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智能制造空间

2018/6/14    来源:战略前沿技术    作者:王天然      
关键字:智能制造  智能制造空间  
文章详细阐述了在制造系统结构、设计与制造技术、人机关系方面正在发生的巨大变革,并且指出以“分散与集中相统一的制造系统、虚实结合的设计与制造手段、人机共融的生产方式”为特征的智能制造空间将快速形成,重塑需求牵引和技术驱动下的智能制造发展模式和技术体系。

    在基于泛在信息的智能制造时代,信息技术的大量涌现,以从未有过的能力,不断满足市场对制造业变革的技术需求,极大地冲击和促进制造业从传统模式向未曾有过的模式转变,使其逐步进入新的、不断发展的信息环境与制造模式之中,这种新的信息环境与制造模式组成了智能制造空间,它的发展与变化将影响智能制造的发展。文章详细阐述了在制造系统结构、设计与制造技术、人机关系方面正在发生的巨大变革,并且指出以“分散与集中相统一的制造系统、虚实结合的设计与制造手段、人机共融的生产方式”为特征的智能制造空间将快速形成,重塑需求牵引和技术驱动下的智能制造发展模式和技术体系。

一、引言

    当前,全球正爆发新一轮科技和产业革命,特别是在制造业,2008年的经济危机以后,过去的“夕阳产业”重新受到重视。世界各国争相调整战略、顺应时代变革,对先进制造业进行前瞻布局。同时,经济的发展、社会的进步,使得人们已不仅仅满足产品的可用,还要求个性化、高质量、不断翻新等.在这种需求牵引下,制造业的核心任务已经从传统的扩大规模向如何满足用户的个性化需求、如何为用户提供全流程个性化体验、如何为用户提供更好的服务方向转变。相应地,对制造企业来说,面临着缩短交货期、提高产品质量、降低成本和改进服务的压力,需要对不断变化的市场做出快速反应。在多样化市场需求牵引的同时,以物联网、传感网、工业无线、3D打印、机器人等为代表的智能设备与技术,以及人工智能、云计算和大数据等信息技术的大量涌现,使得信息驱动下先进的制造技术成为释放未来制造业竞争力的关键。自此,制造业进入了基于泛在信息的智能制造时代。信息爆炸的压力、技术的快速进步、新产品的快速研制、可持续发展的要求、全球性技术支持和售后服务、市场和劳务竞争的全球化等,不仅给制造业带来前所未有的技术挑战,而且与此相适应的商业模式和制造系统也将随之发生巨大变革。新科技和新经济呼唤诞生更先进的新一代制造模式,这也是全球制造业竞争的下一个战略高地。信息技术将扮演着极其重要的角色。信息技术进入制造业是源于制造业需求,同时也推动了制造业的发展。信息技术并不是简单地被应用,而是衍生出了物联网、务(服务)联网、工业无线、工业互联网、互联制造等一系列新概念和新技术,并促成了一系列智能化设备研制和应用。泛在信息条件下,制造业在需求牵引和信息技术驱动下将快速形成先进制造领域的信息环境与相应的模式,也就是智能制造空间。

二、智能制造空间的特征分析

    随着信息技术与制造技术的不断深度融合,制造业将在制造系统、设计与制造手段、人机关系三个方面产生巨大变革,形成以“分散与集中相统一的制造系统、虚实结合的设计与制造手段、人机共融的生产方式”为3大鲜明特征的智能制造空间,并以此推进在生产组织方式、资源聚集模式、产品设计手段、人机融合关系方面的新一代智能制造的发展。

    1.制造系统的构成变革

    历史上,从手工制造到大规模生产的发展实现了大众化产品的转变,而目前大规模生产正在向市场和客户驱动的个性化定制方向进行转变,并且将基于更高生产效率、更高的技术层次实现用户的个性化需求。

生产模式的历程

生产模式的历程

    在满足个性化需求的过程中,制造企业正在向设计和服务端延伸。服务的内容已不仅仅是传统的售后、维修服务,生产链中所包括的产品设计、加工制造等任何一部分都可以独立出来,成为为其它企业服务的内容。

服务型制造

服务型制造

    然而,分布式制造在管理上的难度是可想而知的。只有在网络的支持下,才使得它在经济上、实现技术上和时间效率上能够实际可行。网络技术及网络协同制造技术和不断涌现的其它信息技术,支持和驱动着生产方式的发展。

    大规模个性化定制生产和服务型制造的发展趋势,使得制造模式由目前的集中式向分布式方向发展。生产链条将由更专业的单元进行灵活组织,形成分布式制造模式,这种模式的本质是企业为追求利益最大化,其技术实现有赖于信息技术,特别是网络技术的发展。但是选择集中式制造模式还是分布式制造模式,要依据效益原则,不是所有制造业都将走向大规模个性化定制生产和服务型制造。相反地,大批量标准化制造仍将是高效率的生产方式。而一部分制造企业将在云计算、大数据、3D打印、机器人等新一代信息技术的驱动和支持下,获得更强的分布式制造能力。因此,制造系统的变革将是一个循序渐进、逐步发展的过程,未来也必将形成集中式制造与分布式制造共存条件下的新一代制造系统,从而满足标准化制造、个性化定制和服务型制造等多维度制造的需求。

责任编辑:程玥
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