智能制造及其核心信息設(shè)備的研究進(jìn)展及趨勢(shì)

張亞男 扈博琴 馮妍婷 于潔 張逸凡

中國(guó)航發(fā)哈爾濱東安發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司 黑龍江哈爾濱 150066

伴隨著一件件產(chǎn)品的生產(chǎn)，人工智能技術(shù)的應(yīng)用逐步被人們接受，并相繼投入到生產(chǎn)制造中，智能制造的概念也逐步形成，相繼形成理論及學(xué)科。隨著越來(lái)越多的科學(xué)技術(shù)被應(yīng)用的制造領(lǐng)域，打破了傳統(tǒng)的生產(chǎn)流程，在多方面取代了人工，減少了企業(yè)的成本支出，為企業(yè)創(chuàng)造效益，越來(lái)越多的人堅(jiān)信智能化將會(huì)是制造自動(dòng)化的發(fā)展方向。

1 智能制造內(nèi)涵與特征

1.1 智能制造內(nèi)涵

智能制造就是要利用現(xiàn)有的人工智能技術(shù)、虛擬交換技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)將原有的產(chǎn)品生產(chǎn)流程全面的信息化。通過(guò)人工智能的感知技術(shù)、人機(jī)交互傳感技術(shù)、人工智能分析決策和人工智能執(zhí)行技術(shù)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)重產(chǎn)品設(shè)計(jì)論證、生產(chǎn)制造和制造組裝全面智能化。智能制造是將信息技術(shù)、人工智能技術(shù)與原有的裝備制造技術(shù)的全面、高效的融合。它將原有的制造自動(dòng)化概念更新、升級(jí)、擴(kuò)展到高度智能化和全面集成化。具有以全新的智能工廠為載體，以制造環(huán)節(jié)全面智能化為核心，以點(diǎn)到點(diǎn)的數(shù)據(jù)交互為基礎(chǔ)、以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為支撐等特點(diǎn)，制造企業(yè)如果實(shí)現(xiàn)全面的智能化制造，可以大大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、減少資源消耗、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品質(zhì)量[1]。

1.2 智能制造特征

智能化制造具有一下3個(gè)突出特征：實(shí)時(shí)感知、優(yōu)化決策、動(dòng)態(tài)執(zhí)行。產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)感知，決定了制造企業(yè)能第一時(shí)間掌握市場(chǎng)動(dòng)向，基于產(chǎn)品信息大數(shù)據(jù)的匯總，再進(jìn)行高效的采集、匯總、分類分析，并將產(chǎn)品信息反饋到智能處理系統(tǒng)；智能制造的優(yōu)化決策，通過(guò)前面產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)的采集、匯總、分類分析，預(yù)測(cè)結(jié)果，形成決策；制造行為的動(dòng)態(tài)執(zhí)行，根據(jù)智能處理系統(tǒng)的決策指令，改變當(dāng)前制造過(guò)程的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)快速、平穩(wěn)、高效的生產(chǎn)制造動(dòng)態(tài)調(diào)整。

2 智能制造核心信息設(shè)備及重要技術(shù)

2.1 人工智能技術(shù)

是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)重要分支，通過(guò)研究語(yǔ)言識(shí)別技術(shù)，圖像識(shí)別技術(shù)，語(yǔ)言處理技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)，輔助人工完成析、判斷、決策等任務(wù)。不斷提高智能制造核心信息設(shè)備的科學(xué)智能性水平。在人工智能的配合下，人機(jī)相互協(xié)作，更好地發(fā)揮更好的企業(yè)效能[2]。

2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要以3維空間技術(shù)，交互與搜索技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)的3d空間建模等技術(shù)。通過(guò)計(jì)算機(jī)將接受的信號(hào)，憑借智能推理、計(jì)算、預(yù)測(cè)、仿真和多媒體技術(shù)，借助影像將產(chǎn)品展示出來(lái)。在感官和視覺上讓人獲得完全如同真實(shí)的感受。完成虛擬互動(dòng)。

2.3 智能感知傳感技術(shù)

新型感知傳感技術(shù)，具有高傳感靈敏度、精度等特點(diǎn)，并且各種極端環(huán)境下也有很高的可靠性。在制造生產(chǎn)中能夠完成多種信息采集，通過(guò)數(shù)據(jù)匯總、計(jì)算、分析處理，使決策者夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確、全面的了解生產(chǎn)動(dòng)態(tài)[3]。

3 智能制造的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 強(qiáng)化基礎(chǔ)，提高綜合實(shí)力

智能制造的核心關(guān)鍵點(diǎn)在于技術(shù)與創(chuàng)新，需要大批量的技術(shù)人才投入到智能產(chǎn)業(yè)研究中。所以教育部應(yīng)率先做出示范，利用高校人才優(yōu)勢(shì)，選出5～6所高校，開設(shè)核心技術(shù)實(shí)驗(yàn)班。明確劃分智能制造機(jī)器的應(yīng)用方向，并設(shè)定學(xué)士、碩士、博士規(guī)定人數(shù)，加強(qiáng)對(duì)外交流，開闊學(xué)生眼界，提高學(xué)習(xí)創(chuàng)新能力。除了提高技術(shù)交流外，國(guó)家可以設(shè)立智能制造孵化園，讓學(xué)生可以發(fā)揮所學(xué)進(jìn)行實(shí)踐，在不斷的創(chuàng)新與改進(jìn)中突破關(guān)鍵技術(shù)[4]。

3.2 兩化融合，提高使用率

為落實(shí)《中國(guó)制造2025》的指導(dǎo)思想，國(guó)家應(yīng)加快現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)加工制造業(yè)的融合，利用已經(jīng)掌握的技術(shù)，加大設(shè)備生產(chǎn)，并出臺(tái)相應(yīng)政策，勒令一些加工制造廠更換設(shè)備，提高生產(chǎn)力。工業(yè)部應(yīng)通過(guò)走訪調(diào)查，解決一些邊遠(yuǎn)地區(qū)廠子設(shè)備更換困難或是技術(shù)人員不足的問(wèn)題，增加扶持政策幫助更換設(shè)備，并且加強(qiáng)技術(shù)人員培訓(xùn)，提高其綜合實(shí)力。對(duì)于一些已經(jīng)融合轉(zhuǎn)化的制造廠，要鼓勵(lì)其大規(guī)模應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，提高生產(chǎn)效率，并創(chuàng)新融合模式，加強(qiáng)基礎(chǔ)技術(shù)研究，攻破部件加工困難的問(wèn)題，提高自身生產(chǎn)力的同時(shí)強(qiáng)化國(guó)家工業(yè)基礎(chǔ)。對(duì)于示范點(diǎn)，則要加強(qiáng)監(jiān)督，并鼓勵(lì)其加強(qiáng)對(duì)外交流，通過(guò)綠色通道引入更多技術(shù)人才，來(lái)幫助攻克核心技術(shù)，提高設(shè)備生產(chǎn)精準(zhǔn)度，打造專屬品牌，在發(fā)展自身的同時(shí)提高國(guó)家制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力[5]。

3.3 綠色制造，提高持續(xù)生產(chǎn)力

在大力發(fā)展生產(chǎn)力的同時(shí)，仍要走可持續(xù)發(fā)展道路。發(fā)展制造業(yè)的同時(shí)，應(yīng)注意周邊環(huán)境的生態(tài)文明建設(shè)?？梢酝ㄟ^(guò)兩個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn)：第一，引入新型智能環(huán)保設(shè)備或是工藝流程，在保證產(chǎn)量的同時(shí)，提高資源利用率，從根本上降低工業(yè)污染的排放。另外，可以用環(huán)保材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)材料，減少不必要的資源浪費(fèi)。第二，在廠內(nèi)增設(shè)工業(yè)污染處理設(shè)備，通過(guò)智能化操作系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)廢料處理流程及有害物質(zhì)殘存成分，并將剩余資源進(jìn)行回收再利用，增長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)綠色循環(huán)周期，助力可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)上文可以看出，隨著新一代信息技術(shù)與制造的融合，相關(guān)人員要深入全面地分析我國(guó)智能制造的發(fā)展現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)我國(guó)智能制造技術(shù)以及理論上存在的許多問(wèn)題，從而為我國(guó)智能制造發(fā)展找到正確方向。最后，切實(shí)找到適宜我國(guó)國(guó)情的智能制造持續(xù)發(fā)展的路徑，從而為我國(guó)與之相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展路徑轉(zhuǎn)變提供素材，進(jìn)而從根本上推進(jìn)我國(guó)制造業(yè)發(fā)展水平的進(jìn)一步提高。