智能制造关键问题研究

智能制造关键问题研究

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摘要:目前,我国的高新技术已经发展到一个很高的水平,特别是智能制造技术的不断完善与创新。智能制造是先进制造技术、数字技术、网络技术以及人工智能技术的集成和融合,是高效、节能、安全可靠的新生代制造方式,是工业制造领域的一次根本性变革。文中在对比国内外智能制造发展历史和现状的基础上,阐述智能制造的关键技术,提出传统制造向智能制造快速转变的途径。

关键词:智能制造;关键问题;研究

引言

智能制造是基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合,贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节,具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式。加快发展智能制造,是培育我国经济增长新动能的必由之路,是抢占未来经济和科技发展制高点的战略选择,对于推动我国制造业供给侧结构性改革,打造我国制造业竞争新优势,实现制造强国具有重要战略意义。

1发展现状和形势

全球新一轮科技革命和产业变革加紧孕育兴起,与我国制造业转型升级形成历史性交汇。智能制造在全球范围内快速发展,已成为制造业重要发展趋势,对产业发展和分工格局带来深刻影响,推动形成新的生产方式、产业形态、商业模式。发达国家实施“再工业化”战略,不断推出发展智能制造的新举措,通过政府、行业组织、企业等协同推进,积极培育制造业未来竞争优势。经过几十年的快速发展,我国制造业规模跃居世界第一位,建立起门类齐全、独立完整的制造体系,但与先进国家相比,大而不强的问题突出。随着我国经济发展进入新常态,经济增速换挡、结构调整阵痛、增长动能转换等相互交织,长期以来主要依靠资源要素投入、规模扩张的粗放型发展模式难以为继。加快发展智能制造,对于推进我国制造业供给侧结构性改革,培育经济增长新动能,构建新型制造体系,促进制造业向中高端迈进、实现制造强国具有重要意义。随着新一代信息技术和制造业的深度融合,我国智能制造发展取得明显成效,以高档数控机床、工业机器人、智能仪器仪表为代表的关键技术装备取得积极进展;智能制造装备和先进工艺在重点行业不断普及,离散型行业制造装备的数字化、网络化、智能化步伐加快,流程型行业过程控制和制造执行系统全面普及,关键工艺流程数控化率大大提高。

2智能制造关键技术

2.1柔性制造和虚拟仿真技术

在智能制造中的关键技术中,柔性制造技术主要是通过数控设备使用的前提下,随着制造企业技术的不断发展,而兴起的新技术。它和虚拟仿真技术,在智能制造的实现中,扮演着重要的角色。虚拟仿真技术包括面向产品制造工艺和装备的仿真过程、面向产品本身的仿真和面向生产管理层面的仿真,从这三方面进行数字化制造,才能实现制造产业的彻底智能化。首先在设计阶段,开发实现具有高度交互性的虚拟环境;其次要运用数字化制造的理念,通过虚拟仿真技术,进行风险评估,以及物联网信息共享和系统优化。并在此基础上,提出数字化工厂的概念,进一步对数字化工厂的工艺设备协调进行数字规划。

2.2智能化工业装备应用技术

发展智能制造,智能设备的应用是基础。不同类型的企业,其智能设备不尽相同,大体可以分为高精度数控机床、智能控制系统、机器人、3D打印系统、工业自动化系统、智能仪表设备和关键智能设备7个主要类别。以3D打印为例,它是目前数字化制造技术的典型代表,作为一种新兴智能化设备,3D打印机可以使用ABS、光敏树脂、金属为打印原料,实现计算机设计方案,无需传统工业生产流程,即可把数字化设计的产品精确打印出来。这一技术颠覆了传统产品的设计、销售和交付模式,使单件生产、个性化设计成为可能,使制造业不再沿袭多年的流水线制造业模式,实现随时、随地、按不同个性需求进行生产。随着3D打印技术的不断进步,打印速度和效率不断得到提升,打印材料不断实现多样化,如纳米材料、生物材料等,传统制造业模式将被彻底改变。很多国内企业已经开始了相关实践,例如海尔集团在2012年就开始筹建数字化互联网工厂,已经建成两大支撑平台和四大互联工厂,形成了一个完整的互联网工厂体系

2.3物联网应用技术

智能制造系统的运行,需要物联网的统筹细化,基于无线传感网络、RFID、传感器的现场数据采集应用,用无线传感网络对生产现场进行实时监控,与生产有关的各种数据,实时传输给控制中心,上传给大数据系统并进行云计算。为了能有效管理一个跨学科、多企协同的智能制造系统,物联网是必需的。德国工业4.0计划就推出了“工业物联网”的概念,从而实现制造流程的智能化升级,其他国家也都纷纷建立本国工业化制造标准。

3促进我国智能制造发展的政策建议

3.1攻克关键核心技术,打造自主机器人品牌

我国机器人产业的发展时间较晚,受发展阶段、发展条件、发展目标差异的影响,机器人产业难以再沿循“市场换技术”的旧路发展。所以,我国机器人制造企业必须攻克关键技术,加大对技术研发成果的保护力度。同时,还要培育一批具有世界影响力的大型企业,发展一批具有超强创新力的中小型企业,增强我国机器人品牌的国际竞争力。

3.2培养智能制造技能工人和在全球范围内选用人才

国际为智能制造发展颁布的一系列法规、文件都将提升劳动者素质作为主要内容,借助培训提升其劳动技能,以满足智能制造等先进技术发展的需要。借鉴美国的做法,我国也要大力发展与智能制造相关的职业技能教育,对相关从业人员进行培训,以不断满足制造业变革发展对人才的需求。同时,我国还要在世界范围内广泛地吸收人才,尤其是高级人才,以全球的人才资源助力我国智能制造的发展。

3.3将基础系统软件开发与标准制定纳入顶层设计

智能制造将以软件系统开发为核心实现发展,比如,德国智能工厂以信息物理系统为基础进行建设;西门子、GE等企业朝服务化转型,从为用户提供产品转变为为用户提供解决方案;谷歌在机器人操作系统研发与标准建设方面投入了诸多人力、物力。我国智能制造核心零部件、高端设备、成套生产线依赖进口的主要原因是:我国没有自主工艺数据库与专家系统,使得我国智能制造产业的发展深受制约。所以,我国智能制造企业必须做好基础软件系统的开发工作,制定标准,形成自主研发系统,打破国外操作系统对我国硬件制造的制约。

3.4抓住我国智能制造的关键问题

在组织统筹与发展策略方面,要对国家、企业、地方的分工定位、工作任务做出进一步明确,具体来说就是,国家主导,地方组织,企业实施;在国家层面,要以各项与智能制造有关的法规、文件为依据,做好宏观指导,制订年度发展计划,对智能制造发展过程中遇到的问题进行研判,为我国智能制造的发展导航;在地方层面,要综合考虑对省市的产业特点、产业发展优势、产业发展劣势,制订具体的行动计划来指导智能制造发展,创造良好的产业发展环境,将国家颁布的与智能制造有关的方针政策落到实地,为产业发展服务;在企业层面,要以实际需求为依据,明确智能制造发展的关键环节,突破制约智能制造发展的关键问题,鼓励企业一方面解决智能制造的发展问题;另一方面树立标杆、完善标准,推动智能制造在行业、地区快速发展。

结语

智能制造是未来的制造业发展方向,近些年得到不断的研究和发展,受到世界各国的高度重视。智能制造为制造业提供了很多全新的概念观点和理论,是对传统生产制造业的根本性变革。

参考文献

[1]王磊,刘强.轻装配智能制造系统框架及管控模式[J].计算机集成制造系统,2017,11(6):23-25.

[2]吕铁,韩娜.智能制造:全球趋势与中国战略[J].人民论坛,2016,1(67:213-216.

[3]张洁,吕佑龙.智能制造的现状与发展趋势[J].高科技与产业化.2016,25(12):101-103.

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