基于工業(yè)大數(shù)據(jù)的智能制造發(fā)展對(duì)策研究

王中一 李旭東

(重慶科技學(xué)院 重慶 400030)

在新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命的引領(lǐng)下，智能制造產(chǎn)業(yè)應(yīng)運(yùn)而生，并逐步成為我國(guó)制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)和主攻方向。制造業(yè)在向智能化轉(zhuǎn)型的過程中，將催生工業(yè)大數(shù)據(jù)的廣泛應(yīng)用。因此，工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)在未來將成為智能制造生產(chǎn)體系的重要生產(chǎn)要素，是制造業(yè)生產(chǎn)力、競(jìng)爭(zhēng)力、創(chuàng)新能力的重要關(guān)鍵之一[1]。

近年來，在全球經(jīng)濟(jì)數(shù)字化浪潮、深化制造業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展等政策的推動(dòng)下，我國(guó)大數(shù)據(jù)與制造業(yè)融合發(fā)展態(tài)勢(shì)良好[2]，但總體上還處于發(fā)展初期，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，在融合數(shù)量、深度、規(guī)模以及均衡性等方面有一定差距，因此，需要我國(guó)制造業(yè)尤其是智能制造領(lǐng)域牢牢把握當(dāng)前大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)與制造業(yè)融合發(fā)展的難得機(jī)遇，加速創(chuàng)新發(fā)展，不斷提升大數(shù)據(jù)對(duì)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)的助推能力。

一、智能制造的內(nèi)涵及特點(diǎn)

智能制造是將人類專家和智能機(jī)器結(jié)合為一體，以高度柔性的方式模擬人類智能活動(dòng)的集成系統(tǒng)，其將信息感知技術(shù)、自主學(xué)習(xí)技術(shù)、智能決策技術(shù)和自動(dòng)化工作技術(shù)等新一代信息技術(shù)貫穿到設(shè)計(jì)、加工、裝配、存儲(chǔ)和搬運(yùn)整個(gè)生產(chǎn)制造過程中，通過產(chǎn)品全生命周期價(jià)值鏈的數(shù)字化設(shè)計(jì)開發(fā)，實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、綠色的制造和服務(wù)。智能制造的發(fā)展有利于制造業(yè)提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)、加強(qiáng)生產(chǎn)的持續(xù)性，其特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

第一，生產(chǎn)過程智能化。智能制造下的生產(chǎn)過程應(yīng)具備自我感知、學(xué)習(xí)、決策以及執(zhí)行能力，可以根據(jù)生產(chǎn)需要，將系統(tǒng)中的各組成單元自行組成最優(yōu)結(jié)構(gòu)，在運(yùn)行方式上展現(xiàn)出自我組織的超柔性，并且面對(duì)故障工況可以進(jìn)行自我診斷及修復(fù)工作。

第二，資源配置便捷化。信息技術(shù)和制造技術(shù)的深度融合以及5G技術(shù)的飛速發(fā)展和普及使用使智能制造具備了更好的開放性和共享性，產(chǎn)業(yè)鏈的中的研發(fā)、制造、物流等環(huán)節(jié)可以在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)信息共享和資源整合，原料及部件可以隨時(shí)隨地以更快更優(yōu)的方式配置到生產(chǎn)過程中所需要的地方。

第三，產(chǎn)品設(shè)計(jì)個(gè)性化。智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)可以通過傳感、控制、儲(chǔ)存等技術(shù)對(duì)產(chǎn)品的運(yùn)行情況進(jìn)行自我監(jiān)測(cè)，通過控制數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)運(yùn)行問題并自動(dòng)向用戶反饋，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的控制管理。同時(shí)，可以通過在線方式使用戶參與到生產(chǎn)制造全過程，將制造生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)橄榷ㄖ坪箐N售，滿足消費(fèi)者的個(gè)性化需求，避免產(chǎn)能過剩。

二、工業(yè)大數(shù)據(jù)對(duì)智能制造的驅(qū)動(dòng)作用

（一）工業(yè)大數(shù)據(jù)的概念

工業(yè)大數(shù)據(jù)是指信息化技術(shù)在工業(yè)制造應(yīng)用過程中產(chǎn)生的由各類傳感器采集的海量數(shù)據(jù)，是為決策問題服務(wù)的大數(shù)據(jù)集、大數(shù)據(jù)技術(shù)和大數(shù)據(jù)應(yīng)用的總稱。工業(yè)大數(shù)據(jù)除了有著大數(shù)據(jù)普遍的容量大、種類多、速度快的特征外[3]，因受到制造業(yè)的時(shí)序性、關(guān)聯(lián)性、流程性、專業(yè)性的影響，還展現(xiàn)出多模態(tài)、高通量、強(qiáng)關(guān)聯(lián)的特征。

（二）工業(yè)大數(shù)據(jù)對(duì)智能制造的作用方式

智能制造過程中會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，在采集、儲(chǔ)存的基礎(chǔ)上，工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)通過數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)科學(xué)分析，可以深度挖掘其中所含的隱性知識(shí)并進(jìn)行加以建模與管理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)加以數(shù)據(jù)到信息、到知識(shí)、到?jīng)Q策的轉(zhuǎn)化，使智能制造過程更加高效、便捷。工業(yè)大數(shù)據(jù)對(duì)智能制造的作用方式主要有以下四個(gè)方面。

第一，創(chuàng)新研發(fā)設(shè)計(jì)。用戶層面上，工業(yè)大數(shù)據(jù)可以幫助收集用戶動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，挖掘和分析用戶的內(nèi)在需求，幫助用戶參與產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程，實(shí)現(xiàn)定制化、個(gè)性化設(shè)計(jì)；企業(yè)層面上，可以通過數(shù)字化圖紙、標(biāo)準(zhǔn)零部件庫(kù)等數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)方式提升智能制造產(chǎn)業(yè)鏈的資源統(tǒng)籌管理和協(xié)同設(shè)計(jì)能力，進(jìn)而更加的有效的進(jìn)行研發(fā)流程的重組和研發(fā)效率的提升，并更加充分地利用社會(huì)化創(chuàng)新和資金資源能力。

第二，改進(jìn)生產(chǎn)流程。智能制造體系的核心在于數(shù)據(jù)和模型的利用，其生產(chǎn)過程可以通過整合集聚傳感器探測(cè)得到的數(shù)據(jù)對(duì)生產(chǎn)流程分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障或瓶在，并可通過模擬仿真技術(shù)優(yōu)化改進(jìn)生產(chǎn)流程，達(dá)到提質(zhì)增產(chǎn)、節(jié)能降耗的目的。在工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)的支撐下，智能制造生產(chǎn)流程將最大程度的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、個(gè)性化，并通過不斷的自我優(yōu)化持續(xù)提升精準(zhǔn)制造、高端制造、敏捷制造的能力，加速推進(jìn)現(xiàn)代化生產(chǎn)體系的建立[4]。

第三，優(yōu)化管理體系。在電子標(biāo)識(shí)、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的支撐下，工業(yè)企業(yè)獲取產(chǎn)品供應(yīng)鏈的大數(shù)據(jù)更加快速、便捷，且經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，可以形成更優(yōu)的決策實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈效率的大幅提升和成本的大幅下降。同時(shí)，工業(yè)大數(shù)據(jù)還可以幫助企業(yè)整合經(jīng)營(yíng)管理全流程的數(shù)據(jù)資源，在對(duì)生產(chǎn)、財(cái)務(wù)、管理、采購(gòu)數(shù)據(jù)挖掘分析的基礎(chǔ)上，找準(zhǔn)生產(chǎn)要素最佳投入比例，提升管理決策的科學(xué)性和運(yùn)營(yíng)一體化能力。

第四，擴(kuò)展商業(yè)空間。企業(yè)可以憑借傳感器技術(shù)實(shí)施監(jiān)測(cè)產(chǎn)品全生命周期的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并可借助數(shù)據(jù)平臺(tái)獲取銷售數(shù)據(jù)及客戶數(shù)據(jù)等。以此為基礎(chǔ)，憑借工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)手段，企業(yè)可以在深度挖掘、建模的基礎(chǔ)上進(jìn)行產(chǎn)品狀態(tài)的分析、預(yù)測(cè)等工作，進(jìn)而可以在故障診斷、運(yùn)行維護(hù)、質(zhì)量監(jiān)控等方面延展增值業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)便捷化、在線化、個(gè)性化的產(chǎn)品服務(wù)，將產(chǎn)品的商業(yè)價(jià)值空間向“制造+服務(wù)”進(jìn)行轉(zhuǎn)變。

三、智能制造與工業(yè)大數(shù)據(jù)結(jié)合發(fā)展的對(duì)策

隨著智能制造的更新?lián)Q代、快速發(fā)展，工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)必將成為未來提升智能制造生產(chǎn)力、創(chuàng)新力、競(jìng)爭(zhēng)力的重要關(guān)鍵。但目前我國(guó)絕大多數(shù)智能制造產(chǎn)業(yè)與工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)的融合還較為淺顯，尤其是工業(yè)過程的高度復(fù)雜性使工業(yè)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用面臨很多困難。對(duì)此，本文就工業(yè)大數(shù)據(jù)背景下的智能制造發(fā)展對(duì)策提出以下建議。

第一，重視創(chuàng)新突破。技術(shù)的創(chuàng)新及應(yīng)用是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根本所在，對(duì)于智能制造而言更是如此。目前，工業(yè)大數(shù)據(jù)的技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用還明顯滯后于消費(fèi)大數(shù)據(jù)，需要進(jìn)一步發(fā)揮政府—企業(yè)—高校研究院所等各個(gè)主體單元的協(xié)作創(chuàng)新作用，加大技術(shù)研發(fā)資金投入力度，重點(diǎn)支持面向智能制造生產(chǎn)過程的工業(yè)大數(shù)據(jù)挖掘、集成、存儲(chǔ)、處理以及分析等核心關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)突破，共同扶持智能制造技術(shù)研發(fā)、設(shè)備試驗(yàn)以及新技術(shù)和新設(shè)備的成果轉(zhuǎn)化。

第二，推動(dòng)實(shí)踐應(yīng)用。目前，我國(guó)智能制造產(chǎn)業(yè)在戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)方面取得了較為突破性的發(fā)展，也是大數(shù)據(jù)技術(shù)與智能化技術(shù)融合應(yīng)用的主陣地。但長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，智能制造轉(zhuǎn)向傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，也必將覆蓋中小企業(yè)等基礎(chǔ)單元，這些領(lǐng)域都需要前瞻布局，及時(shí)跟進(jìn)大數(shù)據(jù)技術(shù)與智能化技術(shù)的融合發(fā)展及實(shí)踐應(yīng)用，不斷提升生產(chǎn)與管理的智能化、數(shù)字化水平。國(guó)家層面也應(yīng)制定相關(guān)政策和幫扶措施，并通過試點(diǎn)示范項(xiàng)目，以點(diǎn)帶面地企業(yè)推廣應(yīng)用智能化管理系統(tǒng)和工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)，推動(dòng)制造業(yè)向智能化、數(shù)字化發(fā)展

第三，強(qiáng)化人才培養(yǎng)。技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用離不開多元復(fù)合型的人才支撐，人工智能、大數(shù)據(jù)等新一代技術(shù)更要能下沉到人才培養(yǎng)中。目前，智能制造領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)人才市場(chǎng)需求十分巨大，供給嚴(yán)重不足，主要問題在于該領(lǐng)域人才既要掌握大數(shù)據(jù)相關(guān)知識(shí)，也要熟悉生產(chǎn)制造相關(guān)的專業(yè)知識(shí)。因此，要推進(jìn)工業(yè)大數(shù)據(jù)在智能制造當(dāng)中的深度應(yīng)用，就必須在人才培養(yǎng)方面下功夫，努力培養(yǎng)懂技術(shù)、懂經(jīng)營(yíng)、懂管理、有創(chuàng)新能力的復(fù)合型高級(jí)專業(yè)人才及復(fù)合型高級(jí)管理人才，這樣才能更好地服務(wù)于現(xiàn)代化的智能制造產(chǎn)業(yè)。

智能制造是制造業(yè)未來的發(fā)展趨勢(shì)，并將繼續(xù)向智能化、綠色化、高端化、鏈條化方向發(fā)展。工業(yè)大數(shù)據(jù)是助力實(shí)現(xiàn)智能制造的重要戰(zhàn)略資源，未來將成為提升智能制造生產(chǎn)力、競(jìng)爭(zhēng)力、驅(qū)動(dòng)力、創(chuàng)新力關(guān)鍵。因此，大力發(fā)展工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)，深度挖掘生產(chǎn)過程當(dāng)中的大數(shù)據(jù)價(jià)值，促進(jìn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)將是中智能制造領(lǐng)域下一階段的重要任務(wù)與課題。