智能制造發(fā)展研究

趙揚(yáng)　李玉申　王恒

[內(nèi)容提要]智能制造是傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程智能化、高端化、成套化的重要手段，是實(shí)現(xiàn)培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要支撐。本文從智能制造的特征、優(yōu)勢(shì)著手，簡(jiǎn)要分析了國(guó)內(nèi)外及遼寧省智能制造的發(fā)展現(xiàn)狀。

[關(guān)鍵詞] 智能制造 傳統(tǒng)制造業(yè) 技術(shù)

伴隨著智能概念的引入，在制造業(yè)全球化背景下受德國(guó)工業(yè)4.0的啟示，制造業(yè)正由傳統(tǒng)“制造+銷(xiāo)售”的生產(chǎn)型制造模式向“技術(shù)+管理+服務(wù)”的智能型制造模式轉(zhuǎn)變。信息技術(shù)與傳統(tǒng)制造業(yè)的深度融合，正在成為促進(jìn)傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、提質(zhì)增效的重要手段，也為制造業(yè)發(fā)展和培育新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)指明了方向。做好信息技術(shù)與傳統(tǒng)制造業(yè)的深度融合，應(yīng)該突出智能制造這一主攻方向，重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)制造業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)突破、生產(chǎn)模式創(chuàng)新。

一、智能制造的概念

智能制造的概念源自于對(duì)人工智能的研究，一般認(rèn)為是由智能制造技術(shù)及智能制造系統(tǒng)兩部分組成，是自動(dòng)化制造技術(shù)的延伸，較之白動(dòng)化制造更為智能化及高度集成化，是將人類(lèi)專(zhuān)家的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)由機(jī)器歸類(lèi)、匯總形成一整套人機(jī)一體化的智能系統(tǒng)。智能系統(tǒng)經(jīng)由人機(jī)互動(dòng)、合作共事的模式，逐步代替生產(chǎn)制造過(guò)程中人類(lèi)專(zhuān)家重復(fù)性的腦力勞動(dòng)，并更好地進(jìn)行擴(kuò)充、延伸;廣泛的參與到生產(chǎn)制造的整個(gè)流程中，包括判斷、分析、推理、設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)。同時(shí)，依托信息網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)進(jìn)行廣義信息采集、整理，達(dá)成智能制造系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)的不斷更新、擴(kuò)充，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自我學(xué)習(xí)完善、判斷和規(guī)劃系統(tǒng)行為功能。智能制造技術(shù)可廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)制造領(lǐng)域的生產(chǎn)、加工全過(guò)程，通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的信息化改造實(shí)現(xiàn)精度提升、工藝優(yōu)化、效率提高等目的，切實(shí)的提高制造業(yè)企業(yè)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。隨著智能制造技術(shù)的普及應(yīng)用，必將對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)生產(chǎn)模式產(chǎn)生顛覆性的影響，改變?nèi)蛑圃鞓I(yè)發(fā)展格局，引發(fā)新一輪的制造業(yè)產(chǎn)業(yè)變革。

二、智能制造的特征

智能制造的系統(tǒng)特征一般分為三類(lèi)予以定義。一是初級(jí)智能系統(tǒng)。具備狀態(tài)感知、自動(dòng)決策、即刻執(zhí)行，其決策依據(jù)主要依靠科學(xué)效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，無(wú)需嵌入計(jì)算系統(tǒng)。二是恒定智能系統(tǒng)。具備狀態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析、自主決策、精準(zhǔn)執(zhí)行，其決策執(zhí)行主要依靠預(yù)先設(shè)定的程序，依托嵌入計(jì)算內(nèi)核、嵌入軟件和知識(shí)庫(kù)。三是開(kāi)放智能系統(tǒng)。具備狀態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析、白主決策、精準(zhǔn)執(zhí)行、學(xué)習(xí)提升，是高度智能、具有一定認(rèn)知能力的系統(tǒng)，具備了自我完善、學(xué)習(xí)提升的持續(xù)發(fā)展能力;具有強(qiáng)大的計(jì)算能力，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大數(shù)據(jù)的分析與處理，能不斷應(yīng)用、積累和創(chuàng)造知識(shí)。

三、智能制造的優(yōu)勢(shì)

智能制造與傳統(tǒng)制造相比具有管理模式、市場(chǎng)挖掘、降低成本、優(yōu)化工藝流程、提高生產(chǎn)效率等諸多優(yōu)勢(shì)，能夠更好地進(jìn)行資源的整合，將分散的制造資源和信息快速集中匯總等。主要體現(xiàn)在：一是系統(tǒng)的智能化方面。智能制造系統(tǒng)以海量數(shù)據(jù)、信息為基礎(chǔ)，以大規(guī)模精確、縝密的算法、邏輯為支撐，進(jìn)行自動(dòng)化分析、推理、判斷等操作并能夠?qū)崿F(xiàn)自主故障診斷和排除。二是系統(tǒng)的高度集成化方面。經(jīng)過(guò)多年軟件工程、人工智能領(lǐng)域等對(duì)算法和計(jì)算、存儲(chǔ)能力的發(fā)展提升，智能制造系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)在跨系統(tǒng)、跨設(shè)備間的數(shù)據(jù)、信息發(fā)送及指令轉(zhuǎn)移;依托信息網(wǎng)絡(luò)的傳輸，在設(shè)定的上層邏輯對(duì)請(qǐng)求指令進(jìn)行匯總、反饋，合理安排下層邏輯協(xié)同工作完成指定生產(chǎn)任務(wù)。甚至在實(shí)現(xiàn)智能制造的企業(yè)之間（如上下游企業(yè)）也可打破邊界實(shí)現(xiàn)協(xié)作生產(chǎn)。三是柔性生產(chǎn)方面。借由智能制造系統(tǒng)的自主行為規(guī)劃和判斷，根據(jù)訂單需求、產(chǎn)品要求、原材料等外部條件的變化對(duì)自身的生產(chǎn)行為進(jìn)行決策，適時(shí)調(diào)整生產(chǎn)能力，快速適應(yīng)瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)需求和生產(chǎn)訂單變化。

四、智能制造的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著信息化和工業(yè)化的深度融合，發(fā)展呈現(xiàn)新趨勢(shì)，代表著未來(lái)先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展方向的智能制造越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視，各國(guó)紛紛加緊布局這一領(lǐng)域，將智能制造列入國(guó)家發(fā)展規(guī)劃，以加快制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)展的節(jié)奏。處于全球范圍內(nèi)智能制造發(fā)展前端的美國(guó)、德國(guó)、日本分別提出了相應(yīng)的計(jì)劃，美國(guó)提出了“先進(jìn)制造伙伴計(jì)劃”“先進(jìn)制造業(yè)國(guó)家戰(zhàn)略計(jì)劃”;日本提出了“機(jī)器人新戰(zhàn)略”;德國(guó)發(fā)布了“工業(yè)4.0戰(zhàn)略”。歐盟也于2010年出臺(tái)了“第七框架計(jì)劃（FP7）的制造云項(xiàng)目”，2014年又提出了實(shí)施“2020地平線”計(jì)劃，將智能制造系統(tǒng)作為創(chuàng)新研發(fā)的優(yōu)先項(xiàng)目。

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，我國(guó)也高度重視智能制造發(fā)展，提出了“工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)”“中國(guó)制造2025”等發(fā)展規(guī)劃和行動(dòng)綱領(lǐng)。以創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)型發(fā)展為主題，以走新型工業(yè)化道路，發(fā)展壯大高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)、大力發(fā)展現(xiàn)代制造業(yè)、改造提升傳統(tǒng)工業(yè)、培育發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)為主線，最終實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略目標(biāo)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年我國(guó)智能制造行業(yè)產(chǎn)值規(guī)模達(dá)12233億元。

遼寧作為傳統(tǒng)工業(yè)大省，一直高度重視傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)工作。白2012年起，全省高端裝備制造業(yè)占裝備制造業(yè)比重保持穩(wěn)定增加;截至2019年第一季度，全省規(guī)模以上工業(yè)增加值同比增長(zhǎng)8.3%，裝備制造產(chǎn)業(yè)增加值增速為11.8%。在推進(jìn)裝備制造業(yè)向智能化、高端化、成套化發(fā)展進(jìn)程中，遼寧注重人工智能、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)與制造業(yè)的深度融合，明確了以智能制造為突破的主攻方向，重點(diǎn)集中在機(jī)器人及智能裝備、數(shù)控機(jī)床、重大成套裝備、集成電路裝備等高端裝備制造業(yè)領(lǐng)域，引導(dǎo)企業(yè)進(jìn)行智能工廠、生產(chǎn)線及數(shù)字化車(chē)間建設(shè)。目前，全省推進(jìn)智能制造及智能服務(wù)試點(diǎn)示范項(xiàng)目100項(xiàng)，初步建成28項(xiàng);國(guó)家智能制造綜合標(biāo)準(zhǔn)化與新模式應(yīng)用項(xiàng)目計(jì)劃中遼寧有18個(gè)項(xiàng)目入選。培養(yǎng)了包括沈鼓集團(tuán)、沈陽(yáng)新松機(jī)器人等企業(yè)及沈陽(yáng)機(jī)床完全自主技術(shù)的i5智能機(jī)床、大連光洋科技集團(tuán)研制的五軸精密數(shù)控機(jī)床等在內(nèi)的一批智能制造發(fā)展示范效果顯著的重點(diǎn)企業(yè)及重點(diǎn)項(xiàng)目。