智能制造在中國制造業的應用與研究

(柳州裕信方盛汽車飾件有限公司 廣西 柳州 545006)

一、引言

智能制造是保證我國制造業快速變強的重要途徑。現在，我國正在專注開展智能制造，已經連續幾年開展智能制造項目，建立了智能制造專業體系。從最開始的《智能制造裝備產業“十二五”發展規劃》到 2015 年《中國制造 2025》的正式發布，國家發展智能制造產業的政策逐步完善。智能制造是讓制造業的價值鏈朝著智能化趨勢發展，智能制造是信息化和工業化完美結合后的升級模式。在智能制造過程中，利用多功能傳感器和智能控制系統，減少設備響應問題的時間，實時反饋并優化生產物流信息，提升企業生產效率。

二、智能制造定義

智能制造是基于新一代的信息技術，如云計算，物聯網，數字，大數據等，利用新的能源，材料，工藝和設備，通過智能感知，信息共享，自我決定和執行等技術[2]，在工廠進行設計，通過制造，管理和服務等生產流程形成的先進生產模式和先進制造系統總稱[3]。智能制造是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統，它在制造過程中能進行智能活動。通過人與智能機器的合作共事，去擴大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動。它把制造自動化的概念更新，擴展到柔性化、智能化和高度集成化。

三、智能制造發展歷程

目前，生產車間和生產設備數量的增加以及網絡上大量的信息流，導致了企業生產信息數量呈指數爆炸式增長，處理信息的工作難度急劇增加，要求制造系統不僅具有靈活性，還要接收分析生產情報。作為一門新興學科，智能制造正受到越來越多的關注。此外，面對多元化、多品種、快速變化的市場環境下劇烈的競爭，制造系統還需要更大的柔性和智能性。在這種背景下，人們將智能技術投入到制造業，并獲得累累碩果。

(一)中國智能制造發展歷程

中國智能制造發展歷程也分為以下三個時期。

1.1958年至2006年，工業驅動信息化。我國第一臺數控機床于1958年研發成功。關于智能制造研究領域，我國涉獵時間較晚。大約在1980年，我國才開始研究智能制造和相關智能技術的基礎知識[4]。20世紀80年代末，科技部提出建設“工業智能工程”，已經開始踏上了尋求制造行業出路—智能制造的道路[5]。從上世紀90年代到本世紀初，先進制造技術不斷推廣應用以及互聯網的建設逐步推進，全國范圍的計算機互聯網開始逐漸形成，也生產了不計其數的軟件服務企業和互聯網公司。

2.2007年至2014年，兩化融合時期。為了促進中國裝備制造業的升級，加強信息產業與工業產業整合，促進產業從大到強的轉變。到了2010年，信息產業也成為中國國民經濟的重要組成成分之一，中國基本實現了信息化覆蓋。

3.2015年至今，工業智能化時期。2015年，國務院印發《積極推進互聯網+行動的指導意見》和《中國制造2025》文件表明，要將制造行業與計算機互聯網兩化融合[6]，它將智能制造視為促進產業轉型，品質改進和制造能力提升以及應對全球制造業變化的重要舉措[9]。隨后，我國還發布了《高端智能再制造行動計劃(2018-2020年)》、《智能制造試點示范 2016 專項行動實施方案》等一系列國家文件。一份份重要文件表明，智能制造將成為中國制造業今后的前進方向，是制造業生產模式產生一系列重大變革強有力的推動器。

四、智能制造的關鍵技術

智能制造技術是一種先進的制造技術，通過計算機模擬和人工智能手段跨學科互相滲透，應用于企業生產活動中。其主要表現在：產品設計，生產管理，智能處理，智能物流，智能裝配，智能人機交互等，通過智能機器的整合和生產活動構建新的制造模型。

在智能制造技術的支持下，傳統工藝和方法將產生巨大改變。

(一)識別技術。識別功能是智能制造服務環節關鍵的一環，需要的識別技術主要有射頻識別技術，基于深度三維圖像識別技術，以及物體缺陷自動識別技術基于三維圖像物體識別的任務是識別出圖像中有什么類型的物體，并給出物體在圖像中所反映的位置和方向，是對三維世界的感知理解。在結合了人工智能科學、計算機科學和信息科學之后，三維物體識別在智能制造服務系統中識別物體幾何情況的關鍵技術。

(二)實時定位系統。實時定位系統可以、對多種材料、零件、工具、設備等資產進行實時跟蹤管理，生產過程中，需要監視在制品的位置行蹤，以及材料、零件、工具的存放位置等。這樣，在智能制造服務系統中需要建立一個實時定位網絡系統，以完成生產全程中角色的實時位置跟蹤。

(三)信息物理融合系統。信息物理融合系統也稱為“虛擬網絡-實體物理”生產系統，它將徹底改變傳統制造業邏輯。在這樣的系統中，一個工件就能算出自己需要哪些服務。通過數字化逐步升級現有生產設施，這樣生產系統可以實現全新的體系結構。

(四)網絡安全技術。數字化推動了制造業的發展，在很大程度上得益于計算機網絡技術的發展，與此同時也給工廠的網絡安全構成了威脅。以前習慣于紙質的熟練工人，現在越來越依賴于計算機網絡、自動化機器和無處不在的傳感器，而技術人員的工作就是把數字數據轉換成物理部件和組件。制造過程的數字化技術資料支撐了產品設計、制造和服務的全過程，必須得以保護。

(五)系統協同技術。這需要大型制造工程項目復雜自動化系統整體方案設計技術、安裝調試技術、統一操作界面和工程工具的設計技術、統一事件序列和報警處理技術、一體化資產管理技術等相互協同來完成。

五、中國制造業智能制造展望

智能制造將引領未來制造業的發展。信息時代的到來，引發了全球科技和產業革命的爆發。信息技術同現代工業相結合，將推動我國制造業朝著髙級智能化方向發展，例如德國的“工業4.0”戰略、美國的“先進制造業國家戰略計劃”，中國的“中國制造2025”等均是以智能制造為導向的新型工業革命。

目前，中國智能制造隨著“規劃”逐步實施，系統性技術創新、重點領域技術突破以及創新人才隊伍建設已經在全面加速，全面掌握和達到較高的核心技術及裝備自給率的日子即將到來。按照目前的發展趨勢，到 2025 年以高端數控機床、工業機器人等人工智能技術將全面滲透到制造業的各個環節，成為制造業發展的主要支撐技術。相比國外，中國的智能制造成本投入更低，易于普及智能制造。通過各種人才計劃引進大量高科技人才，極大地提升了人工智能技術水平，有力地帶動智能制造的高質量發展。龐大的市場空間和巨大的創新潛能將助推中國成為智能制造的領導者。智能制造是實體經濟振興的前進方向，也是中國制造業騰飛的翅膀。