“互聯網+”背景下智能制造創新模式研究①

侯遠韶

（河南工業貿易職業學院 機電工程系 河南鄭州 451191）

1 智能制造與工業互聯網

1.1 智能制造技術

制造技術代表了一個國家先進生產力的發展水平，而制造技術的發展需要智能化的變革。隨著新一輪工業革命的興起，德國提出了工業戰略2030，以及我國提出的中國制造2025計劃，將智能制造與互聯網融合作為未來制造業發展的重點[1]。與第一次、第二次工業革命將傳統手工制造業升級為電氣化、機械化相比，智能制造則是通過人機一體化系統，利用信息技術、制造技術和智能科技，將所有的產品技術集成到一個芯片中，進而實現制造系統的優化，達到智能制造系統的自我學習、感知以及決策和實行，最終實現智能生產[2]。

圖1 互聯網與智能制造融合的關系

智能制造以智能生產為核心，通過互聯網與大數據為依托，構建全新生產系統提高生產效率，具有響應敏捷靈活，數據實時動態，決策有效精準的特點[3]。智能制造的典型特征為：制造工具、制造手段和制造過程的智能化；在對大數據和知識認知方面，不依靠人的經驗而是基于科學；在范圍上與傳統的制造技術相比，其定義是廣義的包括了制造過程、制造技術以及其他方面，同時與傳統的制造技術沒有明確的界限，而是一種優化和升級[4]。

1.2 工業互聯網技術

互聯網技術具有在線化、個性化、生態化和智能化的特點，可以實時調整生產參數滿足市場的需要[5]。利用對已有大數據的分析，以市場需求為導向進行產品的設計、研發和制造銷售，可以把握市場節奏，從而使企業能夠及時做出判斷和決策，進而實現產品生產的前瞻性和高效性；智能化和個性化則體現在，通過互聯網技術對大數據進行分析，生產出符合市場需要的產品，從統一的大規模生產轉向個性化定制，細分市場進而在激勵的市場競爭中做出快速反應，而隨著智能傳感器和無線射頻技術的應用，工業數據的收集變得更加普遍以及方便，而這些工業數據通過互聯網技術分析后，便于進行仿真和模擬減少生產成本；而智能制造的高效，使得資源以及時間的利用更加合理有據，因此可以節省社會資源實現智能制造的“互聯網+”生態化[6]。

1.3 互聯網與智能制造融合

工業智能化主要是為了實現智能化生產，依據工業機器人、先進裝備、大數據等，宏觀方面我國工業體系完善，有著大量的工業數據，微觀方面智能傳感器和無線射頻技術的應用，使得工業數據的收集變得的更加普遍以及方便。因此，互聯網和智能制造的融合主要體現在：（1）宏觀數據和微觀數據的逐漸完善和智能制造的影響，以及通過大數據分析做出的決策，這都需要制造業有一個平臺，從而實現數據的分析和決策，進而實現人機交互；（2）數據驅動是關鍵，通過人工智能實現大數據挖掘，云平臺進行數據存儲，最終實現互聯網發展加速智能制造的模式變革。互聯網與智能制造融合的關系如圖1所示。

2 智能制造創新理論

2.1 智能制造創新模型

智能制造的本質是將生產過程和物理系統的智能融合，智能制造模型的構成為：為了得到系統的原始數據需要通過無線射頻技術或傳感器進行感知，然后通過“互聯網+”進行大數據分析，為制造系統的下一步決策提供依據，最后云端存儲數據將制造資源虛擬化，便于后續的分析處理，而對于一些復雜問題，或“互聯網+”無法提供依據的現象，需要通過人機交互平臺進行知識共享，進而解決個性化的問題。而基于創新的智能制造模型，在已有智能制造模型的基礎上添加研發創新技術以及創新成果的實現：（1）研發創新技術主要是指在產品設計過程中進行數字化模擬和仿真，建立精確的物聯網傳感方案，對制造業的源頭進行智能化升級；（2）創新成果的實現即生產和服務的數字化，實現智能車間，優化制造流程，從而在確保質量的同時，使生產過程完整對接，進而降低成本，提高效率。

2.2 工業互聯網在智能制造中的作用

工業互聯網和智能制造是推動中國制造前進的重要動力，智能制造技術一方面可以促進先進制造業技術的擴散和轉移，另一方面可以促進結構升級和技術的創新；工業互聯網對于智能制造則通過開放合作、融合創新以及顛覆重塑的特點，可以促進不同平臺、不同組織結構間的深度合作以及密切聯系，同時推動企業增加創新投資，提高市場競爭力，同時工業互聯網以其特有的優勢，可以對傳統制造業進行重塑，打破已有的地域、經濟和企業文化隔閡，使企業在提升自我的同時，擴大企業間的開放性，實現良性競爭。

3 “互聯網+”背景下智能制造創新路徑

3.1 智能制造存在問題

在實體經濟和信息技術融合的時代前提下，智能制造創新和產業結構升級與工業互聯網有著密不可分的關系，雖然我國經過長期的發展，制造業大而不強的局面已有所改善，但和發達國家相比仍然存在一定的問題，具體表現在：（1）智能制造關鍵的軟硬件設施，自給率較低供給能力不足以滿足工業體系發展的需要，特別是在AI技術、GPU、CPU等底層硬件設施需要產業鏈的加速發展；（2）基礎軟件及融合算法受制于人，人機對話的軟件服務平臺不能滿足精確到的需要；（3）人才是決定一切的關鍵，但由于我國智能制造起步較晚，人才培養體系尚不完善，高端技術人才缺口較大。

3.2 “互聯網+”背景下智能制造創新路徑

“互聯網+”背景下推動智能制造創新的路徑主要從以下幾個方面：（1）基于互聯網的大數據分析生產制造，由于智能制造具有柔性的特點，并且融合了信息技術、自動化技術進而實現人機交互，因此首先需要對智能制造的硬件設施進行創新升級，包括生產線、車間、工廠，然后將工業化的制造業與信息化融合；（2）利用“互聯網+”的規模性和開放性、便捷的溝通，深度分析用戶習慣，以市場需求為導向，改善經營理念，以人為本以客戶為中心，實現個性化定制、精準互動；（3）企業組織體系的創新，通過“互聯網+”的互聯思維以及價值形態，實現企業不同組織體系之間網絡化、智能化，柔性化；（4）“互聯網+”的連接屬性，可以為智能制造業提供更好的戰略決策，加強信息交換，并形成完整的企業管理體系，進而促進產業技術創新。

3.3 “互聯網+”背景下智能制造創新對策及建議

在“互聯網+”背景下，智能制造業既面臨機遇又不可避免受到各方面的挑戰，如何最大程度地提高創新技術水平是智能制造業面臨的主要問題。主要對策有：加強智能制造基礎軟硬件設施的研發，提高多學科、多領域的創新研究；利用有限的資源提升智能制造業的創新效率，以及新技術和傳統制造業的粘連性，制定完善的智能制造解決方案；探索人才培養體系，培養合格的創新型、復合型人才。