人工智能技術(shù)推進(jìn)智能制造發(fā)展難點分析和應(yīng)對策略初探

(北京理工大學(xué)　北京　100086)

當(dāng)前，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在萌發(fā)，大數(shù)據(jù)的形成、理論算法的革新、計算能力的提升及網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的演進(jìn)驅(qū)動人工智能發(fā)展進(jìn)入新階段，智能化成為技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向，而人工智能將進(jìn)一步帶動智能制造技術(shù)的進(jìn)步。

一、人工智能推進(jìn)智能制造演變

目前，人工智能在圖像識別、自然語言識別及理解、數(shù)據(jù)分析等領(lǐng)域發(fā)展靠前，而其它具體行業(yè)的應(yīng)用基礎(chǔ)基本也來自于這三塊基礎(chǔ)領(lǐng)域。

智能制造，源于工業(yè)領(lǐng)域的制造業(yè)。其產(chǎn)生的歷史原因在于，機器的功能表現(xiàn)不能遂人愿，人很難掌控機器的全部狀態(tài)情況，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，人工智能正在從以下方面推進(jìn)智能制造。

1.機器視覺

機器視覺在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用于識別、測量、對位、引導(dǎo)及產(chǎn)品外觀質(zhì)量檢測等，機器視覺可以幫助產(chǎn)線識別異常產(chǎn)品，測量目標(biāo)物體尺寸，輔助機器人等工業(yè)設(shè)備實施加工過程的引導(dǎo)、對位、操作等功能。

2.生產(chǎn)控制

目前還存在大量的人工單據(jù)，它們有生產(chǎn)線上的管理報告，質(zhì)量數(shù)據(jù)，出入庫物料數(shù)據(jù)，盤點數(shù)據(jù)等，市場上已經(jīng)有專門針對人工字體工單錄入的OCR識別系統(tǒng)，通過對人工筆記的不斷學(xué)習(xí)，其能夠高質(zhì)量高效率的錄入手工工單，出錯率甚至低于人工錄單。

3.工業(yè)機器人

對于多關(guān)節(jié)工業(yè)機器人，完成同一個操作，通常可以解出許多不同的運動軌跡方案，但到底什么樣的軌跡才是工業(yè)機器人更快、更省、更好、更安全的完成工作的最優(yōu)解，現(xiàn)場調(diào)試人員往往沒有這么高的水平來完成這個最優(yōu)解。通過比較不同運動軌跡和最終完成工作時的不同狀態(tài)，機器人能記住這些狀態(tài)，并相互間進(jìn)行比較，以得出最優(yōu)解。比如機器人組裝，機器人能記住完成時間、耗能、組裝質(zhì)量等數(shù)據(jù)，通過比較，采用了一種產(chǎn)品質(zhì)量最好、用時最短、使用最少運動的方案。

4.其它領(lǐng)域

人工智能還能在智能制造中應(yīng)用到更多更廣的領(lǐng)域，比如注塑、焊接、組裝，比如生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測、安全預(yù)警、廠區(qū)巡檢等等。

智能制造是“中國制造2025”的主攻方向，發(fā)展智能制造是推動中國制造業(yè)由大變強的根本途徑。以智能制造為抓手，推動中國裝備制造升級，推進(jìn)制造業(yè)數(shù)字化、軟件化和網(wǎng)絡(luò)化轉(zhuǎn)型，以柔性化、定制化和智能化生產(chǎn)模式滿足更廣闊市場需求，已經(jīng)成為了推進(jìn)制造業(yè)供給側(cè)改革、培育經(jīng)濟發(fā)展新動能、建設(shè)制造強國的重要抓手。

二、智能制造發(fā)展現(xiàn)狀

1.國家大力推動，出臺政策扶持

2015年5月，國務(wù)院出臺了《中國制造2025》，提出了五大重點工程，其中智能制造工程就是其中重點實施工程之一。

2.各地水平不一，區(qū)域差異較大

從區(qū)域來看，上海、廣東、江蘇、浙江、山東等東部沿海省市由于經(jīng)濟發(fā)達(dá)，企業(yè)智能化改造起步較早，整體智能制造水平相對較高，部分企業(yè)已經(jīng)從數(shù)字化階段向軟件化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化階段邁進(jìn)，企業(yè)數(shù)字化、軟件化和網(wǎng)絡(luò)化改造比較全面，而西部省市目前制造業(yè)水平普遍處在機械化向自動化、數(shù)字化邁進(jìn)階段。

3.制造環(huán)節(jié)智能化是普遍短板

從目前以開展智能制造的企業(yè)來看，研發(fā)設(shè)計、經(jīng)營銷售、售后服務(wù)等環(huán)節(jié)信息化水平相對較高，相比研發(fā)設(shè)計和經(jīng)營銷售環(huán)節(jié)，制造環(huán)節(jié)的智能化是目前大多數(shù)企業(yè)智能制造發(fā)展的短板，多數(shù)企業(yè)關(guān)鍵工序數(shù)控化率偏低，受限于工業(yè)傳感器和工業(yè)軟件等技術(shù)短板，制造環(huán)節(jié)數(shù)字化、軟件化、網(wǎng)絡(luò)化和推進(jìn)較為緩慢。

三、智能制造發(fā)展難點

1.機械化和數(shù)字化融合核心技術(shù)受制于人

我國國產(chǎn)工業(yè)傳感器和伺服電機應(yīng)用種類偏少、運行可靠性不強、測量精度不高、特殊環(huán)境適應(yīng)性較差，數(shù)字化、軟件化和網(wǎng)絡(luò)化程度偏低等多種因素是制約我國智能裝備功能和性能提升重要瓶頸，重要領(lǐng)域工業(yè)傳感器和伺服電機嚴(yán)重依賴國外，使得我國智能裝備和智能制造的發(fā)展嚴(yán)重受制于人，制約了國際競爭力的提升。

2.國產(chǎn)工業(yè)軟件全產(chǎn)業(yè)鏈缺失

我國重點工業(yè)領(lǐng)域關(guān)鍵核心技術(shù)被國外企業(yè)掌握，關(guān)鍵核心工業(yè)輔助設(shè)計、工業(yè)流程控制、模擬測試等軟件幾乎都是清一色的國外企業(yè)軟件。

3.工業(yè)大數(shù)據(jù)采集和挖掘服務(wù)不健全

由于裝備普遍智能程度不高、系統(tǒng)應(yīng)用相對封閉、機器產(chǎn)生數(shù)據(jù)海量等多種原因，工業(yè)大數(shù)據(jù)實時采集和存儲受到多種技術(shù)原因制約。

4.國產(chǎn)智能裝備產(chǎn)品不成體系

目前我國從工業(yè)自動化、工業(yè)傳感器、工業(yè)操作系統(tǒng)、工業(yè)軟件、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等關(guān)鍵領(lǐng)域都存在一定的技術(shù)短板，甚至技術(shù)空白，產(chǎn)業(yè)根基不牢固，導(dǎo)致我國發(fā)展智能裝備都國外企業(yè)依賴程度態(tài)度，把控能力大大削弱，智能裝備國際競爭力大大削弱。

四、應(yīng)對策略

1.加快工業(yè)傳感器、數(shù)字伺服電機等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)

加快速度、視覺、重力、壓力、溫濕度、光電等各類工業(yè)傳感器等設(shè)計研發(fā)，提升產(chǎn)品感應(yīng)精準(zhǔn)度，提高產(chǎn)品可靠性和安全性，推進(jìn)產(chǎn)品軟件化定義和網(wǎng)絡(luò)化連接。

2.推進(jìn)制造技術(shù)和工藝軟件化封裝和定義

加快制定工業(yè)軟件行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，推進(jìn)制造業(yè)工業(yè)軟件綜合集成應(yīng)用。加大國家各類專項資金對工業(yè)軟件基礎(chǔ)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化、推廣應(yīng)用的扶持力度。

3.以大數(shù)據(jù)推進(jìn)智能制造水平提升

大力發(fā)展專業(yè)化的工業(yè)大數(shù)據(jù)信息服務(wù)提供商，培育開放式的工業(yè)大數(shù)據(jù)采集和挖掘服務(wù)平臺，推進(jìn)工業(yè)大數(shù)據(jù)流通交易，打造工業(yè)大數(shù)據(jù)采集、流通和開發(fā)利用生態(tài)圈。

4.打造我國智能制造產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈，提升智能制造國際競爭力

創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)推進(jìn)機制，以聯(lián)盟模式助推智能制造產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈式發(fā)展，組織建立跨行業(yè)涵蓋技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品制造、應(yīng)用推廣和系統(tǒng)集成等功能在內(nèi)智能制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，注重產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同發(fā)展，加快推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)制定、技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品生產(chǎn)、應(yīng)用推廣全鏈條發(fā)展。

五、結(jié)語

通過以上論述，筆者認(rèn)為，大力發(fā)展智能制造是推動我國走向制造強國的重要途徑，智能制造是一項系統(tǒng)工程，需要從技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)、應(yīng)用等多方面統(tǒng)籌推進(jìn)和全面部署，加強關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)研發(fā)，夯實產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)支撐，推進(jìn)應(yīng)用服務(wù)創(chuàng)新，構(gòu)建產(chǎn)業(yè)發(fā)展生態(tài)。

【參考文獻(xiàn)】

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