專用汽車實現(xiàn)智能制造有多遠

本刊記者 張筱梅

在《中國制造2025》中，智能制造被定位為中國制造的主攻方向。加快機械、航空、船舶、汽車、輕工、紡織、食品、電子等行業(yè)生產(chǎn)設備的智能化改造，提高精準制造、敏捷制造能力。統(tǒng)籌布局和推動智能交通工具、智能工程機械、服務機器人、智能家電、智能照明電器、可穿戴設備等產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。

毫無疑問，智能制造是實現(xiàn)我國汽車工業(yè)成為制造強國的關鍵之一。就目前而言，我國汽車工業(yè)尤其在乘用車、卡車領域智能制造已經(jīng)初具雛形，全自動和半自動流水線作業(yè)已經(jīng)普及并且廣泛運用在各個工藝制造流程上。與之相比，我國的專用汽車制造領域，離智能制造還相差甚遠，那么我們究竟離智能制造還有多遠呢？

什么是智能制造

智能制造（Intelligent Manufacturing，IM）是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統(tǒng)，它在制造過程中能進行智能活動，諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等。通過人與智能機器的合作共事，去擴大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動。它把制造自動化的概念更新，擴展到柔性化、智能化和高度集成化方面。

據(jù)介紹，智能化是制造自動化的發(fā)展方向。在制造過程的各個環(huán)節(jié)幾乎都可以廣泛應用人工智能技術。專家系統(tǒng)技術可以用于工程設計、工藝過程設計、生產(chǎn)調(diào)度、故障診斷等。也可以將神經(jīng)網(wǎng)絡和模糊控制技術等先進的計算機智能方法應用于產(chǎn)品配方、生產(chǎn)調(diào)度等，實現(xiàn)制造過程智能化。而人工智能技術尤其適合解決特別復雜和不確定的問題。

從廣義概念上來理解，CIMS（計算機集成制造系統(tǒng)）、敏捷制造等都可以視作是智能自動化的例子。除了制造過程本身可以實現(xiàn)智能化外，還可以逐步實現(xiàn)智能設計、智能管理等，再加上信息集成，全局優(yōu)化，逐步提高系統(tǒng)的智能化水平，最終建立智能制造系統(tǒng)。這或?qū)⑹菍崿F(xiàn)智能制造的一種可行途徑。

目前國際較先進的制造模式有多智能體（Multi-Agent）系統(tǒng)和整子系統(tǒng)， 除此之外，還有生物制造、綠色制造、分形制造等模式。制造模式主要反映了管理科學的發(fā)展，也是自動化、系統(tǒng)技術的研究成果，它將對各種單元自動化技術提出新的課題，從而在整體上影響到制造自動化的發(fā)展方向。

智能制造帶來什么

中國制造2025源自于德國工業(yè)4.0，作為中國建設制造強國的總體戰(zhàn)略，確定了“以體現(xiàn)信息技術與制造技術深度融合的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化為主線”的發(fā)展方向，要開始并逐步實現(xiàn)由要素驅(qū)動向創(chuàng)新驅(qū)動轉(zhuǎn)變，由低成本競爭優(yōu)勢向質(zhì)量效益競爭優(yōu)勢轉(zhuǎn)變，由生產(chǎn)型制造向服務型制造轉(zhuǎn)變。然而，向工業(yè)強國轉(zhuǎn)型并沒那么容易，需要具備雄厚的產(chǎn)業(yè)規(guī)模、優(yōu)化的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、良好的質(zhì)量效益，以及持續(xù)的發(fā)展能力。根據(jù)最新數(shù)據(jù)顯示，在主要工業(yè)化國家的制造業(yè)綜合指數(shù)分布中，中國還處在第三方陣。

“工業(yè)4.0”被德國人視為“第四次工業(yè)革命”，其前提是在工業(yè)自動化基礎上，實現(xiàn)從機器傳感器到因特網(wǎng)通訊的無縫對接，生產(chǎn)自動化技術通過自我診斷、自我修正和功能最大化程序變得更加智能，以更好地輔助工人完成生產(chǎn)。

之所以德國政府要將“工業(yè)4.0”視為面向未來的一項高科技戰(zhàn)略工程，并表現(xiàn)出高度重視和極力推動。有專家認為，其原因在于“工業(yè)4.0”給整個社會帶來的巨大利益：首先是保持競爭優(yōu)勢。德國制造業(yè)目前已經(jīng)在世界范圍內(nèi)處于領先地位。通過發(fā)展“工業(yè)4.0”，德國將繼續(xù)發(fā)揮并保持競爭優(yōu)勢。其次是可以靈活制造。“工業(yè)4.0”讓整個工業(yè)生產(chǎn)流程透明化，企業(yè)可以隨時掌握生產(chǎn)情況，并能及時反應、快速調(diào)整生產(chǎn)流程。再有，能夠滿足私人定制。“工業(yè)4.0”可以滿足客戶的定制要求。還有，利于發(fā)揮創(chuàng)新能力?！肮I(yè)4.0”給德國中小企業(yè)提供了更為廣闊的空間，有利于充分發(fā)揮企業(yè)的創(chuàng)新能力。最后，它能夠解決勞動力問題。德國社會老齡化問題嚴重。智能工廠的生產(chǎn)簡易化以及智能生產(chǎn)輔助系統(tǒng)，為延長工作壽命提供了可能，我國社會老齡化現(xiàn)象同樣嚴重。

取適量硬化漿體壓碎，用無水乙醇中止水化，在瑪瑙研磨并過0.08 mm的篩，在105 ℃烘干后準確稱量試樣約1 g(精確至0.1 mg)，質(zhì)量記為m0，然后在數(shù)控式高溫爐中以10 ℃/min速率升溫至1 050 ℃恒溫30 min，取出放入干燥器中冷卻稱量；之后再在1 050 ℃下加熱15 min并冷卻稱量；如此反復，直到前后2次質(zhì)量差小于0.5 mg，結(jié)束實驗，最后一次試樣的質(zhì)量記為m1 050 ℃，每組試樣做3次平行試驗，取其平均值。硬化漿體非蒸發(fā)水量通過式(22)計算得到

通過德國先進的“工業(yè)4.0”，我們可以看到，智能制造將給我國的汽車制造帶來全新的革命性的變化。其中，最為顯著的特點是全新的智能生產(chǎn)流水線代替了大量的人工操作，操作變得更簡單、具象化，而對于生產(chǎn)而言，生產(chǎn)標準化、模塊化，生產(chǎn)就簡化為對模塊化零件的排列組合。因為工業(yè)生產(chǎn)過程中勞動力成本是主要成本之一，而勞動力不可避免地會出現(xiàn)流失的情況，無論是跳槽還是人員老化等。標準化的好處是有利于將技術和知識固化到生產(chǎn)工藝中，有效避免技術人才流失對企業(yè)所造成的沖擊。

我國專用汽車“智能制造”已起步

在《中國制造2025》中，智能制造被定位為中國制造的主攻方向，這在一定程度上說明我國機械行業(yè)智能制造水平還較低，有待進一步發(fā)展，而在專用汽車制造領域里，智能制造水平更是亟待提高。

眾所周知，我國專用汽車行業(yè)內(nèi)企業(yè)多是民營企業(yè)，規(guī)模小、企業(yè)實力不強，再加上專用汽車本身的特點產(chǎn)品品種多、個性化定制等，產(chǎn)品標準化程度極低。唐山開元機器人系統(tǒng)有限公司營業(yè)部副部長趙嘉告訴記者，我國專用汽車行業(yè)存在的這些問題，對于實現(xiàn)智能制造或者設計出一條智能化流水線而言，非常不利，因為產(chǎn)品千變?nèi)f化，各個電腦程序也需要重新設定，造成了更高的開發(fā)成本。

據(jù)趙嘉介紹，一條智能化流水線比普通流水線造價更高。其中，為了保證特定結(jié)構(gòu)件的全套程序順利走下來，需要數(shù)控設備等全套工裝配套配合使用，軟件和硬件相互配合才能確保產(chǎn)品制造過程中的精準性，以及相比人工高得多的工藝水平。趙嘉認為，產(chǎn)品標準化程度太低以及結(jié)構(gòu)件全套程序不完整這兩大問題得不到很好的解決，那么我國專用汽車智能制造只能緩慢推進。

我國專業(yè)為專用汽車生產(chǎn)企業(yè)研發(fā)制造焊割設備的水泊焊割設備有限公司銷售副總趙偉也告訴記者，智能制造是未來的發(fā)展方向，目前我國專用汽車行業(yè)也已經(jīng)逐步往這方面發(fā)展，企業(yè)對智能化流水線的需求開始增多。但是，就目前國內(nèi)智能化流水線的研發(fā)和生產(chǎn)者而言，存在著理論設計和實際應用沒有很好結(jié)合的問題，也就是說當用戶提出對生產(chǎn)線的要求時，按照設計理論能夠達到其要求，但是在實際運用中其加工精度、裝備精度和要求存在一定差距，無法滿足更高的精度要求。目前某一個工位的智能化生產(chǎn)可以完全實現(xiàn)，但是整條流水線要實現(xiàn)智能化很難。

趙偉告訴記者，“在加工手段上來看，有時候數(shù)控機床達到的精度反而更高些。智能化流水線要在國內(nèi)正式全面推廣還需要一定時日?！?/p>

據(jù)了解，國內(nèi)某知名專用汽車企業(yè)集團欲建立智能化流水線，開元公司的智能焊接機器人以及相關流水線參與了招投標。據(jù)趙嘉介紹，這種智能化流水線是在主要焊接工位上運用機器人進行更高精度的焊接，其他物流程序則通過自動化設備完成，與此同時，在軟件上將對運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，對生產(chǎn)進行管理，對故障進行管理和處置，以及監(jiān)控生產(chǎn)線設備，還有對部品進行經(jīng)手。軟件和硬件相互結(jié)合，達到降低管理人員數(shù)量和工人工作量，實現(xiàn)提高生產(chǎn)效率的目的。

據(jù)悉，這種提高焊接工藝的智能化流水線，目前已經(jīng)在國內(nèi)的工程機械、橋梁制造、煤礦行業(yè)上大量使用，開元的2 000多個智能焊接機器人已經(jīng)為徐工、柳工、中聯(lián)重科等國內(nèi)大型工程機械公司服務。不管是在工程機械還是在橋梁工程領域或者是煤炭領域，這些智能機器人都發(fā)揮了它在焊接制造工藝上無人能及的高超水平。

趙嘉也告訴記者，由于智能化流水線投資巨大，目前只能寄希望于有實力的專用汽車生產(chǎn)企業(yè)進行投入，在有一定的示范作用后再逐步進行推廣。當然，這個生產(chǎn)流水線將具體根據(jù)產(chǎn)品和廠家的需求進行設計，需要達到怎樣的自動化程度包括員工的參與度等具體要求，來減少人工焊接實現(xiàn)自動焊接，實現(xiàn)操作過程的高精度和避免出現(xiàn)焊接偏差。

盡管如此，專家一致認為，智能制造在專用汽車行業(yè)目前還僅僅處于起步階段，僅僅是一個發(fā)展方向。針對目前我國專用汽車行業(yè)的制造水平，從人工操作到半自動生產(chǎn)，再到目前有些工藝工裝的全自動制造，中國的專用汽車制造在幾十年的發(fā)展過程已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化，要實現(xiàn)智能制造我們尚需一段時日。那么，下個世紀我國專用汽車行業(yè)會實現(xiàn)智能自動化嗎？我們的答案也只能是，在遙遠的將來會實現(xiàn)。如果只是在企業(yè)的某個局部環(huán)解實現(xiàn)智能化，而又無法保證全局的優(yōu)化，則這種智能化的意義是有限的。