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智能制造在中国制造业的应用与研究

2019-03-26

福建质量管理 2019年14期
关键词:制造业智能生产

(柳州裕信方盛汽车饰件有限公司 广西 柳州 545006)

一、引言

智能制造是保证我国制造业快速变强的重要途径。现在,我国正在专注开展智能制造,已经连续几年开展智能制造项目,建立了智能制造专业体系。从最开始的《智能制造装备产业“十二五”发展规划》到 2015 年《中国制造 2025》的正式发布,国家发展智能制造产业的政策逐步完善。智能制造是让制造业的价值链朝着智能化趋势发展,智能制造是信息化和工业化完美结合后的升级模式。在智能制造过程中,利用多功能传感器和智能控制系统,减少设备响应问题的时间,实时反馈并优化生产物流信息,提升企业生产效率。

二、智能制造定义

智能制造是基于新一代的信息技术,如云计算,物联网,数字,大数据等,利用新的能源,材料,工艺和设备,通过智能感知,信息共享,自我决定和执行等技术[2],在工厂进行设计,通过制造,管理和服务等生产流程形成的先进生产模式和先进制造系统总称[3]。智能制造是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统,它在制造过程中能进行智能活动。通过人与智能机器的合作共事,去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。它把制造自动化的概念更新,扩展到柔性化、智能化和高度集成化。

三、智能制造发展历程

目前,生产车间和生产设备数量的增加以及网络上大量的信息流,导致了企业生产信息数量呈指数爆炸式增长,处理信息的工作难度急剧增加,要求制造系统不仅具有灵活性,还要接收分析生产情报。作为一门新兴学科,智能制造正受到越来越多的关注。此外,面对多元化、多品种、快速变化的市场环境下剧烈的竞争,制造系统还需要更大的柔性和智能性。在这种背景下,人们将智能技术投入到制造业,并获得累累硕果。

(一)中国智能制造发展历程

中国智能制造发展历程也分为以下三个时期。

1.1958年至2006年,工业驱动信息化。我国第一台数控机床于1958年研发成功。关于智能制造研究领域,我国涉猎时间较晚。大约在1980年,我国才开始研究智能制造和相关智能技术的基础知识[4]。20世纪80年代末,科技部提出建设“工业智能工程”,已经开始踏上了寻求制造行业出路—智能制造的道路[5]。从上世纪90年代到本世纪初,先进制造技术不断推广应用以及互联网的建设逐步推进,全国范围的计算机互联网开始逐渐形成,也生产了不计其数的软件服务企业和互联网公司。

2.2007年至2014年,两化融合时期。为了促进中国装备制造业的升级,加强信息产业与工业产业整合,促进产业从大到强的转变。到了2010年,信息产业也成为中国国民经济的重要组成成分之一,中国基本实现了信息化覆盖。

3.2015年至今,工业智能化时期。2015年,国务院印发《积极推进互联网+行动的指导意见》和《中国制造2025》文件表明,要将制造行业与计算机互联网两化融合[6],它将智能制造视为促进产业转型,品质改进和制造能力提升以及应对全球制造业变化的重要举措[9]。随后,我国还发布了《高端智能再制造行动计划(2018-2020年)》、《智能制造试点示范 2016 专项行动实施方案》等一系列国家文件。一份份重要文件表明,智能制造将成为中国制造业今后的前进方向,是制造业生产模式产生一系列重大变革强有力的推动器。

四、智能制造的关键技术

智能制造技术是一种先进的制造技术,通过计算机模拟和人工智能手段跨学科互相渗透,应用于企业生产活动中。其主要表现在:产品设计,生产管理,智能处理,智能物流,智能装配,智能人机交互等,通过智能机器的整合和生产活动构建新的制造模型。

在智能制造技术的支持下,传统工艺和方法将产生巨大改变。

(一)识别技术。识别功能是智能制造服务环节关键的一环,需要的识别技术主要有射频识别技术,基于深度三维图像识别技术,以及物体缺陷自动识别技术基于三维图像物体识别的任务是识别出图像中有什么类型的物体,并给出物体在图像中所反映的位置和方向,是对三维世界的感知理解。在结合了人工智能科学、计算机科学和信息科学之后,三维物体识别在智能制造服务系统中识别物体几何情况的关键技术。

(二)实时定位系统。实时定位系统可以、对多种材料、零件、工具、设备等资产进行实时跟踪管理,生产过程中,需要监视在制品的位置行踪,以及材料、零件、工具的存放位置等。这样,在智能制造服务系统中需要建立一个实时定位网络系统,以完成生产全程中角色的实时位置跟踪。

(三)信息物理融合系统。信息物理融合系统也称为“虚拟网络-实体物理”生产系统,它将彻底改变传统制造业逻辑。在这样的系统中,一个工件就能算出自己需要哪些服务。通过数字化逐步升级现有生产设施,这样生产系统可以实现全新的体系结构。

(四)网络安全技术。数字化推动了制造业的发展,在很大程度上得益于计算机网络技术的发展,与此同时也给工厂的网络安全构成了威胁。以前习惯于纸质的熟练工人,现在越来越依赖于计算机网络、自动化机器和无处不在的传感器,而技术人员的工作就是把数字数据转换成物理部件和组件。制造过程的数字化技术资料支撑了产品设计、制造和服务的全过程,必须得以保护。

(五)系统协同技术。这需要大型制造工程项目复杂自动化系统整体方案设计技术、安装调试技术、统一操作界面和工程工具的设计技术、统一事件序列和报警处理技术、一体化资产管理技术等相互协同来完成。

五、中国制造业智能制造展望

智能制造将引领未来制造业的发展。信息时代的到来,引发了全球科技和产业革命的爆发。信息技术同现代工业相结合,将推动我国制造业朝着髙级智能化方向发展,例如德国的“工业4.0”战略、美国的“先进制造业国家战略计划”,中国的“中国制造2025”等均是以智能制造为导向的新型工业革命。

目前,中国智能制造随着“规划”逐步实施,系统性技术创新、重点领域技术突破以及创新人才队伍建设已经在全面加速,全面掌握和达到较高的核心技术及装备自给率的日子即将到来。按照目前的发展趋势,到 2025 年以高端数控机床、工业机器人等人工智能技术将全面渗透到制造业的各个环节,成为制造业发展的主要支撑技术。相比国外,中国的智能制造成本投入更低,易于普及智能制造。通过各种人才计划引进大量高科技人才,极大地提升了人工智能技术水平,有力地带动智能制造的高质量发展。庞大的市场空间和巨大的创新潜能将助推中国成为智能制造的领导者。智能制造是实体经济振兴的前进方向,也是中国制造业腾飞的翅膀。

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