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智能制造工程驱动工业发展创新新模式

木马童年 2019-5-17 12:05 5 0


   工业改变了人类的世界,那谁又将改变现有的工业体系呢?今天的社会发展非常迅猛,这正是工业创造所带给人类的财富和价值。在国防民用领域,工业也实践着科学技术的突飞猛进,制造出大量的国防民用装备和 ...

  工业改变了人类的世界,那谁又将改变现有的工业体系呢?今天的社会发展非常迅猛,这正是工业创造所带给人类的财富和价值。在国防民用领域,工业也实践着科学技术的突飞猛进,制造出大量的国防民用装备和产品。同时,现代工业也给人类社会带来了的诸多困惑和迷茫。能源、生态、金融、经济危机都在警示和告诫着人类,经历了三次工业革命所建立起来的现代工业体系迫切需要新的变革。
  传统工业走向智能时代
  金融危机以后,美国提出了再工业化,以期重塑美国制造业体系,夺回制造业竞争力;德国也在思考如何能保持强大的工业优势,继续引领世界工业的方向;我国历经30多年的改革开放,已然成为世界大国、制造大国、网络大国,但是我们还要走向世界强国。
  互联网时代的工业变革成为新时代的变革之路。在这个思路下,工业互联网成为美国在推动工业发展方面非常明确的战略走向;德国从工业转型升级角度提出工业4.0,把网络创造的数字空间和工业创造的物理空间高度融合,形成虚拟衔接,进一步在工业改造升级、迈上新工业台阶上发力;在错过三次工业变革的热潮后,我国在互联网工业变革中终于走在了时代的前沿,《中国制造2025》战略目标聚焦在进入制造强国行列。不管是美国工业互联网、德国工业4.0,还是我国的两化融合,都从不同的角度预示着,工业正朝着以新一代信息技术和工业深度融合的战略道路上发展。

智能制造工程驱动工业发展创新新模式


  新一代信息技术,不管是云计算物联网、移动互联网技术,还是大数据、智能化技术,都为我们提供了庞大的数据和智慧的空间与网络。工业革命用机器建立了现代工业体系,在信息化的时代,我们建立了数据知识强大的平台。现在的工业变革,实际上是用信息技术所创造的互联网 、数字空间、网络空间,特别是由数字知识网络构建起的庞大空间、平台、手段来武装工业,使得工业不仅用机器代替了人的体力,而且正在用网络替代人的脑力,释放人的智慧,让人不断站在更高的台阶上对工业进行开放的变革。
  在这轮工业变革中,智慧的流动不可忽视。当年,蒸汽机使人类进入大规模生产,现在,网络又使得我们进入了知识大规模生产。从这个角度来讲,云计算提供的智慧资源无所不在,就像水电一样随时可用。物联网使得人类的知识既可以在人和人之间流动,在物和物之间同样也可以产生智慧和知识,推动人和物之间高度的智慧流动。正如数字化大师尼葛洛·庞帝所说:“人们经常把物联网与下一代手机联系起来,但大部分认为自己已经融入物联网时代的人,其实对物联网存在很大的误解。”这个误解就是,物联网就是诸如利用手机与门或烤箱的连接,遥控开门,或者开启、关闭烤箱。他认为,“真正的入门玩家应该是利用物联网实现智力的流通。”大数据的出现成了用知识和数据来产生价值最重要的资源,移动互联使得知识和智慧在时间和空间上得到了高度的流动、高度的自由。
  智能制造工程体系及发展
  信息技术以其庞大的渗透力、变革力所带来的知识和智慧处理能力,使得各行各业都处在变革中。现在,在网络所创造的庞大智能基础上,制造业正在进行全方位的变革、推进、调整和创新。
  对工业4.0,我的理解是,利用全新的网络智慧技术对工业进行全方位的改造,打造新工业体系的蓝图。智慧体、智慧工业的发展目标,是如何把网络空间、知识和智慧处理机器与工业产品装备生产线和企业全方位融合,形成CPS信息物理融合。通过这样的网络空间和工业物理空间高度的融合,引领工业向智能的生产、智能的工厂、物流以及服务方向发展。
  实现高度的工业智能化、智慧化,必须实现纵向、横向和端到端的互联,要把工业生产各个要素有机地衔接和结合。工业4.0既是以庞大信息网络支撑现代技术体系,也是以庞大的工业体系实现变革。《中国制造2025》已明确把推动智能制造作为我国工业的主攻方向和落脚点,把智能制造工程作为新时代工业转型升级重大专项工程并给予推动,这必将推动我国走向世界工业的前沿。
  《中国制造2025》主要目标是推动制造业的数字化、网络化和智能化。智能制造是系统化的工程体系,不是一个工厂智能化就代表了制造业智能化。系统化的工程体系应从基础层面上进行部署,是对整个工业体系进行全方位改造提升和创新发展的过程。现在的工业体系有四个层面:一是企业层面,或者企业间合作层面;二是工厂生产层面;三是生产线和装备层面;四是基础支撑层面。智能制造是从这四个层面进行企业、工厂、装备、技术的全方位改造。不管是纵向、横向产品全生命和使用服务周期,还是端到端系统化的工程体系,都是对工业体系和工业能力全方位改造的过程。
  “十三五”规划推进智能制造重大工程实际上明确了六大重点目标和任务,即:网络协同制造;智能车间/工厂;智能机器人;高端成套装备;3D打印;智能制造基础保障。这些目标和任务既在网络层面上、企业层面上进行智能化改造,也在工厂和车间生产线层面推进,还要在关键装备上能够取得突破,掌握核心技术能力和竞争力。
  智能制造六大主攻方向和任务中,网络层面的协同制造是指网络层面上企业间研发体系的创新,或者通过众筹、众包等通过网络汇集全球的研发体系,实现大众创业万众创新。基于网络,也可以看到制造生产运营管理,以及供应链全方位的运营。实际上,构建未来网络的大平台,要么需要拥有平台,要么会被平台所拥有。未来的制造,在企业间一定是基于网络进行协同的制造、管理以及运营,网络协同制造是未来制造业更大的发展体系和平台。
  智能工厂是最主要的。智能制造就是要通过智能工厂进行提质增效。不管是从底层设备的物联还是生产智能化调度,还是与用户按订单智能地执行生产、按需生产,智能工厂都是网络制造中最关键的制造节点和生产管理节点。
  智能机器人是智能制造的核心装备。未来在生产线上,通过网络互联,智能机器人会代替人的体力作用,通过网络智能调度实现生产,包括高端成套装备、3D打印信息装备。特别是3D打印装备,作为研究专用材料、工艺规律与控制、分析检测与质量控制、多材料复合制造等技术的核心应用领域,其数字化、网络化实现个性定制,将为实现全新的智能制造体系发挥重大作用。在3D打印领域,我们要在新一轮制造业的发展中占据核心前沿制高点。为此,我们要拥有自己独特的核心竞争力,必须打造自主可控的装备体系来实现制造能力。
  实现《中国制造2025》的战略目标,智能制造的技术保障是必须的。传感器件、工业软件、互联互通的标准等,都是新时代新智能制造工业体系所必须拥有的新保障。我们在行动工信部已经提出了新四基,目的也是既要保持传统工业基础的增强,又要发展网络时代新的工业技术,从而实现跨越。
  工业创新发展六大途径
  工业创新发展的轮廓会通过工业发展的新模式、新面貌和新体系展现出来,主要包括六大途径:
  产品智能化。智能制造,首先要实现对未来工业产品的不断创新和开发,进而制造出智能化的产品。新一轮信息技术革命为产品创新提供了更大的空间,几乎所有的产品都在走向智能化。在智能化网络互联的水平上,互联的智能产品将为社会提供更好的服务,为人类生活提供更好的服务。
  制造过程智能化。制造过程的转型和创新发展,使得制造过程不管是研发设计还是生产制造和运营,都会走到智能工厂发展的体系中来,智能工厂是未来发展的制高点。目前工信部在积极推动智能工厂示范试点,科技部也把智能工厂核心技术作为关键的要素向前推动,希望我们能够在新的一轮工业革命进程中掌握关键技术并且进行应用体系推广,在新一代工业体系的生产线、工厂、企业中建立起自己的核心竞争力。
  制造走向服务化。传统的工业体系主要关注产品的生产,互联网时代不只关注产品的生产,更要关注产品的使用和服务。通过网络实现对产品使用服务全生命周期的支撑、远程健康管理、诊断运营服务,为制造业带来全新运营方式。国内很多的企业,包括海尔,都在走向产品全生命周期服务。
  制造个性化。基于网络支持,制造业必然走向个性化,传统的以生产为中心的模式必然造成产品过剩。互联网时代的智能生产是需要什么就生产什么,用户的需求和生产紧密融合,通过网络融合,既实现个性化定制,又实现大规模生产。智能制造为智慧的生产方式提供了最有利的支持手段。通过网上的订单、网络的智能分析和分解,变成网络协同化制造的单元、制造的分类,从而在全球范围内进行资源的组织和配置,实现即时定制又具规模的生产,从而实现从生产向服务、由用户直接驱动的制造方式和用户体验转变。
  制造分散化。制造未来的发展是走向分散化。未来的生产不是传统的大规模集中式,在物理空间把最优资源汇聚到一个地方,而是通过网络空间把最优的资源汇集、使用,制造的方式也会发生这样的转变。互联网平台汇集企业生产要素和资源,推动各产业链环节形成分散化的组织形态。
  制造资源云化。这是制造业发展到网络云制造、工业云发展的高级阶段,通过网络汇集所有的制造资源,让这些制造资源在全球范围内发挥最大、最有效的作用,从而使得更加有效地利用制造资源成为可能。提升我国制造业的核心竞争力,把制造资源利用效率最大化,制造资源云化是最智慧的形式。
  当前工业创新发展途径中,以上六个途径是最主要的。通过这六个主流途径,中国制造企业当自强,不断创新、不断进步,为实现我国制造强国梦而努力奋斗。

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