新時代背景下機(jī)械智能制造現(xiàn)狀與發(fā)展探討

陳丹湖

摘要：智能制造是科學(xué)家及技術(shù)人員將信息化與機(jī)械制造結(jié)合為有機(jī)整體，順應(yīng)時代發(fā)展形勢與需求的人工智能產(chǎn)物，可以顯著降低人工成本，提升機(jī)械制造質(zhì)量與效率。文章以新時代背景下我國機(jī)械智能制造現(xiàn)狀出發(fā)，結(jié)合自身對機(jī)械智能制造的思考與實踐探究機(jī)械智能制造創(chuàng)新發(fā)展的路徑。

Abstract： Intelligent manufacturing is an artificial intelligence product that scientists and technicians combine information and machinery manufacturing as an organic whole and conform to the development situation and demand of The Times. It can significantly reduce labor costs and improve the quality and efficiency of machinery manufacturing. Based on the current situation of mechanical intelligent manufacturing in China under the background of the new era， this paper explores the path of innovation and development of mechanical intelligent manufacturing based on its own thinking and practice of mechanical intelligent manufacturing.

關(guān)鍵詞：新時代;機(jī)械;智能制造;現(xiàn)狀;發(fā)展

Key words： new era;machinery;intelligent manufacturing;the status quo;the development of

中圖分類號：TH122? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）12-0170-02

0? 引言

繼德國《工業(yè)戰(zhàn)略4.0》后，我國推出《中國生產(chǎn)戰(zhàn)略2025》，正式拉開了智能制造時代的序幕。機(jī)械智能制造由兩個方面構(gòu)成，其一為知識，此為機(jī)械智能制造的重要基礎(chǔ)，其二為智能，即識別、分析與解決問題的能力，兩者有機(jī)結(jié)合，在機(jī)械制造相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)能夠代替人腦進(jìn)行簡單的思考、決策與分析，繼而實現(xiàn)人機(jī)一體化。當(dāng)前智能制造已經(jīng)成為新工業(yè)革命的象征，并在很大程度上決定著機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展方向。新時代背景下，我國機(jī)械智能制造獲得了長足的發(fā)展，但由于我國智能制造起步較晚，尚未形成完善的機(jī)械智能制造技術(shù)體系，加之從事智能制造行業(yè)的人才較為匱乏，導(dǎo)致我國機(jī)械智能制造面臨著諸多現(xiàn)實困境。下文將通過梳理相關(guān)文獻(xiàn)總結(jié)我國機(jī)械智能制造發(fā)展現(xiàn)狀，并從技術(shù)創(chuàng)新與政策支持兩個層面闡釋新時代背景下我國機(jī)械智能制造的發(fā)展趨勢。

1? 新時代背景下機(jī)械智能制造現(xiàn)狀

自我國社會步入智能制造以來，國家加大了對機(jī)械智能制造的政策及資金投入，智能機(jī)器、智能集成控制系統(tǒng)、智能終端產(chǎn)品的研發(fā)成果如百花齊放，大部分機(jī)械制造企業(yè)也逐步實現(xiàn)生產(chǎn)的半自動化及自動化。機(jī)械智能制造已經(jīng)涉及3C電子、新能源、醫(yī)藥制藥、智能物流及倉儲、食品機(jī)械化等各個領(lǐng)域。

2021年1月21日，工信部網(wǎng)站發(fā)布《智能制造發(fā)展指數(shù)報告（2020）》（以下簡稱為《報告》），報告顯示，截至2020年12月，全國12000余家企業(yè)通過“智能制造評估評價公共服務(wù)平臺”（以下簡稱為平臺）開展智能制造能力成熟度評估。該平臺實行《智能制造能力成熟度模型》及《智能制造能力成熟度評估方法》兩項國家標(biāo)準(zhǔn)，對企業(yè)人員、技術(shù)、資源及制造進(jìn)行全面評估，具有針對性、精準(zhǔn)性的優(yōu)勢[3]?！秷蟾妗房偨Y(jié)我國智能制造發(fā)展現(xiàn)狀，具體如下：

其一，智能制造能力水平明顯提升。報告顯示，2019年在平臺上進(jìn)行自診斷的企業(yè)中，有85%企業(yè)智能制造成熟度為一級及以下;12%企業(yè)智能制造成熟度為二級;2%企業(yè)智能制造成熟度為三級;1%企業(yè)智能制造成熟度為四級及以上。2020年，在平臺上進(jìn)行自診斷的企業(yè)中，有75%企業(yè)智能制造成熟度為一級及以下;14%企業(yè)智能制造成熟度為二級;6%企業(yè)智能制造成熟度為三級;5%企業(yè)智能制造成熟度為四級及以上。處于成熟度二級的企業(yè)應(yīng)用自動化及信息化技術(shù)對核心設(shè)備及生產(chǎn)流程進(jìn)行再造，實現(xiàn)了單一生產(chǎn)流程信息的共享;處于成熟度三級的企業(yè)對裝備、系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化集成，實現(xiàn)了跨業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的共享;處于四級及以上成熟度的企業(yè)能夠?qū)ιa(chǎn)要素，包括人員、物料、設(shè)備等數(shù)據(jù)價值進(jìn)行深入挖掘，構(gòu)建模型與知識庫，并基于模型及數(shù)據(jù)分析結(jié)果對核心業(yè)務(wù)進(jìn)行優(yōu)化，初步形成了新型機(jī)械制造模式與商業(yè)模式。相對于2019年，我國智能制造成熟度為二級、三級、四級及以上的企業(yè)數(shù)量規(guī)模都有不同程度的增加，表明我國機(jī)械智能制造水平明顯提升。

其二，重點(diǎn)龍頭企業(yè)發(fā)揮示范引領(lǐng)效應(yīng)。12000余家在平臺上進(jìn)行智能制造成熟度自診斷的企業(yè)內(nèi)，有370家企業(yè)獲得了國家重點(diǎn)支持，2019年，370家企業(yè)平均得分為2.81分，2020年此類企業(yè)平均得分為3.05分，相比于2019年提升了0.24分。370家企業(yè)內(nèi)，或為工信部批準(zhǔn)的智能制造試點(diǎn)企業(yè)，或為獲得新模式項目的企業(yè)，其在機(jī)械制造人員、技術(shù)、資源等方面獲得了強(qiáng)有力的支撐，有望成為智能制造行業(yè)龍頭企業(yè)。不僅如此，370家企業(yè)在相關(guān)行業(yè)內(nèi)大量移植、分享智能制造的成功經(jīng)驗，未來不僅會繼續(xù)保持領(lǐng)先優(yōu)勢，向成熟度等級更高發(fā)展，而且會服務(wù)與區(qū)域經(jīng)濟(jì)的均衡發(fā)展，可促進(jìn)智能制造技術(shù)資源的均衡配置。

其三，中小企業(yè)聚焦生產(chǎn)制造模式轉(zhuǎn)型。機(jī)械智能制造領(lǐng)域重點(diǎn)龍頭企業(yè)布局追求大而全，業(yè)務(wù)涉及范圍廣泛，并且在新能源領(lǐng)域進(jìn)行積極拓展。中小企業(yè)則集中精力在細(xì)分市場深耕細(xì)作?！秷蟾妗凤@示，參與自診斷的企業(yè)內(nèi)有87.92%的企業(yè)為中小型企業(yè)，其以裝備的自動化改造、生產(chǎn)流程的優(yōu)化為兩大著力點(diǎn)，專注于專業(yè)化生產(chǎn)、服務(wù)以及協(xié)作配套，但當(dāng)前中小型企業(yè)在產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率方面還有很大的提升空間。

其四，不同行業(yè)智能制造發(fā)展水平不均衡。雖然我國機(jī)械智能制造發(fā)展喜人，但也存在一定的不足，具體表現(xiàn)為發(fā)展水平不均衡。《報告》顯示，汽車制造業(yè)、電氣機(jī)械和器材制造業(yè)、醫(yī)藥制造業(yè)、化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè)、專業(yè)設(shè)備制造業(yè)、有色金屬冶煉和壓延加工業(yè)、非金屬礦物制品業(yè)、造紙和紙制品業(yè)為智能制造前十行業(yè)。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，汽車制造業(yè)、電子設(shè)備制造業(yè)、電氣機(jī)械和器材制造業(yè)等行業(yè)智能制造成熟度為一級及一級以下的企業(yè)占比在全國平均水平之下，而智能制造成熟度為二級、三級的企業(yè)占比高于全國水平，此類行業(yè)在智能制造能力水平上具有明顯的優(yōu)勢，體現(xiàn)出我國當(dāng)前機(jī)械智能制造技術(shù)、資源、人員集中在此類行業(yè)領(lǐng)域中，其他領(lǐng)域發(fā)展略顯不足，例如我國高端芯片生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展落后于西方國家，電子制造技術(shù)發(fā)展遇到瓶頸。機(jī)械智能制造在高端產(chǎn)業(yè)中具有重要的位置，機(jī)械制造是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，而智能制造是機(jī)械智能制造數(shù)字化發(fā)展的根本，也是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的根本。在未來幾年，我們應(yīng)大力培育一批具有設(shè)計研發(fā)、核心制造能力的成套整機(jī)制造、系統(tǒng)集成和零部件制造骨干企業(yè)，支持智能裝備制造骨干企業(yè)向工程設(shè)計、設(shè)備監(jiān)控診斷、遠(yuǎn)程運(yùn)行維護(hù)、人才培訓(xùn)等服務(wù)領(lǐng)域拓展。目前我國電子設(shè)備制造行業(yè)存在一些問題，主要為以下幾點(diǎn)：機(jī)械智能設(shè)備產(chǎn)能過剩，供需錯配、有效需求不足，處于產(chǎn)業(yè)鏈低端，內(nèi)生發(fā)展動力不足，缺少關(guān)鍵核心技術(shù)，缺少“工匠精神”，物流配送問題，電子智能制造恒業(yè)經(jīng)營管理信息化及智能化問題。針對機(jī)械智能制造行業(yè)問題，可以從以下幾方面進(jìn)行提升：提高電子設(shè)備質(zhì)量、效率、動力，以消費(fèi)者需求為主導(dǎo)，歸回商業(yè)本質(zhì)，產(chǎn)品創(chuàng)新，系統(tǒng)變革，重構(gòu)供應(yīng)鏈，推進(jìn)經(jīng)營模式轉(zhuǎn)型，加快技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動電子設(shè)備智能制造數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

綜合來看，當(dāng)前我國機(jī)械智能制造發(fā)展由最初的理念普及、道路探索及初步嘗試，現(xiàn)已轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械智能制造技術(shù)的廣泛應(yīng)用與普及推廣，在龍頭企業(yè)的示范引領(lǐng)下，機(jī)械智能制造供給與需求兩端銜接，機(jī)械智能制造成功經(jīng)驗及技術(shù)成果得到移植與分享，雖然存在發(fā)展不均衡的不足，但總體上呈現(xiàn)良好態(tài)勢。

2? 新時代背景下機(jī)械智能制造的發(fā)展趨勢

2020年12月25日，中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會智能制造分會一屆三次理事會會議召開，陳家良副秘書長指出機(jī)械智能制造下一步將朝向跨區(qū)域、跨行業(yè)合作，人工智能、大數(shù)據(jù)、工業(yè)軟件與智能制造深度結(jié)合趨勢發(fā)展[1]。

2.1 夯實數(shù)字化及網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)

機(jī)械設(shè)備的數(shù)字化及網(wǎng)絡(luò)化不僅是實現(xiàn)智能制造的先決條件，而且是適應(yīng)信息時代發(fā)展形勢的必由之路。《報告》顯示，參與自診斷的企業(yè)中有50%的企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)設(shè)備的數(shù)字化;23%的企業(yè)能夠借助物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)及傳感器等設(shè)備實現(xiàn)機(jī)械制造數(shù)據(jù)的實時采集;僅有14%的企業(yè)開始探索設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)保養(yǎng)，表明我國機(jī)械智能制造中機(jī)械設(shè)備數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化水平仍有待提升。

2.2 大力推進(jìn)數(shù)字化設(shè)計

數(shù)字化設(shè)計是機(jī)械智能制造中關(guān)鍵性技術(shù)之一，當(dāng)前我國48%的制造企業(yè)已經(jīng)開始采用計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)，但仍有52%的企業(yè)沿用傳統(tǒng)的二維設(shè)計技術(shù)，導(dǎo)致我國機(jī)械制造設(shè)計技術(shù)能力較為薄弱。適用于機(jī)械智能制造的數(shù)字化技術(shù)包括三維模型設(shè)計、PDM/CAPP、數(shù)字化建模仿真等。為進(jìn)一步提升機(jī)械智能制造設(shè)計的科學(xué)性，還需要構(gòu)建典型組件與設(shè)計知識庫，實現(xiàn)設(shè)計的參數(shù)化、模塊化及模型化，繼而保證機(jī)械智能制造能夠適應(yīng)技術(shù)的更新迭代速度、及時相應(yīng)市場的不確定需求變化。

2.3 著力建設(shè)智能化車間

當(dāng)前我國機(jī)械制造智能化車間建設(shè)初步實現(xiàn)了作業(yè)指導(dǎo)、加工程序等指令的遠(yuǎn)程下達(dá)，能夠?qū)Ω鞯郎a(chǎn)工序、各類生產(chǎn)要素信息、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)等的自動化采集，但在車間的系統(tǒng)化、流程化、集約化管理上還略顯不足，因此還需要進(jìn)一步開發(fā)相應(yīng)的機(jī)械智能制造管理系統(tǒng)，根據(jù)生產(chǎn)計劃及作業(yè)工單對生產(chǎn)流程進(jìn)行自動化排序，提升生產(chǎn)數(shù)據(jù)的可視化與可控化程度[2]。

2.4 研發(fā)在線質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)

質(zhì)量是機(jī)械智能制造的核心目標(biāo)，在實際的加工生產(chǎn)過程中，在線質(zhì)量監(jiān)測能夠及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問題，對相關(guān)生產(chǎn)工序進(jìn)行優(yōu)化。但當(dāng)前我國機(jī)械智能制造中在線質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)存在一定的不足，具體表現(xiàn)為傳感器的選擇、設(shè)計及最優(yōu)定位，數(shù)據(jù)冗余導(dǎo)致的信息混亂，及傳感器實效引起的監(jiān)測不全面;過程模型中參數(shù)具有不可知性、信息模糊性;加工生產(chǎn)過程過快，系統(tǒng)在處理多級信息時響應(yīng)速度、信息處理能力等無法適應(yīng)快節(jié)奏的生產(chǎn)。因此，還需要進(jìn)一步研發(fā)高效、便捷的在線質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)，以此全面提升機(jī)械智能制造質(zhì)量。

3? 結(jié)束語

機(jī)械智能制造是機(jī)械制造行業(yè)未來發(fā)展的必由之路，《智能制造發(fā)展指數(shù)報告（2020）》從人員、資源、技術(shù)及制造四個層面對當(dāng)前我國機(jī)械智能制造發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了梳理，中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會智能制造分會一屆三次理事會會議對我國機(jī)械智能制造未來發(fā)展指明了方向，各機(jī)械制造相關(guān)企業(yè)需要以問題為驅(qū)動，聚焦補(bǔ)短板、保質(zhì)量、提效力，僅僅圍繞“十四五”期間信息技術(shù)與制造業(yè)縱深融合的發(fā)展戰(zhàn)略，持續(xù)推進(jìn)機(jī)械智能制造的轉(zhuǎn)型升級，繼而為我國機(jī)械智能制造能力與水平的提升蓄勢賦能。

參考文獻(xiàn)：

[1]孟英楠.智能機(jī)械制造中的信息自動化應(yīng)用[J].集成電路應(yīng)用，2021，38（03）：110-111.

[2]謝志勇，朱娟芬.新時代背景下機(jī)械智能制造現(xiàn)狀與發(fā)展分析[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2021（01）：178-179.

[3]中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會智能制造分會一屆三次理事會會議線上召開[J].儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計量，2021（01）：14.