智能制造内涵是什么?
智能制造 是以网络互连和最新的制造形式为支撑的,以智能工厂为载体。它具有信息深度的自我感知,智能优化自我决策和精准控制自我执行的功能。(1)结构层级
一般分为系统层,控制层,执行层,设备层。在系统层上,智能制造 系统是由多个子系统高度集成而成,是一个有机的整体,相辅相成,数据互通互联,共同来实现智能化目标。
(2)智能制造技术
智能制造 技术主要由AI技术、物联网技术、工业机器人、大数据、云计算等新技术耦合而成,承担采集信息、传递信息,数据分析、智能决策的任务。
(3)系统构成
智能制造 系统由智能制造技术、智能系统组成,智能制造技术是基础。整个系统人机一体化,贯穿生产全过程。并且,涵盖智造全领域,从横向到纵向、低端到高端的高度集成。
(4)智造目标
智能制造 能够实现互联互通,人机一体化;整合资源,快速响应市场需求;实现智能化、可视化、全自动化生;提取有效,为顶层决策提供依据;降低生产成本、提高生产效率,提升产品质量、缩短产品周期。
智能制造的内涵、技术路径
来源:现代工业经济和信息化 作者:魏诚
引言
互联网技术在我国制造业的应用推进了传统的制造业向数字制造升级发展,特别是依托复杂的精密算法实现了装备制造的高、精、尖化发展。基于数字计算和通信技术的应用,强化了制造工厂的车间与企业信息集成,推进了全局制造业的数字集成,大大提升了制造业的生产效率。
但是这些技术的应用尚不能够实现整个企业乃至整个制造系统的全局性效率提升,单一的制造需要智能制造技术的应用来推进制造工厂的全局数据共享。依托机器的自动化与人工智能结合,推进车间工厂的全局优化与效率提升,实现制造安全和环境可持续性将是“中国制造 2025”的重要战略目标。
1 智能制造的内涵
智能制造将智能技术充分应用到生产制造的全流程之中,从而提高生产效率,降低生产风险,加强生产的持续性。从产品生产生命周期来看,智能制造将信息感知技术、自主学习技术、智能决策技术和自动化工作技术等应用到设计、加工、装配、存储和搬运等各个活动之中,强化制造生产设备的智能化决策与生产过程的自动化。
从产品的生产周期来看,在智能工厂中,智能制造通常包括三个部分:智能设计、智能加工与智能装配。通过三个环节的智能化技术应用,实现产品的智能化、生产加工的智能化与生产设备的智能化。在这三个生产制造环节中,始终贯穿的技术核心主要是知识库与知识工程,动态传感与定位,智能学习与决策。基于此对制造工厂的改造可实现智能制造的系统化,使其具备智能感知、智能决策、智能学习、智能诊断和智能优化等功能,这些功能是实现智能制造系统自动化和柔性化的基础。
2 智能制造的关键技术
智能制造从本质上来看,是智能技术与制造技术的深度融合。从发展脉络上看,传统制造基于互联网信息技术、物联网技术等实现数字化,而这些技术的进一步发展便是智能技术。传统的制造技术在智能技术的引导下,向更加成熟和更加高效的方向进步,再基于智能制造关键技术赋能,实现制造工厂的智能化。而这一过程是由点到链、再到面,而后向工厂智能制造系统的立体化方向进步。因此,智能制造关键技术构成,将是一个层次递进发展的关系,如下图 1 所示:
3 智能制造实现的技术路径分析
互联网技术与物联网技术在制造业的广泛应用虽然很大程度上提升了我国数字制造水平,制造工厂也基本上实现了数字化管理。但是目前我国整体制造行业发展还未跟进工业 4.0 的脚步,工厂生产自动化水平较低。因此,实现制造工厂的智能化发展还需较长时间的努力。基于当前我国工厂制造技术的现状,未来智能制造的技术路径主要表现在以下几个方面:
1)传统制造工厂—数字工厂—智能工厂。这一路径的实现主要是当前很多尚未实现数字化制作的制造业,较为常见的是轻工加工等科技水平较低的传统制造业。充分应用互联网与物联网技术提升生产制造中设计、加工与装配的信息化管理能力,增强自动化生产设备应用,逐步实现工厂的数字化。然后借助大数据、云计算进行智能管理和决策,实现智能制造。
2)数字制造与智能制造协同发展。数字制造技术与智能技术存在很多的共同之处,制造工厂在借助数字制造技术推进生产的信息化与数字化同时,借助动态传感、定位、知识存储与共享以及智能决策技术提高工厂的智能化水平。这一实现路径需要具备良好的技术能力与资金投入,因此适合数控机床等高精密的高科技设备制造企业。
3)“点—链—面”的数字化向智能化转变。“点—链—面”的技术实现路径强调数字化到智能化过程基于某单一的技术、工艺和工序展开。首先从产品的流程中,逐步地应用数字化技术,实现数字化生产后强化智能技术的运用,从单个工作单元实现智能制造。然后逐步推进各个流程工作单元的智能化,形成流程的“链式”智能再到整个产品生产周期的智能化。这种技术实现路径强调工作单元化,因此适合分布式协同制造的大型设备或者产品,如商用飞机等的智能化系统构造。
不论何种技术路径,从传统制造技术到数字化生产再到智能化的整个过程,智能制造的实现都需要经由产品设计、加工到装配的智能化实现过程。从设备与工具应用上看,这一智能化过程可以理解为智能化设备应用—自动化生产线—生产管理的智能化—人工脑力劳动替代。
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