淺析智能制造裝備的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

苗廣

[摘 ? ?要 ]現(xiàn)階段，科學(xué)技術(shù)水平不斷進(jìn)步，智能制造裝備領(lǐng)域進(jìn)展逐漸強(qiáng)大，在先進(jìn)化的技術(shù)背景下，領(lǐng)域獲得更好的發(fā)展，需要借鑒其他國(guó)家智能制造裝備先進(jìn)化經(jīng)驗(yàn)，并且在經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)益處，深入研究，致力于提升我國(guó)的智能制造設(shè)備水平?；谶@一基礎(chǔ)，分析各個(gè)國(guó)家智能制造裝備的實(shí)際發(fā)展情況，探索其發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)我國(guó)智能制造裝備順利發(fā)展具有重要作用。本文通過(guò)對(duì)智能制造裝備的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)進(jìn)行分析，結(jié)合中國(guó)制造2025計(jì)劃背景，討論智能制造裝備的實(shí)際發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)我國(guó)智能制造裝備發(fā)展與進(jìn)步意義重大。

[關(guān)鍵詞]智能制造裝備;發(fā)展現(xiàn)狀;趨勢(shì)

[中圖分類號(hào)]F426.4 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）06–00–02

[Abstract]At this stage， the level of science and technology continues to advance， and the field of intelligent manufacturing equipment is gradually becoming stronger. Under the background of advanced technology， the field can achieve better development. It is necessary to learn from the advanced experience of intelligent manufacturing equipment in other countries and summarize from the experience Benefits， in-depth research， dedicated to improving the level of intelligent manufacturing equipment in my country. Based on this foundation， analyzing the actual development of intelligent manufacturing equipment in various countries and exploring its development trends play an important role in the smooth development of my country's intelligent manufacturing equipment. This article analyzes the development status and trends of intelligent manufacturing equipment， combined with the background of the Made in China 2025 plan， and discusses the actual development trend of intelligent manufacturing equipment， which is of great significance to the development and progress of intelligent manufacturing equipment in my country.

[Keywords]intelligent manufacturing equipment; development status; trend

在世界制造產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)時(shí)間發(fā)展過(guò)程中，智能制造裝備是其重要產(chǎn)物之一，也是未來(lái)制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向之一。裝備制造過(guò)程也就是將現(xiàn)階段比較流行的智能技術(shù)與現(xiàn)存的生產(chǎn)技術(shù)有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)裝備生產(chǎn)。這一過(guò)程中由于應(yīng)用了人工智能技術(shù)，因此智能制造裝備相較于傳統(tǒng)化的制造裝備功能性更加多樣，其囊括了推測(cè)功能，同時(shí)可以滿足分析過(guò)程以及感應(yīng)過(guò)程，智能制造裝備的發(fā)展水平與傳統(tǒng)化的制造業(yè)發(fā)展水平以及現(xiàn)階段智能技術(shù)水平聯(lián)系密切。在不同國(guó)家發(fā)展過(guò)程中，智能制造裝備發(fā)展水平存在差異性。

1 智能制造裝備發(fā)展情況概述

1.1 美國(guó)發(fā)展概述

智能制造概念發(fā)源地國(guó)家是美國(guó)，因此政府對(duì)智能制造設(shè)備的發(fā)展與研究十分重視，同樣的美國(guó)政府認(rèn)為智能制造裝備可以輔助美國(guó)在制造科技領(lǐng)域占據(jù)重要地位，具有十分重要的作用。制造技術(shù)的出現(xiàn)以及發(fā)展是現(xiàn)階段發(fā)展的智能制造技術(shù)，在20世紀(jì)末端，美國(guó)政府在這一領(lǐng)域中增加了大量的投資資金，同時(shí)也設(shè)置了較多的智能制造設(shè)備相關(guān)研究項(xiàng)目，比較常見(jiàn)的是智能設(shè)計(jì)項(xiàng)目以及智能物流傳輸項(xiàng)目。通過(guò)美國(guó)政府的支持以及大量資金成本的投入，美國(guó)國(guó)家技術(shù)研究所結(jié)合這一技術(shù)制定了相關(guān)的研究計(jì)劃：①實(shí)現(xiàn)設(shè)備生產(chǎn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化，相關(guān)設(shè)備知識(shí)以及設(shè)備的生產(chǎn)過(guò)程需要有效結(jié)合，同時(shí)制定相應(yīng)的設(shè)備生產(chǎn)模型，實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的有效優(yōu)化。②在生產(chǎn)系統(tǒng)中表征設(shè)備需要有效運(yùn)行，相關(guān)人員需要測(cè)量機(jī)床性能;重視新型化數(shù)控系統(tǒng)的研發(fā)，保證數(shù)控系統(tǒng)有效改善，增強(qiáng)過(guò)程中的控制功能。研究人員重視生產(chǎn)以及運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，保證改進(jìn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及可靠性，在制造過(guò)程以及加工過(guò)程中，提高零件測(cè)量的精度。

美國(guó)智能制造裝備技術(shù)在發(fā)展過(guò)程中，聰明加工系統(tǒng)在過(guò)程中發(fā)揮指導(dǎo)作用，確定美國(guó)智能生產(chǎn)技術(shù)的研究方向，同時(shí)這一系統(tǒng)的應(yīng)用可以有效發(fā)展美國(guó)智能制造裝備研究。之后美國(guó)發(fā)布相應(yīng)的報(bào)告，在報(bào)告中講述了全球智能制造裝備銀行業(yè)的未來(lái)發(fā)展，同時(shí)也確定了國(guó)家未來(lái)的研究方向，對(duì)美國(guó)智能制造裝備領(lǐng)域研究效率提升具有重要作用，不斷改進(jìn)和優(yōu)化。

1.2 歐盟情況概述

歐盟機(jī)構(gòu)屬于世界范圍內(nèi)智能制造裝備發(fā)展水平較高的區(qū)域，這一現(xiàn)象與德國(guó)的制造技術(shù)水平聯(lián)系密切。研究歐盟智能制造裝備發(fā)展情況對(duì)我國(guó)這一領(lǐng)域發(fā)展水平提升意義重大。現(xiàn)階段歐盟的發(fā)展水平分析，德國(guó)是其中發(fā)展水平較高的國(guó)家，取得的成果較多。德國(guó)在其發(fā)展過(guò)程中積極與歐盟其他國(guó)家聯(lián)合，制定工業(yè)4.0計(jì)劃，在計(jì)劃實(shí)施過(guò)程中，與其合作的國(guó)家將德國(guó)制造業(yè)的智能制造裝備作為主要研究對(duì)象，同時(shí)，重視資金投入，加強(qiáng)研究和分析。結(jié)合相關(guān)研究結(jié)果分析，德國(guó)一個(gè)國(guó)家在智能制造產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中的投入資金高達(dá)兩億歐元。計(jì)劃實(shí)施對(duì)德國(guó)的發(fā)展也具有重要作用，德國(guó)在科技領(lǐng)域中的地位也在上升，并且其地位上升程度與智能制造裝備技術(shù)發(fā)展具有重要聯(lián)系，因此德國(guó)將這一計(jì)劃納入國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略中。

1.3 日本情況概述

日本在二戰(zhàn)結(jié)束之后，其經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與科學(xué)技術(shù)研究情況受到一定影響，但是日本在發(fā)展過(guò)程中本身的科學(xué)研究意識(shí)較強(qiáng)，研究體制較好。在日本智能制造準(zhǔn)備研究過(guò)程中，重視與科學(xué)技術(shù)水平較高的國(guó)家合作，通過(guò)這種方式彌補(bǔ)自身發(fā)展弊端，借鑒其他國(guó)家的先進(jìn)化發(fā)展計(jì)劃，這種發(fā)展合作態(tài)度引導(dǎo)日本在較短時(shí)間內(nèi)將本國(guó)的科學(xué)研究水平發(fā)展到世界先進(jìn)水平。在上世紀(jì)末期階段，與美國(guó)以及澳大利亞等國(guó)積極溝通，展開(kāi)相應(yīng)研究，以此克服本身制造系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在應(yīng)用中的弊端，實(shí)現(xiàn)部分國(guó)家先進(jìn)技術(shù)與自身研究的有效結(jié)合，以此研究不受國(guó)界以及生產(chǎn)操作規(guī)范局限的高性能生產(chǎn)系統(tǒng)。

1.4 中國(guó)情況概述

我國(guó)工業(yè)基礎(chǔ)較差，在成立新中國(guó)以來(lái)，不斷摸索發(fā)展也經(jīng)歷了一段時(shí)間的彎路，因此我國(guó)的科研水平與發(fā)達(dá)國(guó)家之間存在一定差距。在發(fā)展初期階段，我國(guó)受到經(jīng)濟(jì)水平的制約，經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重點(diǎn)內(nèi)容是工業(yè)，發(fā)展目的是提高我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平以及人們的生活水平?；谶@一情況，我國(guó)在2009年首次出臺(tái)裝備制造業(yè)調(diào)整以及振興計(jì)劃，這一計(jì)劃作用下，政府對(duì)智能制造設(shè)備領(lǐng)域的支持逐漸增加。在之后的發(fā)展中，提出高端裝備制造業(yè)十二五規(guī)劃，在落實(shí)過(guò)程中，確定智能制造業(yè)的未來(lái)發(fā)展方向，近些年發(fā)展中，智能制造領(lǐng)域發(fā)展始終遵循十二五發(fā)展路線，在未來(lái)智能制造領(lǐng)域必將走在世界前列。

2 智能制造裝備未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

2.1 美國(guó)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)概述

在美國(guó)智能制造設(shè)備未來(lái)發(fā)展過(guò)程中，主要發(fā)展目標(biāo)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)裝備制造系統(tǒng)的研究以及建立，美國(guó)發(fā)布相應(yīng)智能制造裝備開(kāi)發(fā)文件，在文件中說(shuō)明工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念，也就是在工業(yè)化發(fā)展過(guò)程中，需要接觸機(jī)器、裝備以及互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)問(wèn)題。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過(guò)程中，需要將三者融合到一起，以此促進(jìn)綠色化、節(jié)能化以及高效化的工業(yè)生產(chǎn)。工業(yè)革命不斷發(fā)展進(jìn)步，世界范圍內(nèi)的制造工業(yè)發(fā)展速度較快，同時(shí)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展對(duì)世界信息傳播以及世界融合具有重要作用，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)以及應(yīng)用，可以結(jié)合工業(yè)革命以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，保證工業(yè)制造可以向著數(shù)字化以及智能化方向進(jìn)步。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建立過(guò)程中，需要重視智能設(shè)備、系統(tǒng)分析以及操作人員。在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，其與智能系統(tǒng)之間的連接介質(zhì)是智能化設(shè)備，對(duì)設(shè)備運(yùn)行安全性以及自主性具有重要作用。在技術(shù)以及機(jī)械系統(tǒng)使用過(guò)程中主要連接部分是系統(tǒng)分析，系統(tǒng)整體分析能力有效提升。操作人員需要在重視現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備維護(hù)，保證設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性以及高效性，在設(shè)備發(fā)生故障后，操作人員可以及時(shí)解決。

2.2 中國(guó)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)概述

現(xiàn)階段，我國(guó)智能制造與發(fā)達(dá)國(guó)家存在一定差距，但我國(guó)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到智能制造裝備的重要性，逐年增加智能制造行業(yè)的支持力度。近些年，智能機(jī)器人行業(yè)發(fā)展規(guī)模擴(kuò)大，密度增加，伴隨科學(xué)技術(shù)水平不斷提升，工業(yè)機(jī)器人的密度在逐年增長(zhǎng)。目前我國(guó)智能制造業(yè)研究深入，結(jié)合相關(guān)國(guó)家的研究經(jīng)驗(yàn)，依據(jù)我國(guó)基本國(guó)情以及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求，制定未來(lái)行業(yè)發(fā)展的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)集成化、定制化以及信息化等。集成化發(fā)展需要在制造過(guò)程中形成相應(yīng)的制造模型，以此提升制造效率;定制化發(fā)展需要推動(dòng)智能制造的個(gè)性化以及扁平化;信息化以及數(shù)字化發(fā)展需要在制造過(guò)程中，結(jié)合先進(jìn)化技術(shù)，達(dá)到智能制造以及柔性制造的目標(biāo)，建立數(shù)字化的管理形式;綠色化發(fā)展在制造生產(chǎn)過(guò)程中重視資源節(jié)約，降低環(huán)境污染問(wèn)題，保證智能制造裝備過(guò)程滿足經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展原則。

結(jié)果中國(guó)制造2025計(jì)劃內(nèi)容，提高國(guó)家制造業(yè)創(chuàng)新能力，完善以企業(yè)為主體、市場(chǎng)為導(dǎo)向、政產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的制造業(yè)創(chuàng)新體系。圍繞產(chǎn)業(yè)鏈部署創(chuàng)新鏈，圍繞創(chuàng)新鏈配置資源鏈，加強(qiáng)關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，加速科技成果產(chǎn)業(yè)化，提高關(guān)鍵環(huán)節(jié)和重點(diǎn)領(lǐng)域的創(chuàng)新能力。推進(jìn)信息化與工業(yè)化深度融合，加快推動(dòng)新一代信息技術(shù)與制造技術(shù)融合發(fā)展，把智能制造作為兩化深度融合的主攻方向;著力發(fā)展智能裝備和智能產(chǎn)品，推進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程智能化，培育新型生產(chǎn)方式，全面提升企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、管理和服務(wù)的智能化水平。

在智能制造領(lǐng)域中，高檔數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用比較重要，在產(chǎn)品加工過(guò)程中，數(shù)控機(jī)床應(yīng)用較為常見(jiàn)，在生產(chǎn)過(guò)程中，沖壓工藝中的壓力機(jī)會(huì)使用這一技術(shù)。在零部件生產(chǎn)中，主要構(gòu)成是發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器以及傳動(dòng)系統(tǒng)等不同類型的零部件加工，在數(shù)控機(jī)床應(yīng)用過(guò)程中，使用頻率較多的領(lǐng)域是汽車行業(yè)，屬于重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域。但在數(shù)控機(jī)床應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)比較明顯的供需矛盾問(wèn)題，低檔數(shù)控機(jī)床嚴(yán)重產(chǎn)能過(guò)剩，高檔數(shù)控機(jī)床行業(yè)門(mén)檻較低，主要進(jìn)入企業(yè)生產(chǎn)中，近些年，低檔數(shù)控機(jī)床的市場(chǎng)供需不足，領(lǐng)域逐漸出現(xiàn)產(chǎn)能過(guò)剩的情況，高檔數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用逐漸普及之后，需求量也在增加，由于我國(guó)高檔數(shù)控機(jī)床起步時(shí)間較晚，產(chǎn)能難以滿足國(guó)內(nèi)需求，在機(jī)床進(jìn)口國(guó)家中，日本和德國(guó)占比較多。

保證高速化以及精度華等是現(xiàn)階段高檔數(shù)控機(jī)床應(yīng)用的必備功能，伴隨汽車工業(yè)中對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量以及效率要求提高，數(shù)控機(jī)床制造要求也與以往不同，需要更加高速和精密，實(shí)現(xiàn)柔性制造，機(jī)床由之前的三軸聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚倬茇?fù)荷加工，多種工序同步進(jìn)行，提高加工精密程度，并且在快速移動(dòng)以及定位準(zhǔn)確功能影響下，生產(chǎn)效率大幅度提升。

在未來(lái)發(fā)展過(guò)程中，網(wǎng)聯(lián)化以及智能化是新型生產(chǎn)要求，數(shù)控機(jī)床的使用也將具備雙向以及高速的聯(lián)網(wǎng)通信功能，保證信息流在車間內(nèi)部的暢通性，網(wǎng)絡(luò)資源得以共享，數(shù)控機(jī)床在使用過(guò)程中可以具備遠(yuǎn)程監(jiān)視、控制以及培訓(xùn)等功能，同時(shí)數(shù)控裝備可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化服務(wù)。在智能化發(fā)展過(guò)程中，數(shù)控機(jī)床可以使用仿真技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)，智能化選擇參數(shù)數(shù)據(jù)，保證故障的自動(dòng)診斷和修復(fù)。

2.3 歐盟未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步在歐洲整體發(fā)展中占據(jù)重要位置，歐盟提出促進(jìn)智能化經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，其中信息、節(jié)能以及新能源等智能化作為代表的先進(jìn)制造是其主要發(fā)展目標(biāo)，戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)施需要重視七大配套旗艦計(jì)劃，落實(shí)全球化時(shí)代工業(yè)政策。這一過(guò)程中歐委會(huì)發(fā)布政策文件，歐洲工業(yè)負(fù)性以及未來(lái)經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇以及工業(yè)增長(zhǎng)建設(shè)更強(qiáng)的歐洲工業(yè)，歐盟通過(guò)推動(dòng)智能制造領(lǐng)域研發(fā)活動(dòng)，重視多種智能制造相關(guān)項(xiàng)目開(kāi)展，其中比較重要的是未來(lái)工廠行動(dòng)計(jì)劃。

3 結(jié)束語(yǔ)

智能制造裝備領(lǐng)域是未來(lái)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要趨勢(shì)，在發(fā)展過(guò)程中，需要積極借鑒國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)發(fā)展過(guò)程中的弊端，深入分析現(xiàn)下研究情況，依據(jù)智能制造裝備未來(lái)發(fā)展形勢(shì)，及時(shí)調(diào)整智能制造裝備的發(fā)展方向，促進(jìn)我國(guó)技術(shù)進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

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