我國智能制造技術(shù)在工廠應用與思考

張強

摘 要：智能制造技術(shù)作為一項先進制造技術(shù)，近年來在全世界得到了廣泛的應用和發(fā)展，智能制造的核心是在工廠生產(chǎn)過程中，如何根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場活動，系統(tǒng)能夠具備分析、判斷、推理、與決策并及時做出適應性的決策。本文介紹了智能制造技術(shù)的實質(zhì)，列舉了智能制造技術(shù)在工廠的應用，提出了今后工廠實現(xiàn)智能制造的方向與思考。

關鍵詞：智能制造；工廠；中國制造；人工智能

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.15.208

0 前言

隨著我國制造2025的提出，當今制造技術(shù)已逐步進入智能時代。智能制造技術(shù)能夠使機器或生產(chǎn)設備根據(jù)以往的經(jīng)驗或者根據(jù)自己的學習能力使其在不同的情況和要求下改變它們的生產(chǎn)行為，從而解決生產(chǎn)制造過程中的許多問題，并能夠及時做出適應性決策。在德國工業(yè)4.0背景下，當前人工智能與現(xiàn)代制造技術(shù)已經(jīng)成為推動我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的必然選擇。今天，我們是對傳統(tǒng)制造行業(yè)進行智能化、信息化的改造升級？還是依靠制造企業(yè)本身從工廠內(nèi)部的技術(shù)創(chuàng)新、人才培養(yǎng)、并依托人工智能技術(shù)，與國際先進制造接軌，已適應全球現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展。工廠應當根據(jù)自身條件盡快做出最適合的選擇。只有通過不斷的創(chuàng)新并培養(yǎng)智能制造方面人才，才能為智能制造技術(shù)在工廠發(fā)展賦能。

1 智能制造技術(shù)的理解

智能制造簡單理解就是在現(xiàn)代制造生產(chǎn)過程中，機器、設備等要素加入人工制造智能系統(tǒng)，在生產(chǎn)過程中能實現(xiàn)人的部分腦力活動，如現(xiàn)場工程技術(shù)人員的分析問題、判斷、推理、與決策等技術(shù)活動，最終實現(xiàn)生產(chǎn)過程的信息化、柔性化、智能化和高度集成化。智能制造一般由智能制造技術(shù)和智能制造系統(tǒng)兩部分組成。

智能制造技術(shù)主要包括先進控制與優(yōu)化技術(shù)、新型傳感技術(shù)、系統(tǒng)協(xié)同技術(shù)、故障診斷與健康維護技術(shù)、高可靠實時通信網(wǎng)絡技術(shù)、安全功能技術(shù)、特種工藝與精密制造技術(shù)、識別技術(shù)等先進技術(shù)的基礎上，通過智能化的感知、人機交互、決策和執(zhí)行技術(shù)，最終實現(xiàn)工廠設計過程、制造過程和裝配過程智能化，由系統(tǒng)代替生產(chǎn)環(huán)境領域?qū)＜业牟糠帜X力勞動，并將對工廠制造業(yè)領域?qū)＜业闹悄苄畔⑦M行存儲、收集、完善、共享與發(fā)展，是一種能夠提高生產(chǎn)效率的先進制造技術(shù)。

2 智能制造技術(shù)在工廠的應用

我國制造業(yè)的發(fā)展已經(jīng)使智能制造技術(shù)應用的領域越來越廣泛，如智能工廠建設、智能裝備、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)大數(shù)據(jù)、人工智能、工業(yè)云平臺、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用、MES、拓撲優(yōu)化技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)、檢測與計量技術(shù)、精益生產(chǎn)等各領域。

2.1 智能制造裝備領域

智能制造裝備、高端能源裝備、特色智能專用裝備等領域占制造業(yè)的比重逐年增加。智能制造裝配是具有人工感知、智能推理、分析與控制功能的制造裝配。在工廠智能裝配的應用對提高產(chǎn)品質(zhì)量及提高生產(chǎn)效率等有很多優(yōu)點。我國智能制造裝配領域主要由高檔數(shù)控機床、智能測控裝置、關鍵基礎零部件和重大集成智能裝配四大類產(chǎn)業(yè)組成。

2.2 智能化數(shù)控機床技術(shù)領域

智能數(shù)控機床主要發(fā)展趨勢是向著高速、精密、復合、多軸聯(lián)動、智能化方向發(fā)展?，F(xiàn)代制造型的工廠主要有網(wǎng)絡通信功能的高檔數(shù)控機床和五軸加工中心及復雜結(jié)構(gòu)件多軸數(shù)控加工中心。當前智能化數(shù)控機床技術(shù)在航空航天、軍工生產(chǎn)、汽車、海洋工程、高鐵等重點領域應用廣泛。智能化數(shù)控機床一般具備支持具有數(shù)據(jù)自動采集、監(jiān)控、分析和自適應柔性等功能，同時和操作者、工藝優(yōu)化設計、自動化編程進行相互、有序融合與集成。

2.3 工業(yè)機器人制造業(yè)領域

工業(yè)機器人在制造業(yè)的應用、研發(fā)及制造是衡量一個國家或區(qū)域科技創(chuàng)新能力和智能化水平的重要標志，也是我國實現(xiàn)新的工業(yè)產(chǎn)業(yè)革命重要路徑。目前，我國工業(yè)機器人的應用市場呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢。

3 工廠實現(xiàn)智能制造思考

智能制造目的是通過充分利用先進的信息和制造技術(shù)來優(yōu)化生產(chǎn)和產(chǎn)品交易。它被認為是基于智能科學技術(shù)的新型制造模式，極大地提升了典型產(chǎn)品的設計、生產(chǎn)、管理和整個生命周期的集成。一般可以通過智能設計，智能機器，智能監(jiān)控，智能控制，智能調(diào)度這五種方式來實現(xiàn)工廠的智能制造。對于工廠而言不是你說自己是智能化的企業(yè)你就實現(xiàn)了數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

3.1 工廠實現(xiàn)智能制造要具備的基本條件

智能制造技術(shù)首先要從對環(huán)境要素狀態(tài)的感知開始。沒有信息的接受處理，就沒有數(shù)據(jù)的分析與決策。工廠要實現(xiàn)的智能制造，就要具備三個基本條件：一是傳感器技術(shù)，二是數(shù)字化技術(shù)，三是網(wǎng)絡化技術(shù)。這三個基本條件將為工廠智能制造提供基礎平臺。

3.2 工廠實現(xiàn)智能制造必須具有關鍵技術(shù)

工廠實現(xiàn)智能制造的關鍵技術(shù)是大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算技術(shù)。對于擁有大量操作數(shù)據(jù)和車間數(shù)據(jù)的組織和制造商來說，擁有先進的大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對于發(fā)現(xiàn)隱藏的模式、未知的相關性、市場趨勢、客戶偏好以及其他有用的業(yè)務信息上具有至關重要的地位。

因此，工廠在智能制造技術(shù)應用過程中，不僅要具備基本條件和關鍵技術(shù)，同時也必須做到人、機器、工業(yè)機器人的合理分工和協(xié)同作業(yè)，才能最大幅度地提高生產(chǎn)效率，而不能把工作重心放在設備、儀器自動化程度高低上。

3.3 工廠智能制造技術(shù)應用過程中面臨挑戰(zhàn)

當前環(huán)境下我國企業(yè)在推進智能制造方面臨許多困難與挑戰(zhàn)，首先是人才的短缺，其次是企業(yè)內(nèi)部現(xiàn)代制造理念與內(nèi)部改革的需要，推進智能制造技術(shù)是企業(yè)自身的發(fā)展需求，而不是政策等外部環(huán)境的驅(qū)動。如目前我國大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)自動化基礎薄弱、自動化與信息化斷層、綜合集成的障礙、標準化與數(shù)據(jù)質(zhì)量差、業(yè)務模式與流程變革難、管理精細化程度不足等，這些問題嚴重制約著智能制造技術(shù)真正在工廠應用。

4 結(jié)論

隨著中國制造2025戰(zhàn)略規(guī)劃的實施，智能制造在我國現(xiàn)代工業(yè)和經(jīng)濟發(fā)展中的地位越來越重要。它被認為是未來制造業(yè)重要的發(fā)展方向，因為它通過將智能技術(shù)應用于制造和服務中的傳統(tǒng)產(chǎn)品，可以為各種產(chǎn)品降低生產(chǎn)成本。當今，我國要走上制造強國的道路，作為制造企業(yè)就要大跨步的向智能制造方向邁進。工廠從哪些方面推進智能制造建設就要認真思考與規(guī)劃，要做好頂層設計，而不是簡單地上一些自動化設備就解決，同時企業(yè)要下大力解決發(fā)展過程中的短板。真正為實現(xiàn)我國先進制造國家戰(zhàn)略夯實基礎。