我国智能制造技术在工厂应用与思考

张强

摘 要：智能制造技术作为一项先进制造技术，近年来在全世界得到了广泛的应用和发展，智能制造的核心是在工厂生产过程中，如何根据生产现场活动，系统能够具备分析、判断、推理、与决策并及时做出适应性的决策。本文介绍了智能制造技术的实质，列举了智能制造技术在工厂的应用，提出了今后工厂实现智能制造的方向与思考。

关键词：智能制造；工厂；中国制造；人工智能

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.15.208

0 前言

随着我国制造2025的提出，当今制造技术已逐步进入智能时代。智能制造技术能够使机器或生产设备根据以往的经验或者根据自己的学习能力使其在不同的情况和要求下改变它们的生产行为，从而解决生产制造过程中的许多问题，并能够及时做出适应性决策。在德国工业4.0背景下，当前人工智能与现代制造技术已经成为推动我国制造业转型升级的必然选择。今天，我们是对传统制造行业进行智能化、信息化的改造升级？还是依靠制造企业本身从工厂内部的技术创新、人才培养、并依托人工智能技术，与国际先进制造接轨，已适应全球现代制造技术的发展。工厂应当根据自身条件尽快做出最适合的选择。只有通过不断的创新并培养智能制造方面人才，才能为智能制造技术在工厂发展赋能。

1 智能制造技术的理解

智能制造简单理解就是在现代制造生产过程中，机器、设备等要素加入人工制造智能系统，在生产过程中能实现人的部分脑力活动，如现场工程技术人员的分析问题、判断、推理、与决策等技术活动，最终实现生产过程的信息化、柔性化、智能化和高度集成化。智能制造一般由智能制造技术和智能制造系统两部分组成。

智能制造技术主要包括先进控制与优化技术、新型传感技术、系统协同技术、故障诊断与健康维护技术、高可靠实时通信网络技术、安全功能技术、特种工艺与精密制造技术、识别技术等先进技术的基础上，通过智能化的感知、人机交互、决策和执行技术，最终实现工厂设计过程、制造过程和装配过程智能化，由系统代替生产环境领域专家的部分脑力劳动，并将对工厂制造业领域专家的智能信息进行存储、收集、完善、共享与发展，是一种能够提高生产效率的先进制造技术。

2 智能制造技术在工厂的应用

我国制造业的发展已经使智能制造技术应用的领域越来越广泛，如智能工厂建设、智能装备、物联网、工业大数据、人工智能、工业云平台、工业互联网应用、MES、拓扑优化技术、虚拟仿真技术、检测与计量技术、精益生产等各领域。

2.1 智能制造装备领域

智能制造装备、高端能源装备、特色智能专用装备等领域占制造业的比重逐年增加。智能制造装配是具有人工感知、智能推理、分析与控制功能的制造装配。在工厂智能装配的应用对提高产品质量及提高生产效率等有很多优点。我国智能制造装配领域主要由高档数控机床、智能测控装置、关键基础零部件和重大集成智能装配四大类产业组成。

2.2 智能化数控机床技术领域

智能数控机床主要发展趋势是向着高速、精密、复合、多轴联动、智能化方向发展。现代制造型的工厂主要有网络通信功能的高档数控机床和五轴加工中心及复杂结构件多轴数控加工中心。当前智能化数控机床技术在航空航天、军工生产、汽车、海洋工程、高铁等重点领域应用广泛。智能化数控机床一般具备支持具有数据自动采集、监控、分析和自适应柔性等功能，同时和操作者、工艺优化设计、自动化编程进行相互、有序融合与集成。

2.3 工业机器人制造业领域

工业机器人在制造业的应用、研发及制造是衡量一个国家或区域科技创新能力和智能化水平的重要标志，也是我国实现新的工业产业革命重要路径。目前，我国工业机器人的应用市场呈现快速增长态势。

3 工厂实现智能制造思考

智能制造目的是通过充分利用先进的信息和制造技术来优化生产和产品交易。它被认为是基于智能科学技术的新型制造模式，极大地提升了典型产品的设计、生产、管理和整个生命周期的集成。一般可以通过智能设计，智能机器，智能监控，智能控制，智能调度这五种方式来实现工厂的智能制造。对于工厂而言不是你说自己是智能化的企业你就实现了数字化转型。

3.1 工厂实现智能制造要具备的基本条件

智能制造技术首先要从对环境要素状态的感知开始。没有信息的接受处理，就没有数据的分析与决策。工厂要实现的智能制造，就要具备三个基本条件：一是传感器技术，二是数字化技术，三是网络化技术。这三个基本条件将为工厂智能制造提供基础平台。

3.2 工厂实现智能制造必须具有关键技术

工厂实现智能制造的關键技术是大数据、物联网、云计算技术。对于拥有大量操作数据和车间数据的组织和制造商来说，拥有先进的大数据分析技术，对于发现隐藏的模式、未知的相关性、市场趋势、客户偏好以及其他有用的业务信息上具有至关重要的地位。

因此，工厂在智能制造技术应用过程中，不仅要具备基本条件和关键技术，同时也必须做到人、机器、工业机器人的合理分工和协同作业，才能最大幅度地提高生产效率，而不能把工作重心放在设备、仪器自动化程度高低上。

3.3 工厂智能制造技术应用过程中面临挑战

当前环境下我国企业在推进智能制造方面临许多困难与挑战，首先是人才的短缺，其次是企业内部现代制造理念与内部改革的需要，推进智能制造技术是企业自身的发展需求，而不是政策等外部环境的驱动。如目前我国大多数生产企业自动化基础薄弱、自动化与信息化断层、综合集成的障碍、标准化与数据质量差、业务模式与流程变革难、管理精细化程度不足等，这些问题严重制约着智能制造技术真正在工厂应用。

4 结论

随着中国制造2025战略规划的实施，智能制造在我国现代工业和经济发展中的地位越来越重要。它被认为是未来制造业重要的发展方向，因为它通过将智能技术应用于制造和服务中的传统产品，可以为各种产品降低生产成本。当今，我国要走上制造强国的道路，作为制造企业就要大跨步的向智能制造方向迈进。工厂从哪些方面推进智能制造建设就要认真思考与规划，要做好顶层设计，而不是简单地上一些自动化设备就解决，同时企业要下大力解决发展过程中的短板。真正为实现我国先进制造国家战略夯实基础。