智能制造裝備的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

焦波

摘要：隨著中國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，智能制造裝備領(lǐng)域已經(jīng)有了一些進展。為了在這一領(lǐng)域取得更好的發(fā)展，中國可以從其他國家在智能制造裝備領(lǐng)域的先進經(jīng)驗中積極受益并且進行研究，以提高中國智能制造設(shè)備的水平。在此基礎(chǔ)上，本文將分析各國智能制造裝備的發(fā)展?fàn)顩r，并探討智能制造裝備的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：智能制造裝備;發(fā)展現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢

0? 引言

智能制造裝備的水平將在全球經(jīng)濟和科技發(fā)展的影響下繼續(xù)增長，在全球制造裝備行業(yè)的發(fā)展中將成為一種必然趨勢。智能制造裝備是指利用先進的智能技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)在生產(chǎn)過程中生產(chǎn)產(chǎn)品，所生產(chǎn)的最終產(chǎn)品具有檢測、分析和推測的功能。不同國家的科學(xué)研究和實際開發(fā)水平不同，這就會在一定程度上導(dǎo)致不同國家在智能制造裝備方面研究水平有差異。主要是美國、日本和歐盟，這些國家已經(jīng)有比較完善的研究體系和生產(chǎn)水平，但中國處于起步階段，研究技術(shù)相對落后。

1? 智能制造裝備的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 美國? 美國是智能制造概念的其中一個發(fā)源地，因此美國政府十分重視對智能制造設(shè)備的發(fā)展和研究，美國政府同樣認(rèn)為，這是可以幫助美國在制造科技領(lǐng)域取得領(lǐng)先地位的重要手段之一。制造技術(shù)是21世紀(jì)發(fā)展的智能制造技術(shù)，自21世紀(jì)末以來，美國政府在智能制造設(shè)備領(lǐng)域投入了大量研究資金，還開設(shè)了許多與智能制造設(shè)備相關(guān)的研究項目，例如，智能設(shè)計項目和智能物流傳輸項目。

在美國政府的支持和大量資金投入下，美國國家技術(shù)研究所在2015年制定了一項“智能處理系統(tǒng)”研究計劃，主要包括五個方面：第一，動態(tài)優(yōu)化設(shè)備生產(chǎn)系統(tǒng)，將相關(guān)設(shè)備知識與設(shè)備生產(chǎn)過程相結(jié)合，確定設(shè)備生產(chǎn)模型，進一步優(yōu)化整個生產(chǎn)系統(tǒng);第二，表征設(shè)備并在生產(chǎn)系統(tǒng)中運行它，其中，相關(guān)工作人員測量并通信機床的性能;第三，積極研發(fā)新的數(shù)控系統(tǒng)，使數(shù)控系統(tǒng)能夠改善并增強控制功能。第四，監(jiān)視整個生產(chǎn)和運營過程，以確保改進系統(tǒng)的可靠性;第五，在制造過程和加工過程中測量零件的精度。

在“聰明加工系統(tǒng)”的指導(dǎo)下，明確了美國智能生產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)方向，并且該系統(tǒng)還極大地發(fā)展了美國智能制造裝備的研究過程。隨后，美國于2011年發(fā)布了報告：《在21世紀(jì)實現(xiàn)智能制造》。該報告描述了全球智能制造裝備行業(yè)的未來發(fā)展，并確定了美國未來的研究目標(biāo)，以提高美國的在智能制造裝備方面研究效率。 在智能制造設(shè)備方面，這一方面得到了進一步改進。

1.2 日本? 第二次世界大戰(zhàn)對日本的經(jīng)濟和科技發(fā)展造成了負(fù)面的影響，發(fā)展較為艱難，但日本的科學(xué)意識很強，研究體系相對較好。在對智能制造裝備的研究過程中，日本能夠與其他智能制造裝備研究水平較高的國家共同努力，以填補彼此的弱點，并填補該國在智能制造設(shè)備行業(yè)發(fā)展中的空白。通過合作和謙虛的態(tài)度，日本已迅速改善了自己的智能制造產(chǎn)業(yè)，成為全球先進水平。例如，上世紀(jì)末，日本開始積極地與美國、澳大利亞和其他國家溝通并聯(lián)合研究，以解決當(dāng)時日本在生產(chǎn)系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)方面存在的缺陷。日本將美國、澳洲和其他國家或地區(qū)的先進技術(shù)與日本的實際研究狀況相結(jié)合，開發(fā)了一套高效的生產(chǎn)系統(tǒng)。

1.3 歐盟? 德國是歐盟國家中的制造業(yè)最強的國家。因此，對歐盟智能制造設(shè)備水平的研究與分析主要是對德國智能制造設(shè)備水平的分析。在現(xiàn)階段，德國在智能制造裝備發(fā)展方面處于有利地位。并且在2010年，德國與其他歐盟國家共同啟動了“第七框架計劃”，德國也將此計劃稱為“工業(yè)4.0”計劃。在這個計劃中，其他歐盟國家把德國當(dāng)成生產(chǎn)行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者，投資大量資金用于研究智能生產(chǎn)設(shè)備。在此計劃中，德國已投資2億歐元。德國能否在科學(xué)技術(shù)上處于領(lǐng)先地位與“工業(yè)4.0”計劃密切相關(guān)。針對當(dāng)前的發(fā)展?fàn)顩r，德國已將工業(yè)4.0計劃更新為國家戰(zhàn)略目標(biāo)。

1.4 中國? 中國的工業(yè)基礎(chǔ)相對較差，自中華人民共和國成立以來也走了很多彎路，這導(dǎo)致中國的科研水平與歐盟，美國和日本等發(fā)達(dá)國家之間存在巨大差距。在發(fā)展的初期，中國受到經(jīng)濟水平的制約，經(jīng)濟發(fā)展的重點主要是工業(yè)，目的是迅速提高中國的經(jīng)濟水平和人民生活水平。因此，在2009年才正式出臺了《裝備制造業(yè)調(diào)整和振興計劃》。在該計劃的影響下，中國政府對智能制造設(shè)備領(lǐng)域的支持不斷加大。 在2012年，中國發(fā)布了《高端裝備制造業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》。通過落實該計劃，我們明確了中國的智能制造業(yè)的未來發(fā)展目標(biāo)。近年來，中國在智能制造領(lǐng)域的發(fā)展一直嚴(yán)格遵循“十二五”發(fā)展路線，我們力爭在智能制造的未來中走在世界前列。

2? 智能制造裝備的發(fā)展趨勢

2.1 美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)裝備? 在美國智能制造設(shè)備的發(fā)展中，主要是促進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)裝備制造系統(tǒng)的研究和建立。2013年，美國發(fā)布了有關(guān)智能制造裝備開發(fā)的文件。本文件中闡明了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念，即在工業(yè)化的發(fā)展中，它將涉及機器、互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和裝備問題。因此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將這三個因素結(jié)合在一起，可以促進綠色、節(jié)能和高效的工業(yè)生產(chǎn)。隨著工業(yè)革命的發(fā)展，世界的制造工藝發(fā)展迅速?；ヂ?lián)網(wǎng)的出現(xiàn)加速了世界信息的傳播并促進了世界融合，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)就融合了工業(yè)革命和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢，使得工業(yè)制造業(yè)繼續(xù)朝著數(shù)字化和智能化的方向發(fā)展。在建立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時，需要注意三點：第一，智能設(shè)備;第二，分析系統(tǒng);第三：操作人員。設(shè)備運行與智能系統(tǒng)之間的連接是通過智能設(shè)備實現(xiàn)的，可以提高設(shè)備運行的安全性和自主性。分析技術(shù)與機械系統(tǒng)之間的主要連接點是分析系統(tǒng)，它可以提高系統(tǒng)的整體分析能力。操作員需要在工作現(xiàn)場維護設(shè)備，以確保設(shè)備可以穩(wěn)定高效地運行。一旦發(fā)生故障，操作員也可以盡快解決。

2.2 德國“工業(yè)4.0”? 德國的“工業(yè)4.0”計劃主要使用信息物理系統(tǒng)，這可以將德國智能制造裝備行業(yè)從集中式生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚⑹缴a(chǎn)。 “工業(yè)4.0”的最終要建立一個數(shù)字化和智能化的制造模型，這種模式能夠進一步促進德國傳統(tǒng)制造業(yè)向現(xiàn)代智能產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)變。

“工業(yè)4.0”的關(guān)鍵是信息物理系統(tǒng)，信息物理系統(tǒng)是指基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機技術(shù)的3C技術(shù)的融合。以將通信，計算和物理整合為三位一體。該系統(tǒng)可以有效提高制造業(yè)的生產(chǎn)效率，也可以保證系統(tǒng)的安全性。確定“工業(yè)4.0”發(fā)展路線對促進德國智能制造業(yè)的發(fā)展方向起到了作用。

2.3 中國智能制造? 中國意識到與其他國家的先進智能制造設(shè)備之間的差距以及制造業(yè)的重要性。因此，近年來，中國在智能制造行業(yè)的投資不斷增加。隨著中國智能制造產(chǎn)業(yè)研究的不斷深入，以及中國在德國和美國的發(fā)展經(jīng)驗的總結(jié)，結(jié)合中國的基本國情，確定了中國未來智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的五個目標(biāo)，即集成化、定制化、信息化、數(shù)字化和綠色化。集成化是指在制造過程中建立制造模型并提高制造效率;定制化是指向個性化和扁平化方向發(fā)展智能制造;信息化和數(shù)字化是指在實際開發(fā)中，采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，傳感器技術(shù)等先進技術(shù);綠色化是指減少制造過程中污染的產(chǎn)生，實現(xiàn)中國資源的可持續(xù)發(fā)展。

3? 結(jié)束語

綜上所述，各個國家未來的科技發(fā)展取決于智能制造裝備發(fā)展水平，我國在發(fā)展智能制造裝備領(lǐng)域時，要結(jié)合當(dāng)前智能制造裝備領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)其他國家的先進經(jīng)驗，再結(jié)合我國的實際國情，制定出屬于我國的智能制造裝備領(lǐng)域的發(fā)展路線和方針，使我國的科技水平得到不斷的提高。

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