“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下智能制造創(chuàng)新模式研究①

侯遠(yuǎn)韶

（河南工業(yè)貿(mào)易職業(yè)學(xué)院 機(jī)電工程系 河南鄭州 451191）

1 智能制造與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

1.1 智能制造技術(shù)

制造技術(shù)代表了一個(gè)國(guó)家先進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展水平，而制造技術(shù)的發(fā)展需要智能化的變革。隨著新一輪工業(yè)革命的興起，德國(guó)提出了工業(yè)戰(zhàn)略2030，以及我國(guó)提出的中國(guó)制造2025計(jì)劃，將智能制造與互聯(lián)網(wǎng)融合作為未來(lái)制造業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)[1]。與第一次、第二次工業(yè)革命將傳統(tǒng)手工制造業(yè)升級(jí)為電氣化、機(jī)械化相比，智能制造則是通過(guò)人機(jī)一體化系統(tǒng)，利用信息技術(shù)、制造技術(shù)和智能科技，將所有的產(chǎn)品技術(shù)集成到一個(gè)芯片中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)制造系統(tǒng)的優(yōu)化，達(dá)到智能制造系統(tǒng)的自我學(xué)習(xí)、感知以及決策和實(shí)行，最終實(shí)現(xiàn)智能生產(chǎn)[2]。

圖1 互聯(lián)網(wǎng)與智能制造融合的關(guān)系

智能制造以智能生產(chǎn)為核心，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)為依托，構(gòu)建全新生產(chǎn)系統(tǒng)提高生產(chǎn)效率，具有響應(yīng)敏捷靈活，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，決策有效精準(zhǔn)的特點(diǎn)[3]。智能制造的典型特征為：制造工具、制造手段和制造過(guò)程的智能化；在對(duì)大數(shù)據(jù)和知識(shí)認(rèn)知方面，不依靠人的經(jīng)驗(yàn)而是基于科學(xué)；在范圍上與傳統(tǒng)的制造技術(shù)相比，其定義是廣義的包括了制造過(guò)程、制造技術(shù)以及其他方面，同時(shí)與傳統(tǒng)的制造技術(shù)沒(méi)有明確的界限，而是一種優(yōu)化和升級(jí)[4]。

1.2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有在線化、個(gè)性化、生態(tài)化和智能化的特點(diǎn)，可以實(shí)時(shí)調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)滿足市場(chǎng)的需要[5]。利用對(duì)已有大數(shù)據(jù)的分析，以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、研發(fā)和制造銷(xiāo)售，可以把握市場(chǎng)節(jié)奏，從而使企業(yè)能夠及時(shí)做出判斷和決策，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)的前瞻性和高效性；智能化和個(gè)性化則體現(xiàn)在，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，生產(chǎn)出符合市場(chǎng)需要的產(chǎn)品，從統(tǒng)一的大規(guī)模生產(chǎn)轉(zhuǎn)向個(gè)性化定制，細(xì)分市場(chǎng)進(jìn)而在激勵(lì)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中做出快速反應(yīng)，而隨著智能傳感器和無(wú)線射頻技術(shù)的應(yīng)用，工業(yè)數(shù)據(jù)的收集變得更加普遍以及方便，而這些工業(yè)數(shù)據(jù)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)分析后，便于進(jìn)行仿真和模擬減少生產(chǎn)成本；而智能制造的高效，使得資源以及時(shí)間的利用更加合理有據(jù)，因此可以節(jié)省社會(huì)資源實(shí)現(xiàn)智能制造的“互聯(lián)網(wǎng)+”生態(tài)化[6]。

1.3 互聯(lián)網(wǎng)與智能制造融合

工業(yè)智能化主要是為了實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)，依據(jù)工業(yè)機(jī)器人、先進(jìn)裝備、大數(shù)據(jù)等，宏觀方面我國(guó)工業(yè)體系完善，有著大量的工業(yè)數(shù)據(jù)，微觀方面智能傳感器和無(wú)線射頻技術(shù)的應(yīng)用，使得工業(yè)數(shù)據(jù)的收集變得的更加普遍以及方便。因此，互聯(lián)網(wǎng)和智能制造的融合主要體現(xiàn)在：（1）宏觀數(shù)據(jù)和微觀數(shù)據(jù)的逐漸完善和智能制造的影響，以及通過(guò)大數(shù)據(jù)分析做出的決策，這都需要制造業(yè)有一個(gè)平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析和決策，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互；（2）數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)是關(guān)鍵，通過(guò)人工智能實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)挖掘，云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，最終實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展加速智能制造的模式變革?；ヂ?lián)網(wǎng)與智能制造融合的關(guān)系如圖1所示。

2 智能制造創(chuàng)新理論

2.1 智能制造創(chuàng)新模型

智能制造的本質(zhì)是將生產(chǎn)過(guò)程和物理系統(tǒng)的智能融合，智能制造模型的構(gòu)成為：為了得到系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)需要通過(guò)無(wú)線射頻技術(shù)或傳感器進(jìn)行感知，然后通過(guò)“互聯(lián)網(wǎng)+”進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，為制造系統(tǒng)的下一步?jīng)Q策提供依據(jù)，最后云端存儲(chǔ)數(shù)據(jù)將制造資源虛擬化，便于后續(xù)的分析處理，而對(duì)于一些復(fù)雜問(wèn)題，或“互聯(lián)網(wǎng)+”無(wú)法提供依據(jù)的現(xiàn)象，需要通過(guò)人機(jī)交互平臺(tái)進(jìn)行知識(shí)共享，進(jìn)而解決個(gè)性化的問(wèn)題。而基于創(chuàng)新的智能制造模型，在已有智能制造模型的基礎(chǔ)上添加研發(fā)創(chuàng)新技術(shù)以及創(chuàng)新成果的實(shí)現(xiàn)：（1）研發(fā)創(chuàng)新技術(shù)主要是指在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行數(shù)字化模擬和仿真，建立精確的物聯(lián)網(wǎng)傳感方案，對(duì)制造業(yè)的源頭進(jìn)行智能化升級(jí)；（2）創(chuàng)新成果的實(shí)現(xiàn)即生產(chǎn)和服務(wù)的數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)智能車(chē)間，優(yōu)化制造流程，從而在確保質(zhì)量的同時(shí)，使生產(chǎn)過(guò)程完整對(duì)接，進(jìn)而降低成本，提高效率。

2.2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在智能制造中的作用

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智能制造是推動(dòng)中國(guó)制造前進(jìn)的重要?jiǎng)恿?，智能制造技術(shù)一方面可以促進(jìn)先進(jìn)制造業(yè)技術(shù)的擴(kuò)散和轉(zhuǎn)移，另一方面可以促進(jìn)結(jié)構(gòu)升級(jí)和技術(shù)的創(chuàng)新；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)于智能制造則通過(guò)開(kāi)放合作、融合創(chuàng)新以及顛覆重塑的特點(diǎn)，可以促進(jìn)不同平臺(tái)、不同組織結(jié)構(gòu)間的深度合作以及密切聯(lián)系，同時(shí)推動(dòng)企業(yè)增加創(chuàng)新投資，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以其特有的優(yōu)勢(shì)，可以對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)進(jìn)行重塑，打破已有的地域、經(jīng)濟(jì)和企業(yè)文化隔閡，使企業(yè)在提升自我的同時(shí)，擴(kuò)大企業(yè)間的開(kāi)放性，實(shí)現(xiàn)良性競(jìng)爭(zhēng)。

3 “互聯(lián)網(wǎng)+”背景下智能制造創(chuàng)新路徑

3.1 智能制造存在問(wèn)題

在實(shí)體經(jīng)濟(jì)和信息技術(shù)融合的時(shí)代前提下，智能制造創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有著密不可分的關(guān)系，雖然我國(guó)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展，制造業(yè)大而不強(qiáng)的局面已有所改善，但和發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍然存在一定的問(wèn)題，具體表現(xiàn)在：（1）智能制造關(guān)鍵的軟硬件設(shè)施，自給率較低供給能力不足以滿足工業(yè)體系發(fā)展的需要，特別是在AI技術(shù)、GPU、CPU等底層硬件設(shè)施需要產(chǎn)業(yè)鏈的加速發(fā)展；（2）基礎(chǔ)軟件及融合算法受制于人，人機(jī)對(duì)話的軟件服務(wù)平臺(tái)不能滿足精確到的需要；（3）人才是決定一切的關(guān)鍵，但由于我國(guó)智能制造起步較晚，人才培養(yǎng)體系尚不完善，高端技術(shù)人才缺口較大。

3.2 “互聯(lián)網(wǎng)+”背景下智能制造創(chuàng)新路徑

“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下推動(dòng)智能制造創(chuàng)新的路徑主要從以下幾個(gè)方面：（1）基于互聯(lián)網(wǎng)的大數(shù)據(jù)分析生產(chǎn)制造，由于智能制造具有柔性的特點(diǎn)，并且融合了信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，因此首先需要對(duì)智能制造的硬件設(shè)施進(jìn)行創(chuàng)新升級(jí)，包括生產(chǎn)線、車(chē)間、工廠，然后將工業(yè)化的制造業(yè)與信息化融合；（2）利用“互聯(lián)網(wǎng)+”的規(guī)模性和開(kāi)放性、便捷的溝通，深度分析用戶習(xí)慣，以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，改善經(jīng)營(yíng)理念，以人為本以客戶為中心，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制、精準(zhǔn)互動(dòng)；（3）企業(yè)組織體系的創(chuàng)新，通過(guò)“互聯(lián)網(wǎng)+”的互聯(lián)思維以及價(jià)值形態(tài)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)不同組織體系之間網(wǎng)絡(luò)化、智能化，柔性化；（4）“互聯(lián)網(wǎng)+”的連接屬性，可以為智能制造業(yè)提供更好的戰(zhàn)略決策，加強(qiáng)信息交換，并形成完整的企業(yè)管理體系，進(jìn)而促進(jìn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新。

3.3 “互聯(lián)網(wǎng)+”背景下智能制造創(chuàng)新對(duì)策及建議

在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，智能制造業(yè)既面臨機(jī)遇又不可避免受到各方面的挑戰(zhàn)，如何最大程度地提高創(chuàng)新技術(shù)水平是智能制造業(yè)面臨的主要問(wèn)題。主要對(duì)策有：加強(qiáng)智能制造基礎(chǔ)軟硬件設(shè)施的研發(fā)，提高多學(xué)科、多領(lǐng)域的創(chuàng)新研究；利用有限的資源提升智能制造業(yè)的創(chuàng)新效率，以及新技術(shù)和傳統(tǒng)制造業(yè)的粘連性，制定完善的智能制造解決方案；探索人才培養(yǎng)體系，培養(yǎng)合格的創(chuàng)新型、復(fù)合型人才。