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          一座智能制造工厂是如何炼成的

          2022年03月07日

          “智能”顾名思义,是指智慧和能力。从感觉到记忆到思维这一过程,称为“智慧”,智慧的结果产生了行为和语言,而行为和语言的表达过程被称为“能力”,两者合称“智能”。换言之,智能过程就是指感觉、记忆、回忆、思维、语言、行为的整个过程,它是智力和能力的表现。我们可以用“智商”和“能商”来描述某个设备或系统发挥智能的程度。

          “制造”是指用某种方式使原材料成为可供使用的物品。例如,食品工厂对原材料的加工和再加工生产出直接售卖的成品供应到超市、商场等供我们选购;生产车间则是对各种零部件进行组装,比如手机、汽车、飞机等大型货品制造。

          当前,国内外对智能制造并没有给出一个准确的定义,但工信部组织专家给出了一个比较全面的描述性的定义:智能制造是基于新一代信息技术,贯彻设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节,具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称。具有以只能工厂为载体,以关键制造环节智能化为核心,以端到端数据流为基础,以网络互联为支撑等特征,可有效缩短产品研制周期、降低运营成本、提高生产效率、提升产品质量、降低资源能源消耗。

          “工欲善其事必先利其器”,给传统制造增添上信息科技的翅膀,就是实现智能制造的利器,包括以下类型:

          电脑辅助工具,如CAD(制图设计)、CAE(工程搭建)、CAPP(工艺设计)、CAM(模拟制造)、CAT(测试,如ICT信息测试、FCT功能测试)等;电脑模拟工具,物流模拟、物理模拟(包括各项分析:结构、声学、流体、热力学、运动、复合材料等多种物理场模拟)、工艺模拟等。

          智能装备,例如数控机床、机器手臂、3D打印等其他智能化装备,传感与控制、检测与装配、物流与仓储等。

          新一代技术指物联网、云计算、大数据等。

          与我们日常生活相关的居家产业也在转型升级,比如定制化家具,不再是木工进行加工板材,目前的主流厂商早已对传统经营模式进行颠覆,实现智能化升级,利用物联网、大数据、AR等全新一代信息技术与现代制造技术相结合,建立了智能化制造工厂,向“工业4.0”时代奋力迈进:

          1.工业4.0智能车间

          从储备原料的仓库开始,每一块柜体板材经过开料、包边、钻孔、分拣、包装,全程机械化不需要人工参与。4.0智能车间打破了传统生产车间的孤岛,将整个生产过程链接为一个智能化流水线,优化了每个生产环节的时间,加速物流配送运转周期,大大提高了生产效率。

          2.智能仓储系统

          超级生产线必然配备完善的仓储体系,例如夜间结合货品定位自助导航,配备热成像、温湿度感应、烟感、拾音、无线传感、语音交互等技术,通过报警技术与人防系统联动,夜晚8小时不间断运行,辅助并代替安保人员巡视仓库。

          3.智能板件分拣系统

          配备目前最先进的多轴工业机械手臂,依托Saas软件平台系统,可实现不间断大批量按订单智能分货品。

          4.智能包装系统

          定制家具的板材大小不一,每个订单的需求又大不相同,包装问题一直是厂商难以解决的痛点。针对这一问题,智能工厂采用大数据采集配合超强算力算法,对各类成品板材进行优化包装,自动分拣,机器人自动堆垛。

          当然,还有更复杂的汽车制造,例如目前最火的特斯拉,从厂房建设到开始投产再到汽车量产,特斯拉位于上海的超级工厂只需一年的时间便可实现。特斯拉新能源汽车在市场的占有率一直是其他厂商奋力追赶的目标,以恐怖的发展速度建立起多个超级工厂。

          2016年到2018年,我国实施了249个智能制造试点示范项目,企业对于智能制造的安排部署已经从试水阶段逐渐发展为深入配置;相关部门也陆续完成了4项智能制造国家标准的制定或修订工作,使得企业智能化标准更为规范。

          《2017—2018中国智能制造发展年度报告》显示,我国已初步建成208个数字化车间和智能工厂,覆盖10大领域和80个行业,初步建立起与国际同步的智能制造标准体系。在全球的44个灯塔工厂中有12个工厂位于中国,并且其中有7个为端到端灯塔工厂。到2020年,我国重点领域的制造企业关键工序数控化率将超过50%,数字化车间或智能工厂普及率超过20%。

          软件方面,2019年中国智能制造系统集成产业依旧保持强劲增长势头,同比增长20.7%。在2019,全国工业互联网市场规模已突破700亿元。

          硬件方面,在多年来智能制造带动下,我国的工业机器人、3D打印增材技术、工业无线传感器等新兴产业快速发展壮大,多种典型智能制造新模式推广应用,带动产业升级速度显著。

          我国正在处于从制造大国到制造强国逐步转变的过程中,有超强制造实力的企业大力发展智能制造,为打造全球领先的智能制造产业标杆而努力奋进。除此之外,在政府大力支持下,具有科技创新优势的地区,也正在积极部署新兴信息技术产业的发展,为本地传统制造到智能化新型制造产业转变赋能。

          我国十四五规划在2021年全面展开,打造数字经济新优势是推动经济增长的重要引擎.,未来五年将是重要阶段。在《中国制造2025》基础上,国家又相继推出关于工业互联网、工业机器人、信息及工业化融合等政策,智能制造作为十四五规划重点。以智能制造为切入点,推动制造业高速高质的发展,既是我国数字经济+实体经济融合发展的重要方向,也是实现双循环新发展格局的关键突破口。


          参考文献:

          [1]夏希品. 《2017-2018中国机器人产业发展年度报告》发布[J]. 今日制造与升级, 2018(11):2.

          [2]王田苗, 陶永. 我国工业机器人技术现状与产业化发展战略[J]. 机械工程学报, 2014, 50(9):13.

          [3]李瑞峰. 中国工业机器人产业化发展战略[J]. 航空制造技术, 2010(9):6.

          [4]张曙. 工业4.0和智能制造[J]. 机械设计与制造工程, 2014, 43(8):5.

          [5]胡晶. 工业互联网、工业4.0和"两化"深度融合的比较研究[J]. 学术交流, 2015(1):8.


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