智能制造及其核心信息設(shè)備的研究進展及趨勢探討

蔡春堂

（四川職業(yè)技術(shù)學院 機械工程系，四川 遂寧 629000）

一、前言

現(xiàn)階段，由于信息技術(shù)、新能源技術(shù)以及生物技術(shù)等前沿研究領(lǐng)域的進一步發(fā)展革新，從而引起新的產(chǎn)業(yè)變革。著名美國學者杰米·里夫金將這一變革稱為“能源互聯(lián)網(wǎng)”，其主要意思是說將可再生能源與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相互融合，進而讓世界的能源變?yōu)槿祟惞蚕淼馁Y源。英國著名的相關(guān)學者對于這項產(chǎn)業(yè)革命的定義與前者有較大的不同，其認為這次產(chǎn)業(yè)變革的核心應(yīng)當為智能機器人、3D打印技術(shù)以及新型材料等智能制造業(yè)[1]。這兩位學者的相關(guān)研究都引起了各國相關(guān)學者對于這此產(chǎn)業(yè)變革的思考。我國相關(guān)學者呂鐵與鄧洲針對此論題，結(jié)合我國經(jīng)濟的發(fā)展現(xiàn)狀，提出“能源互聯(lián)網(wǎng)”相較于“智能制造業(yè)”的產(chǎn)業(yè)變革更加適用于我國的社會發(fā)展。經(jīng)過其深入的研究，他們將這次產(chǎn)業(yè)變革定義為，新興技術(shù)的全面使用，進而推動了制造業(yè)朝著數(shù)字智能化的方向變革。我國著名學者劉振亞最近幾年提到，“第三次工業(yè)革命的重要標志之一就是全球能源體系正在發(fā)生的重大變革，智能電網(wǎng)是承載第三次工業(yè)革命的基礎(chǔ)平臺，對第三次工業(yè)革命具有全局性的推動作用。”2013年我國學者進一步提出“智能化比起信息化，更加具有深刻的含義。制造業(yè)作為第三次工業(yè)革命的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，進一步顯示出制造業(yè)智能化革命的必然性，是使整個國名經(jīng)濟系統(tǒng)智能化的保障”綜上，我們不難發(fā)現(xiàn)“智能化”才是當今產(chǎn)業(yè)變革的核心內(nèi)容。

二、研究智能制造的意義

隨著世界產(chǎn)業(yè)變革速率的加劇，以及“第三次工業(yè)革命”進程的不斷推進。致使世界經(jīng)濟以及眾多產(chǎn)業(yè)格局正發(fā)生著巨大的變革，故此通過研究產(chǎn)業(yè)變革的核心內(nèi)容，智能化，對于國家經(jīng)濟的發(fā)展具有重要的意義。

1.理論視角

首先，我們以產(chǎn)業(yè)組織理論來看智能制造的意義，隨著世界產(chǎn)業(yè)變革速度的不斷加快，致使智能制造的企業(yè)呈現(xiàn)出縱向發(fā)展以及信息網(wǎng)絡(luò)化的趨向，進而促使企業(yè)由傳統(tǒng)的大企業(yè)主導(dǎo)型與供應(yīng)鏈主導(dǎo)型朝著生態(tài)產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)型的方向邁進，進而導(dǎo)致企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)朝著橫向發(fā)展。相較于之前，企業(yè)的規(guī)?；呀?jīng)不能成為企業(yè)的優(yōu)勢與核心競爭力，生態(tài)化的產(chǎn)業(yè)以及區(qū)域網(wǎng)絡(luò)型的企業(yè)成為了時代的新寵兒。再者，筆者認為，智能制造實質(zhì)是將制造業(yè)與服務(wù)業(yè)進行有機地結(jié)合，即加重制造行業(yè)的服務(wù)色彩，這為企業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了新方向。即杜絕以往國家對于產(chǎn)業(yè)的分化，而是適應(yīng)于當今的時代，將產(chǎn)業(yè)進行適度地融合，進而推進產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[2]。再者，從產(chǎn)業(yè)政策的理論來看，像中國這類新興的工業(yè)化發(fā)展國家來說，在產(chǎn)業(yè)變革時代，是參考國外的智能制造發(fā)展路徑，還是積極創(chuàng)新探索新型的產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，是我國當前面臨的重要問題。

2.實際視角

我國在《中國制造2025》中明確指出中國的制造業(yè)在未來的發(fā)展方向以及建設(shè)目標?，F(xiàn)階段正是產(chǎn)業(yè)變革時代的關(guān)鍵期，哪個國家能夠掌握最新的前沿領(lǐng)域技術(shù)，其就能領(lǐng)跑于世界的發(fā)展。對于智能制造來說，雖然眾多發(fā)達國家研究開展時間早、設(shè)備更為先進，但在現(xiàn)實中，其實各個研究智能制造的主要國家之間的差距并不大，故此，我國有可能、也有能力趕超眾多發(fā)達國家的技術(shù)。故此，我們應(yīng)當不懈努力，把握住這個科技發(fā)展的新機遇，進而大幅度提高我國相關(guān)科學技術(shù)水平，幫助國家正真地立足于世界之林中。綜上，我們應(yīng)當，抓住時代的脈搏，深入研究智能制造的本質(zhì)，充分把握其在我國產(chǎn)業(yè)革新中的應(yīng)用，推進我國產(chǎn)業(yè)朝著更加智能化、生態(tài)化的方向邁進。

三、對于智能制造的研究概述

對于世界“第三次工業(yè)革命”的本質(zhì)研究，各國眾多學者展開了激烈的探討，但就目前來看，更多的學者還是將其本質(zhì)歸入到“制造業(yè)智能化”之中。故此我們可以得出，智能制造將會引領(lǐng)這個時代，各種產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

對于智能制造來說，已經(jīng)不再屬于新興事物的范疇，其發(fā)展由來，是以信息技術(shù)的不斷進步與普及化由來的。早在上個世紀八十年代，計算機技術(shù)以及制造技術(shù)就被人們充分地運用到我國的先進制造產(chǎn)業(yè)之中[3]。其由來，是因為當時的傳統(tǒng)管理方式不能夠較好地適應(yīng)于先進的制造產(chǎn)業(yè)中，故此人們就將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與計算機技術(shù)、智能技術(shù)相互融合，從而產(chǎn)生一種新型的制造智能系統(tǒng)。對于智能制造的概念，我們可以從美國學者懷特與布恩聯(lián)合出版的《智能制造》之中找到相關(guān)論述，其認為“智能制造的目的是通過集成知識工程、制造軟件系統(tǒng)、機器人視覺和機器控制對制造技工的技能和專家知識進行建模，以使智能機器人在沒有人工干預(yù)的情況下進行小批量的生產(chǎn)。

四、對于現(xiàn)階段主要國家智能制造戰(zhàn)略的分析

1.中國

我國于2015年5月19日，發(fā)布了《中國制造2025》的報告，其中提出，當今世界各國對于科技研發(fā)的積極性以及對于創(chuàng)新力的投入，進而推動了世界云計算、生物工程與新能源等眾多前沿技術(shù)的進一步發(fā)展。當今，正是世界產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)鍵階段，為我國相關(guān)科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了發(fā)展新機遇。另外在產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略部署方面，我國應(yīng)當將重心放到智能制造的上，促進產(chǎn)業(yè)之間的融合，促使生產(chǎn)業(yè)能夠更加具有智能化，全面促進我國各類企業(yè)對于產(chǎn)業(yè)的積極轉(zhuǎn)變，并提高企業(yè)的創(chuàng)新水平以及服務(wù)的智能化水準。

2.美國

美國于2011年提出“先進制造業(yè)伙伴計劃”。具體內(nèi)容為，強化美國對于先進制造的重視程度，進而提高美國各項重要的制造業(yè)發(fā)展水平，從而增強美國在未來世界中的影響力。美國在2012年繼2011年的制造計劃后，又進一步提出了“先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃”，該項計劃的提出，主要來源與政策的優(yōu)化方面，進而給美國的先進制造業(yè)創(chuàng)造了一個更加健康的環(huán)境，提高該產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新能力以及市場規(guī)模[4]。進而推進美國的各個私人、公共部門對其進行基礎(chǔ)設(shè)施投資建設(shè)。

在智能制造板塊，美國早在本世紀初就設(shè)立了相關(guān)的智能制造組織。隨后這個組織發(fā)布了“實施21世紀智能制造”的報告。這個報告為美國眾多智能制造企業(yè)指明了發(fā)展方向，即智能制造企業(yè)應(yīng)當充分與各個環(huán)節(jié)的制造接軌，使企業(yè)由工廠到產(chǎn)業(yè)的經(jīng)營鏈條，都能對企業(yè)資產(chǎn)進行虛擬追蹤。這種方式，最后將使企業(yè)在一個活動性強、創(chuàng)新的制造氛圍中，進一步優(yōu)化企業(yè)的制造效率。

3.日本

日本與上個世紀提出的“機器人新戰(zhàn)略”計劃后，日本的機器人技術(shù)就被迅速廣泛地應(yīng)用與各個工廠之中。隨后，在本世紀初日本制定了《新產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造戰(zhàn)略》，在此戰(zhàn)略中，日本進一步將機器人作為新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點。隨著近幾年來世界產(chǎn)業(yè)變革的加劇，致使日本人更加重視新興制造業(yè)的發(fā)展。2013年，日本制造業(yè)白皮書將新能源、機器人技術(shù)等納入了國家今后的重點發(fā)揮發(fā)展項目中。2014年的《制造業(yè)白皮書》，進一步提出，日本制造業(yè)應(yīng)當充分依托于“大數(shù)據(jù)”，進而轉(zhuǎn)型為新一代的制造業(yè)。

4.德國

德國的“工業(yè)4.0”對于世界的影響十分深遠。于2013年，德國發(fā)出了《保障德國制造業(yè)的未來--關(guān)于實施工業(yè)4.0戰(zhàn)略的建議》報告，該報告，正式指明德國“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略的發(fā)展道路。其中該報告的具體內(nèi)容指出，“德國在制造技術(shù)創(chuàng)新，復(fù)雜工業(yè)過程管理以及信息技術(shù)領(lǐng)域都領(lǐng)先與世界各個國家，正是因為這些因素才保障了德國在制造行業(yè)上的重要地位。”

五、智能制造核心信息設(shè)備

1.智能制造核心信息設(shè)備的要求與目的

智能制造核心信息設(shè)備的具體內(nèi)涵為，在制造的過程中，為了獲取各個制造環(huán)節(jié)的相關(guān)信息，從而實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)控、決策分析以及實時操控通訊的核心基礎(chǔ)設(shè)備。現(xiàn)階段，隨著我國經(jīng)濟下行壓力的增大，促使我國制造業(yè)必須要加快轉(zhuǎn)變產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，積極將智能制造運用到制造產(chǎn)業(yè)之中，從而幫助我國面對困境，提高國際影響力與競爭力。此外，為了實現(xiàn)我國“中國制造2015”的偉大構(gòu)想，需要國家建設(shè)能夠與中國制造業(yè)匹配的相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施體系。

2.智能制造核心信息設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 人工智能技術(shù)

人工智能是通過研究知識工程、模式識別、情境感知、自行決策、自行決策、可視化等多項核心技術(shù)，進而完善智能制造核心信息設(shè)備的科學智能性水平。此外，對于人工智能技術(shù)的數(shù)據(jù)質(zhì)量與數(shù)量我們都應(yīng)當統(tǒng)籌兼顧[5]。只注重數(shù)據(jù)數(shù)量，而不注重數(shù)據(jù)質(zhì)量，就會導(dǎo)致這類人工智能的產(chǎn)品不能較好地滿足于人們的需求。故此，針對與智能技術(shù)的數(shù)據(jù)質(zhì)量與數(shù)據(jù)數(shù)量，現(xiàn)今大多數(shù)科技企業(yè)都對其投入了大量的人力、物力、財力成本投入到數(shù)據(jù)的優(yōu)化之中。

2.2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要研究的是三維空間的定位技術(shù)、以及物聯(lián)網(wǎng)的三維空間建模、交互與搜索等技術(shù)。其中虛擬現(xiàn)實技術(shù)，是一種將攝像機地位的位置與角度加以實時地處理，進而在其中加以對應(yīng)畫面的技術(shù)，這種技術(shù)能夠?qū)@示屏中的虛擬畫面套用到現(xiàn)實中，并與人進行互動[6]。對于虛擬現(xiàn)實技術(shù)與空間定位技術(shù)、計算機圖形成像技術(shù)等有著很大的聯(lián)系。該項技術(shù)在我國尚沒有形成較為完整的技術(shù)體系。

2.3 工業(yè)傳感器核心技術(shù)

工業(yè)傳感器核心技術(shù)，主要的研究對象有傳感器無線通訊技術(shù)、傳感器可靠性設(shè)計與試驗技術(shù)、傳感器信號處理技術(shù)與傳感器精密制造與檢測技術(shù)?，F(xiàn)階段，無線傳感器對于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的處理能力與無線通訊能力在我國有著極高的應(yīng)用價值，可以被廣泛地應(yīng)用到我國的軍事、商業(yè)、醫(yī)療行業(yè)等各行各業(yè)之中。

六、結(jié)語

現(xiàn)階段，世界各國都針對與智能制造提出了相關(guān)的發(fā)展策略。我國也不例外，提出了《中國制造2025》的戰(zhàn)略，但該戰(zhàn)略在具體實施的過程中，還是存在一定的不足。故此，需要相關(guān)人員深入全面地分析我國智能制造的發(fā)展現(xiàn)狀，并找到我國智能制造技術(shù)以及理論上存在的諸多問題，進而為我國智能旨在的發(fā)展找到正確方向。最后，還需要相關(guān)人員切實找到適宜我國國情的智能制造持續(xù)發(fā)展的路徑，從而為我國諸多與之相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展路徑轉(zhuǎn)變提供素材，進而從根本上推進我國制造業(yè)發(fā)展水平的進一步提高。