的生产线转向能够独立决策的自控灵活系统。这里的重点不是完全取代人类。恰恰相反，即使在自主生产中，人类仍然是最高决策者，承担着责任，并可随时干预生产过程。

什么是自主生产？

自主生产是指能够自我调节、灵活适应和独立优化的生产过程。机器、机器人和生产单元等工作单元在技术上越来越灵活，它们可以相互通信，并根据数据独立做出决策，例如调整工艺或避免错误。这些系统具有自适应能力、联网能力和学习能力，而不会一成不变地执行任务。

人类的作用仍然是核心

尽管自动化程度不断提高，但人类的作用仍然不可替代。自主系统的作用是提供支持，而不是替代。人类始终掌握着控制权，解释复杂的相互关系，在关键时刻做出决策，并最终对产品负责。人工智能系统无法在程序设计之外开发新的应用；它们只能在预定的范围内运行。它们的主要目的是提出行动方案，让人们理解因果关系。

现状与展望

在德国，自主生产目前主要被选择性地用于工具层面，例如质量保证或过程监控。机器人应用层面是一个特别有活力的领域，在这一层面，正在创建半自动化自动化单元。这是向完全网络化生产系统迈出的第一步。智能生产员工已经通过智能应用程序与机器联网，并进入学习系统，对生产偏差做出实时反应。

到 2030年，生产格局将发生根本性变化：半自动单元网络将取代传统的生产线。这些单元将自我组织，对不断变化的要求作出反应，并独立调整流程。

从长远来看，这一发展甚至可能导致某些行业出现所谓的【黑暗工厂】。由于人们不需要照明或气候条件，因此可以节约能源，系统也可以全天候生产。然而，这种无人工厂仍然是一种特例：其实现在很大程度上取决于技术成熟度、安全要求以及企业和社会的接受程度。

先决条件：联网、数据和互操作性

自主生产的实现需要几个先决条件：

• 连接所有参与者的实时安全通信网络
• 在语法和语义上可理解的互操作数据格式
• 作为决策依据的高质量测量数据
• 绘制、模拟和优化流程的 Digital Twins

CADENAS为此提供了强大的解决方案，实现了现实世界与数字世界的无缝连接。我们的数字孪生技术展示了如何利用来自3Dfindit 社区的智能 CAD 和工程数据创建数字孪生，为企业带来真正的效率优势。只有当所有组件无缝协作时，才能创建一个学习型自主制造系统。

应用背景下的自主性

自主程度在很大程度上取决于应用领域。自主系统已经在过程监控、过程控制和预防性维护等方面显示出其潜力，尤其是在通常与 Digital Twins 结合的情况下。人工智能支持的应用有助于确保产品质量、识别偏差并实时采取应对措施。

从僵化系统到协作智能

生产的未来在于将传统、僵化的生产系统转变为协作、自主的系统。软件定义制造以及先进的工业和服务机器人技术的使用，正在创造一个动态、可扩展和适应性强的新型生产生态系统。

经济和社会应用

不断变化的工作环境：现有的工作环境正在发生变化，需要新的技能，例如在数据分析、系统监控或人工智能辅助决策领域。

企业的竞争优势：对市场需求做出更快的反应，高效率的个性化生产。

责任与道德：如果自主系统出错，谁来承担责任？在这方面，人类仍然是不可或缺的责任机构。

规范、标准和法律框架条件

• 自主生产需要统一的标准化接口和明确的法律要求：
• 互操作性技术标准（如 OPC UA、RAMI 4.0）
• 数据保护和网络安全是基本要求
• 产品责任和系统决策责任监管

可持续性和资源效率

自主系统不仅能更高效地生产，还能更可持续地发展：

• 通过自适应控制降低能耗
• 通过质量预测减少废品率
• 通过以需求为导向的规划优化资源利用

结论

自主生产不再是未来的梦想，而是一场已经到来的变革。它不仅能提高效率，还能提升工业生产的质量。其中的决定性因素是人、机器和人工智能的紧密结合，在这种合作关系中，人永远是最后的决定者。