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智造講堂：智能制造與裝備發(fā)展路徑
發(fā)布時間：2023-06-12 11:06:07
智能制造云和工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)是新一代智能制造系統(tǒng)的重要支撐。“網(wǎng)”和“云”帶動制造業(yè)從數(shù)字化向網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展，重點(diǎn)是“智聯(lián)網(wǎng)”、“云平臺”和“網(wǎng)絡(luò)安全”三個方面。系統(tǒng)集成將智能制造各功能系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)集成為新一代智能制造系統(tǒng)。
1.國內(nèi)外智能制造與裝備發(fā)展戰(zhàn)略
20世紀(jì)80年代，工業(yè)發(fā)達(dá)國家已開始對智能制造進(jìn)行研究，并逐步提出智能制造系統(tǒng)和相關(guān)智能技術(shù)。進(jìn)入21世紀(jì)，人工智能和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的迅速發(fā)展，使實(shí)現(xiàn)智能制造的條件逐漸成熟。在國際金融危機(jī)之后，虛擬經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)泡沫，制造業(yè)強(qiáng)國開始將重心轉(zhuǎn)回實(shí)體制造，世界各國紛紛頒布了一系列發(fā)展智能制造的國家戰(zhàn)略，期望以發(fā)展制造業(yè)刺激國內(nèi)經(jīng)濟(jì)增長，鞏固大國地位。
2014年國務(wù)院印發(fā)《中國制造 2025》，圍繞實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國的戰(zhàn)略目標(biāo)，《中國制造 2025 》明確了 9 項(xiàng)戰(zhàn)略任務(wù)和重點(diǎn)，并制定了通過“三步走”實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國的戰(zhàn)略目標(biāo)：第一步，到 2025 年邁入制造強(qiáng)國行列；第二步，到 2035 年我國制造業(yè)整體達(dá)到世界制造強(qiáng)國陣營中等水平；第三步，到新中國成立100年時，我制造業(yè)大國地位更加鞏固，綜合實(shí)力進(jìn)入世界制造強(qiáng)國前列[8]。2011年以來，國家發(fā)布了一系列智能制造行業(yè)政策。（表2）
2）美國“再工業(yè)化”計(jì)劃
智能制造是一個大概念，是一個不斷演進(jìn)的大系統(tǒng)。智能制造是新一代信息技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)的深度融合，貫穿于產(chǎn)品、制造、服務(wù)全生命周期的各個環(huán)節(jié)及相應(yīng)系統(tǒng)的優(yōu)化集成，旨在實(shí)現(xiàn)制造的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，不斷提升企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量、效益、服務(wù)水平，推動制造業(yè)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新、綠色、協(xié)調(diào)、開放、共享式發(fā)展。
近年來，國家“新一代人工智能引領(lǐng)下的智能制造研究”課題組，在智能制造的演進(jìn)發(fā)展中，總結(jié)、歸納和提升出智能制造的三種基本范式，即 ：數(shù)字化制造——第一代智能制造，數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造——“互聯(lián)網(wǎng) + 制造”或第二代智能制造，數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造——新一代智能制造[20]。
數(shù)字化制造是智能制造的第一個基本范式，也可稱為第一代智能制造。數(shù)字化制造是在數(shù)字化技術(shù)和制造技術(shù)融合的背景下，通過對產(chǎn)品信息、工藝信息和資源信息進(jìn)行數(shù)字化描述、分析、決策和控制，快速生產(chǎn)出滿足用戶要求的產(chǎn)品。數(shù)字化制造的主要特征表現(xiàn)為：第一，在產(chǎn)品方面，數(shù)字技術(shù)在產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用，形成以數(shù)控機(jī)床等為代表的“數(shù)字一代”產(chǎn)品 ；第二，在制造方面，大量應(yīng)用數(shù)字化裝備、數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化建模與仿真，采用信息化管理 ；第三，集成和優(yōu)化運(yùn)行成為生產(chǎn)過程的突出特點(diǎn)。
數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造是智能制造的第二種基本范式，也可稱為“互聯(lián)網(wǎng) + 制造”，或第二代智能制造，可對應(yīng)于國際上推行的Smart Manufacturing。20 世紀(jì) 90 年代末以來，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐步成熟，中國“互聯(lián)網(wǎng) +”推動互聯(lián)網(wǎng)和制造業(yè)深度融合，人、流程、數(shù)據(jù)和事物等過去相互孤立的節(jié)點(diǎn)被網(wǎng)絡(luò)連接起來，通過企業(yè)內(nèi)、企業(yè)間的協(xié)同，通過各種社會資源的集成與優(yōu)化，“互聯(lián)網(wǎng) + 制造”重塑制造業(yè)的價值鏈，推動制造業(yè)從數(shù)字化制造發(fā)展到數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造階段。“互聯(lián)網(wǎng) + 制造”主要特征為 : 第一，在產(chǎn)品方面，在數(shù)字技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到普遍應(yīng)用，成為網(wǎng)絡(luò)連接的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)、研發(fā)等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)協(xié)同與共享。第二，在制造方面，在實(shí)現(xiàn)廠內(nèi)集成基礎(chǔ)上，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)制造的供應(yīng)鏈、價值鏈集成和端到端集成，制造系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流、信息流實(shí)現(xiàn)連通。第三，在服務(wù)方面，設(shè)計(jì)、制造、物流、銷售與維護(hù)等產(chǎn)品全生命周期以及用戶、企業(yè)等主體通過網(wǎng)絡(luò)平臺實(shí)現(xiàn)聯(lián)接和交互，制造模式從以產(chǎn)品為中心走向以用戶為中心。
中國工業(yè)界緊緊抓住互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的戰(zhàn)略機(jī)遇，大力推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng) + 制造”，制造業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)龍頭企業(yè)紛紛布局，將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新技術(shù)應(yīng)用于制造領(lǐng)域。一方面，一批數(shù)字化制造基礎(chǔ)較好的企業(yè)成功實(shí)現(xiàn)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化升級，成為了數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造示范；另一方面，大量還未完成數(shù)字化制造的企業(yè)，則采用并行推進(jìn)數(shù)字化制造和“互聯(lián)網(wǎng) + 制造”的技術(shù)路線，通過“以高打低、融合發(fā)展”，完成了數(shù)字化制造的“補(bǔ)課”，同時跨越到“互聯(lián)網(wǎng) + 制造”階段，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)的優(yōu)化升級。
數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造是智能制造的第三種基本范式，也可稱為新一代智能制造， 可對應(yīng)于國際上推行的 Intelligent Manufacturing。近年來，在互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)快速發(fā)展形成群體性突破的推動下，以大數(shù)據(jù)智能、跨媒體智能、人機(jī)混合增強(qiáng)智能、群體智能等為代表的新一代人工智能技術(shù)加速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了戰(zhàn)略性突破。新一代人工智能技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)深度融合，形成新一代智能制造——數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造。新一代人工智能的本質(zhì)特征是具備了學(xué)習(xí)的能力，具備了生成知識和更好地運(yùn)用知識的能力，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。
新一代智能制造為制造業(yè)的設(shè)計(jì)、制造、服務(wù)等各環(huán)節(jié)及其集成帶來根本性變革，新技術(shù)、新產(chǎn)品、新業(yè)態(tài)、新模式將層出不窮，深刻影響和改變社會的產(chǎn)品形態(tài)、生產(chǎn)方式、服務(wù)模式，乃至人類的生活方式和思維模式，極大地推動社會生產(chǎn)力的發(fā)展。新一代智能制造將給制造業(yè)帶來革命性的變化，將成為制造業(yè)未來發(fā)展的核心驅(qū)動力。
3.新一代智能制造裝備與制造系統(tǒng)
智能產(chǎn)品和裝備是新一代智能制造系統(tǒng)的主體。智能產(chǎn)品是智能制造和服務(wù)的價值載體，智能制造裝備是智能制造的技術(shù)前提和物質(zhì)基礎(chǔ)。新一代智能制造將給產(chǎn)品與制造裝備帶來無限的創(chuàng)新空間，使產(chǎn)品與制造裝備產(chǎn)生革命性變化。
智能制造云和工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)是新一代智能制造系統(tǒng)的重要支撐。“網(wǎng)”和“云”帶動制造業(yè)從數(shù)字化向網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展，重點(diǎn)是“智聯(lián)網(wǎng)”、“云平臺”和“網(wǎng)絡(luò)安全”三個方面。系統(tǒng)集成將智能制造各功能系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)集成為新一代智能制造系統(tǒng)。系統(tǒng)集成是新一代智能制造最基本的特征和優(yōu)勢，新一代智能制造內(nèi)部和外部均呈現(xiàn)系統(tǒng)“大集成”，具有集中與分布、統(tǒng)籌與精準(zhǔn)、包容與共享的特性。
來源：智能裝備觀察
