智能制造及其发展生态

2020-06-16 11:00:12
思享新时代
张相木
文章摘要: 在大数据、物联网条件下,智能制造不再局限于生产过程,而是扩展到企业的全部活动,在这种情况下,智能制造的概念需要重新来定义。

智能制造是新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力,是工业发展国家重振制造业的主要着力点,美国、德国、日本、英国、法国都在抓紧谋篇布局,相继出台了新战略、新政策,其根本目的就是在新一轮科技革命和产业变革当中抢占先机、先发制人,争夺国际竞争的主导权和话语权。虽然各国表述和突出的政策各不相同,但是本质上都指向同一个核心议题,就是智能制造。

智能制造源于人工智能的研究与应用,其概念最早由美国人赖特·伯恩于1988年提出。传统意义上的智能制造只限于生产过程,只是个体制造单元的智能化,限于当时的技术条件,没有网络互联,也没有数据流动,所以仅是一堆智能体,智能制造在过去长达20多年的时间里没有发展起来。随着新一代信息技术的发展以及其在制造领域的不断渗透,智能制造被赋予了新的内涵,进入一个崭新的发展阶段。

在大数据、物联网条件下,智能制造不再局限于生产过程,而是扩展到企业的全部活动,在这种情况下,智能制造的概念需要重新来定义。

2014年美国能源部给智能制造下定义,称智能制造是先进传感仪器监测、控制和过程优化的技术和实践组合,他们将信息、通信技术和制造环境融合在一起,实现工厂生产率、成本的实施管理,需要实现的目标是装备的智能化、生产的自动化、信息流和物质流合一、价值链同步。

智能制造是基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合,贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节,具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式,这是2016年中国工信部给智能制造下的定义。

这样的定义还有很多,有20多种对智能制造的定义,但是到目前为止还没有一个国际公认的定义。对于一个新生事物,人们在一开始不可能有多么深刻的认识,也不可能精准地对它进行表述。

从广义上讲,智能制造是全价值链的两个IT的融合,一个是工业技术,一个是信息技术,过去这两个IT是平行发展的,现在我们要把它们结合在一起,也就是让两个IT深度融合,而且要贯穿价值链的各个环节,目标是通过数字基础设施的铺设最终形成虚实合一的生产系统。两个IT融合的广度和深度决定着智能制造发展的成绩和水平。

智能制造的内涵主要包括4个方面。第一,网络互联;第二,端到端数据流;第三,智能工厂;第四,关键环节的智能化。

连接是智能制造的支撑,连接的基础设施就是工业互联的网络,包括内部网络和外部网络两部分。内部网络连接工厂内部机器、制品、流程、人、控制系统、信息系统等网络,外部网络连接不同企业、订单、供应商、智能产品、用户、服务平台等网络,内部网络、外部网络还要相互连接。数据是智能制造的基础,在智能制造时代数据是主要的生产要素,“产品+数据”意味着更高的附加值。数据能够成为智能制造的基础,是针对产品全生命周期数字化来说的。

智能工厂是智能制造的载体,我们都知道工厂或者车间是劳动者、工业设备、生产技术以及原材料最终汇合的场所,生产要素的融合发生在工厂和车间,未来制造业的革命也将首先发生在工厂,这里的工厂指的是智能工厂。不仅要搭建先进的生产设施,同时还要构建高效的数字化基础设施,人、机器、产品之间实现互联互通,使工厂由黑箱走向透明,这是革命性的变化。智能工厂是实现智能制造的载体。

关键环节的智能化是智能制造的核心,主要包括以下几个方面。第一,产品的智能化;第二,装备的智能化;第三,生产过程的智能化;第四,管理智能化;第五,服务智能化。

我想特别强调的是智能制造的基石是精益生产,精益生产是一种能够快速响应客户需求变化、生产过程当中一切无用和多余的东西都被精简的生产体系和管理方式,它的核心思想是在需要的时候按需要的量生产所需的产品,终极目标是零库存、零缺陷、零浪费、零故障、零灾害,另外精益生产是数字化的根基,为生产提供各种量化的方法和工具,使工厂变成可量化、可视化、透明化的工厂。因此精益生产是推行智能制造必须经历的变革过程,不懂精益生产谈智能制造纯粹是忽悠。

智能制造不是某一领域的里程碑式技术突破,也不是简单的用信息技术改造传统制造业,而是新一代信息技术与先进制造技术融合引发的颠覆性创新突破,是生产组织方式和商业模式的创新与变革。

智能制造的本质特征主要表现为个体制造单元的自主性和系统整体的自组织能力。传统的智能制造只有前者,没有后者。智能制造是一种基于网络的现代制造模式,它不仅采用先进的制造技术和智能装备,而且将新一代信息技术渗透到工厂,在制造领域构建信息物理系统,从而彻底改变制造业生产组织方式。智能制造的宗旨是要实现优质、高效、低耗、清洁、灵活、定制化的生产。

因此智能制造的实质是制造,而非智能,智能只是实现智能制造的一种手段,没有强大的制造实体智能化只是空中楼阁。智能制造是一场源自企业由内到外的智能化革命,两个IT的深度融合是一个较长的过程,人工智能、工业互联网、并行工程、虚拟制造等多种势能技术的突破绝非易事,智能制造的发展不可能一蹴而就,而是一个循序渐进、持续改善的过程。要在制造全过程当中全部实现智能化,如果目前做不到,至少在遥远的将来也会实现。

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