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制造业智能制造发展趋势

2013/6/21    来源:e-works    作者:e-works  赵栋整理      
关键字:智能制造  智能设计  云制造  
2013年6月14日,由e-works主办的主题为“云时代的企业IT应用发展策略”的2013年中国智能制造云计算应用论坛在天津顺利闭幕。会议上,天津大学机械工程学院机械工程系、制造与信息管理研究所郭伟教授以智能制造发展及认识、智能制造重点领域与技术支撑体系、智能制造应用实践三块内容,介绍了中国制造业智能制造发展趋势。

天津大学机械工程学院机械工程系教授 郭伟   

天津大学机械工程学院机械工程系教授 郭伟

一、智能制造发展及认识

    1.智能化需求

    (1)智能化是科技创新的发展方向

    如今越来越多的信息随手可得,但为什么我们却感觉更加茫然和无知?这是一个信息检索和知识发现的问题,其背后的深刻含义是:信息化是基础,智能化是信息化发展的高级阶段。

    21世纪是生物科技的时代,随着基因、脑神经、认知等生命科学研究的逐步深入,智能科学正一步步揭开神秘的面纱,成为21世纪基础科学的推动力。

    在现代制造和信息技术领域,语言识别与理解、图像识别与处理、计算机视觉、机器人规划、多信息传感与控制、知识表达获取与处理、推理与决策、专家系统、智能优化控制等智能技术应用越来越广泛。

    比如先进的Google无人驾驶汽车,可实现自动驾驶模式下最高限速60公里/小时,停车标志提供语音提示,主控系统故障检测报警、陌生环境手动操作提示、路口路况自适应。其系统核心是车顶上的激光测距仪,该设备在高速旋转时向周围发射64束激光,激光碰到周围的物体并返回,便可计算出车体与周边物体的距离。计算机系统根据距离数据描绘出精细的3D地形图,与高分辨率地图结合,生成不同的数据模型供车载计算机系统使用。

 Google无人驾驶汽车

    Google无人驾驶汽车

    最近热门的3D打印制造技术,可以基于离散材料逐层堆积成形的原理,依据产品三维CAD模型,快速“打印”出产品原型或零部件,它是融合了计算机软件、材料、机械、控制、网络信息等多学科知识系统性、综合性技术。其原理是基于三维模型,通过软件分层离散和数控成型系统,利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属/陶瓷粉末、塑料、细胞等材料进行逐层堆积黏结,叠加成型,制出实体产品。

    再比如依靠传感器数据与专家模型的融合,全面了解环境和发动机的状态,实现自适应、自我诊断和自我预测,对发动机的性能和状态进行主动的自我管理决策并采取物理动作执行的智能发动机。这些都是科技创新中智能化的体现。

    (2)智能化是客户需求和社会发展的必然趋势

    人们生活质量提高的方向正由物质方面转向精神方面,对产品的需求越来越数字化、微型化、个性化,操作简便、安全、健康,贴心、人性化。只有智能化产品和设施才能具备高度柔性和适应性。

    现代信息技术的发展与应用已经深入到国民经济各部门和社会生活的各领域,极大地推动了社会生产关系的发展变革。将智能化技术应用于商业贸易、文化教育、交通运输、国家防务、行政管理等各部门,构建智能家居、智能社区、智能电网、智能交通、智慧城市,是社会发展必然要求。

    (3)智能化是制造业发展的必然要求

    现今制造业生存发展环境面临着资源难以支撑、环境压力加大、用户需求提高、贸易摩擦平发、市场竞争激烈、人工成本增加、运营费用增加等一系列难题,必须从传统的制造业模式不断向智能化生产服务、绿色环保、创新智能设计、高端装备制造、自动化设备、智能精细管理等方向发展。

    2.背景与意义

    由此总结出实现智能化的三个驱动力,即科技创新发展方向、客户需求和社会发展趋势、制造业发展要求。智能化的具体内涵包括智能装备、智能化产品、智能设计、智能生产、智能服务、智能物流。这些与微型曲线形成明确的对应,实现智能产品过程对应的方法叫智能设计,另外一端是未来市场的售后服务,包括智能装备、服务。智能制造实现智能生产,智能物流可以有效地提高产品的质量、降低产品的生产成本。智能制造是制造业“两化”深度融合发展、实现转型升级高端制造的关键。

智能制造业务流程

    智能制造业务流程

    3.智能制造发展演进

    智能制造(Intelligent Manufacturing,IM)是上世纪八十年代末随着CIMS(计算机集成制造系统)的研究开始兴起的,核心是借助人工智能系统实现制造过程的自测量、自适应、自诊断、自学习,达到制造柔性化、无人化。但由于人工智能进展缓慢,智能制造技术未能在企业广泛应用。

    新世纪之后,随着网络技术(因特网和无线网)、信息技术(如嵌入式、大数据)、新型感知技术(如RFID)的发展,并与自动化测控技术相融合,智能制造范畴有了较大扩展。

    当前制造业信息化领域,智能制造一般指综合集成信息技术、先进制造技术和智能自动化技术,在整个制造企业的各个环节(如经营决策、采购、产品设计、生产计划、制造、装配、质量保证、市场销售和售后服务等)融合应用,实现企业研发、制造、服务、管理全过程的精确感知、自动控制、自主分析和综合决策,所形成的一种新型制造模式,具有高度柔性化、集成化、网络化特征。

智能制造技术体系与应用

    智能制造技术体系与应用

责任编辑:程玥
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