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中国特色之路的智能制造

版权:今日尺度颁发时间:2018-2-7浏览量:1525



当前,新工业革命的孕育兴起与我国“制造强国梦”形成了历史性交汇。新一代信息巴萨直播360直播-官方版APP下载与制造业的融合成长催生而出的智能制造,引领着新工业革命的推进,美、德等发达工业化国家正围绕智能制造展开战略部署,全球制造业竞争格场所排场临布局性变化。在此布景下,如何安身国情与我国制造业成长实际,务实推进智能制造成长,抢占新一轮财富竞争的制高点,实现由制造业大国向强国迈进的“制造强国梦”,成为兼具历史意义和实践价值的主要课题。

 

新工业革命正在孕育兴起

 

为什么是当下?换句话说,新工业革命孕育兴起的现实条件是什么?它需要两个方面的条件:一是巴萨直播360直播-官方版APP下载上可行;二是应用上经济。从巴萨直播360直播-官方版APP下载方面看,一是高度集成的处理器和数据存储装置遵循摩尔定律,计算和存储能力还在呈现指数式增长,微型计算机嵌入产物之中成为可能。正如《第二次机器革命》一书中指出的,今天人们遍及采用每18个月综合计算能力提高一倍的说法。可以毫无争议地说,摩尔定律将会一直持续大约半个世纪。二是物联网、云计算、大数据等新一代信息巴萨直播360直播-官方版APP下载正以前所未有的方式加快与制造巴萨直播360直播-官方版APP下载的融合成长,存在巨大的应用空间。例如新的IPv6互联网地址注册系统给物联网预留了340万亿个新网址,这一新协议不单提供更高的安全性,让产物更便利地与网络连接,更撑持产物在没有IT撑持下主动获取地址。

 

从应用方面看,一是高性能传感器、微型电池以及网络接口、无线连接和快速软件开发工具等智能软硬件价格不竭降低。二是信息巴萨直播360直播-官方版APP下载尤其是互联网巴萨直播360直播-官方版APP下载正以前所未有的速度从价值链的销售、售后办事、研发设计等外围环节向产物本身及出产过程等内核渗透。电子商务、网络新媒体、互联网金融等新业态成长迅猛,如我国电子商务交易额从2008年的3万亿元增长到2014年的12万亿元,6年间增长了4倍,巴萨直播360直播-官方版APP下载创新加速与财富化应用扩展彼此促进,不竭融合,使巴萨直播360直播-官方版APP下载可行性和经济可行性均大幅提升,新工业革命呼之欲出。

 

让我们回顾一下信息巴萨直播360直播-官方版APP下载是如何一步步与制造业紧密融合的。美国著名治理学教授迈克尔˙波特在去年11月《哈佛商业评论》中,将IT巴萨直播360直播-官方版APP下载与制造业的融合成长归结为“三波浪潮”:第一波浪潮被其概括为制造企业“业务治理主动化”,发生在20世纪60年代到70年代之间,价值链中的个人出产活动,从订单处理到账单支付,从计算机辅助设计到出产资料规划都逐渐实现了主动化,这一波浪潮促使出产治理活动的效率大大提高,部门原因是由于出产活动中的数据可以被捕捉和阐发,这引发了企业出产流程的尺度化革命;第二波浪潮是“供给链治理网络化”,发生在20世纪80年代和90年代,企业出产活动与外部供给商、渠道和客户之间跨地域的协调与整合,企业甚至可以对全球的供给链系统进行紧密整合。

 

迈克尔˙波特指出,在前两次浪潮中,价值链发生了变化,但产物本身并没有受到深刻的冲击。他认为21世纪以来,IT巴萨直播360直播-官方版APP下载与制造的融合进入了“第三波浪潮”,理由是“在现今的第三波浪潮中,IT巴萨直播360直播-官方版APP下载正成为产物本身不成分割的一部门”,即“产物智能化”,新一代产物内置传感器、处理器和软件,并与互联网相联,同时产物数据和应用程序在产物云中储存并运行,海量产物运行数据让产物的功能和效能都大大提升。

 

笔者非常欣赏迈克尔˙波特先生的历史洞察力,但从近几年来IT巴萨直播360直播-官方版APP下载与制造业融合成长的势头看,现在是时候将第三波浪潮再推进一步了,即IT巴萨直播360直播-官方版APP下载尤其是物联网、云计算、大数据等新一代信息巴萨直播360直播-官方版APP下载不仅仅嵌入到产物,成为产物本身不成分割的一部门,并且深入到产物的出产过程,正带来出产过程的智能化。更进一步,上述三波浪潮不是“后浪推前浪”式的简单替代,而是彼此融合贯通,最终带来人类出产方式乃至生活方式、社会组织方式的根本变化,即新工业革命切切实实地向我们走来了。

 

科学熟悉智能制造内涵

 

智能制造不仅采用新型制造巴萨直播360直播-官方版APP下载和设备,并且将迅速成长的信息通信巴萨直播360直播-官方版APP下载(物联网和办事互联网)渗透到工厂,在制造业领域构建信息物理系统,从而彻底改变制造业出产组织方式和人机关系,并带来商业模式的变化。因此,智能制造不是某个领域的巴萨直播360直播-官方版APP下载冲破,也不是简单地用信息巴萨直播360直播-官方版APP下载改造传统财富,而是信息通信巴萨直播360直播-官方版APP下载(ICT)与制造业的融合成长和集成创新。

 

智能制造是一个新型制造系统

 

智能制造是将先进主动化巴萨直播360直播-官方版APP下载、传感巴萨直播360直播-官方版APP下载、控制巴萨直播360直播-官方版APP下载、数字制造巴萨直播360直播-官方版APP下载以及物联网、大数据、云计算等新一代信息巴萨直播360直播-官方版APP下载相结合,实现工厂和企业内部、企业之间和产物全生命周期的实时治理和优化的新型制造系统,能最大限度地降低出产成本、减少能源资源消耗、缩短产物开发周期,有效提高出产效率,鞭策出产方式向定制化、分散化、办事化转变。

 

智能制造涵盖以智能互联为特征的智能产物、以智能工厂为载体的智能出产、以信息物理系统为要害的智能治理以及以实时在线为特征的智能办事。智能制造系统涵盖了产物设计、出产规划、出产执行、售后办事等制造业的全部环节。信息物理系统是智能制造的基础,智能工厂则是实现智能制造的要害。

 

智能制造主要包罗三个方面

 

智能产物(装备)

 

智能产物是成长智能制造的基础与前提,由物理部件、智能部件和联接部件组成。智能部件由传感器、微处理器、数据存储装置、控制装置和软件以及内置操作和用户界面等组成;联接部件由接口、有线或无线联接协议等组成;物理部件由机械和电子零件组成。智能部件能加强物理部件的功能和价值,而联接部件进一步强化智能部件的功能和价值,使信息可以在产物、运行系统、制造商和用户之间联通,并让部门价值和功能脱离物理产物本身存在。

 

智能产物具有监测、控制、优化和自主等四个方面的功能。监测是指通过传感器和外部数据源,智能产物能对产物的状况、运行和外部环境进行周全监测;在数据的帮手下,一旦环境和运行状况发生变化,产物就会向用户或相关方发出警告。控制是指可以通过产物内置或产物云中的命令和算法进行长途控制。算法可以让产物对条件和环境的特定变化作出反应。优化是指对实时数据或历史记录进行阐发,植入算法,从而大幅提高产物的产出比、操作率和出产效率。自主是指将检测,控制和优化功能融合到一起,产物就能实现前所未有的主动化程度。

 

智能出产

 

智能出产是指以智能制造系统为核心,以智能工厂为载体,通过在工厂和企业内部、企业之间以及产物全生命周期形成以数据互联互通为特征的制造网络,实现出产过程的实时治理和优化。智能制造系统可分为五个层次:

 

——基础主动化系统层。主要包罗出产现场设备及其控制系统。其中出产现场设备主要包罗传感器、智能仪表、PLC、机器人、机床、检测设备、物流设备等。控制系统主要包罗适用于流程制造的过程控制系统,适用于离散制造的单元控制系统和适用于运动控制的数据采集与监控系统。

 

——制造执行系统层。制造执行系统包罗不同的子系统功能模块(计算机软件模块),典型的子系统有制造数据治理系统、计划排程治理系统、出产调度治理系统、库存治理系统、质量治理系统、人力资源治理系统、设备治理系统、工具工装治理系统、采购治理系统、成本治理系统、项目看板治理系统、出产过程控制系统、底层数据集成阐发系统、上层数据集成分解系统等。

 

——产物全生命周期治理系统层。产物全生命周期治理系统层横向上可以主要分为研发设计、出产和办事三个环节。研发设计环节功能主要包罗产物设计、工艺仿真、出产仿真,仿真和现场应用能够对产物设计进行反馈,促进设计提升,在研发设计环节产生的数字化产物原型是出产环节的输入要素之一。出产环节涵盖了上述的出产基础主动化系统层和制造执行系统层包罗的内容,产物在出产环节完成出产进入到办事环节。办事环节通过网络实现的功能主要有实时监测、长途诊断和长途维护,应用大数据对监测数据进行阐发,形成和办事有关的决策,指导诊断和维护工作,新的办事记录将被采集到数据系统。

 

——企业管控与支撑系统层。企业管控与支撑系统包罗不同的子系统功能模块,典型的子系统有:战略治理、投资治理、财政治理、人力资源治理、资产治理、物资治理、销售治理、健康安全与环保治理等。

 

——企业计算与数据中心层。主要包罗网络、数据中心设备、数据存储和治理系统、应用软件,为企业实现智能制造提供计算资源、数据办事以及具体的应用功能,能够提供可视化的应用界面。如为识别用户需求建设的面向用户的电子商务平台、为成立产物研发的设计平台、制造执行系统的运行平台、办事平台等都需要以企业计算与数据中心为基础,可以鞭策各类型的应用软件实现交互和有序工作,各子系统实现全系统信息共享。

 

智能办事

 

通过采集设备运行数据并上传至企业数据中心(企业云),系统软件对设备实时在线监测、控制,并经过数据阐发提早进行设备维护。例如维斯塔斯通过在风机的机舱、轮毂、叶片、塔筒及地面控制箱内,安装传感器、存储器、处理器以及SCADA系统,实现对风机运行的实时监控;还通过在风力发电涡轮中内置微型控制器,在每一次旋转中控制扇叶的角度,从而最大限度地捕捉风能,还可以控制每一台涡轮,在能效最大化的同时,减少对邻近涡轮的影响。维斯塔斯通过对实时数据进行处理猜测风机部件可能产生的故障,以减少可能的风机不不变现象,并使用不同的工具优化这些数据,达到风机性能的最优化。

 

智能制造分为三个阶段

 

纵向集成:工厂和企业范围的集成

 

智能制造将出产过程的各个阶段互连,并更好地协调来提高工厂效率。一个典型的制造厂使用越来越多的不同信息巴萨直播360直播-官方版APP下载(IT),在几乎所有的传感器和电机或驱动器中植入微处理器芯片,实现电脑控制,拥有出产治理软件。制造过程的特定阶段或制造工艺得以治理。智能制造在各个制造环节的“信息孤岛”间架起桥梁,并加以集成,从而使数据在整个工厂中得以共享。机器收集的数据和人类智能的结合将推进工厂优化,改进企业治理绩效,大幅增加经济效益,提高工人操作安全性,并促进环境可持续成长。

 

横向集成:从工厂和企业内部到企业之间

 

通过高性能计算平台将不同工厂和企业的数据源进行联接,将工厂的特定信息和供给链联接起来,从原材料供给、客户需求到产物发货。通过操作智能电网,企业可以规划用电,在用电高峰期放缓出产,在用电低谷期加快出产。它将使更多的产物实现定制,新产物和工艺过程实现模拟。它将撑持更安全、精确定义的产物的出产,实现更快的产物跟踪。

 

端对端集成:实现出产组织方式和商业模式的变化

 

通过贯穿整个价值链的工程化数字集成,实现基于价值链与不同企业之间的整合,从而最大限度地实现个性化定制,根本改变传统的商业模式和消费者的购物行为。如亚马逊巴萨直播360直播-官方版APP下载15年前只是一个网上书店,通过捕捉消费者的图书采办习惯的大量数据,亚马逊知悉了消费者生活方式,使其商业模式实现颠覆性转变。10年内,亚马逊扩大了产物销售领域,涉足许多新的类别。它现在是美国最大的在线零售商,册本和其他传媒产物只占其240亿美元销售额的52%。任何从亚马逊下过订单的人都知道,网站会建议你可能喜欢的产物,告诉你什么是消费者采办产物时需要考虑的。

 

智能制造带来三大转变

 

定制化。企业以用户为中心,就产物设计、制造与用户进行实时互动,为大量用户定制产物和办事。在智能制造系统中,有独特需求的顾客可以参与到产物的设计、出产、运作、回收等环节,甚至在出产过程中随时按照需求改变设计及出产。消费者由单纯的产物接受者转变为出产消费者。

 

分散化。在全球范围内迅速发现和动态调整合作对象,整合企业间的优势资源,在研发、制造、物流等财富链各环节实现全球分散化出产。波音巴萨直播360直播-官方版APP下载实现在全球30多个国家、135个地方、180个供给商之间的协同研发和制造,在400多万个零部件中,本身只负责出产大约10%

 

融合化。互联网企业与制造企业的边界正在打破,出产企业与办事企业的边界日益模糊。20141月,谷歌公布与通用、本田、奥迪和现代等四家整车制造企业以及一家芯片制造企业(NVIDIA)共同成立“开放汽车联盟”。自2012年,谷歌巴萨直播360直播-官方版APP下载已经先后收购了9家智能机器人相关企业。

 

务实推进中国特色智能制造成长

 

客不雅观评价发达国家成长智能制造对我国影响

 

2011年,我国就成为中国全球制造业第一大国,但与发达国家比拟,仍有很大差距,面临的要素成本压力不竭加大、资源环境约束条件不竭增多。

 

当前,智能制造时代就要来临,各国正在部署新的制造业成长战略,将重构全球制造业生态。美、德等发达工业化国家推行各自版本的智能制造成长战略,目的不只是要抢占新一轮制造业竞争的制高点,还要通过成长智能制造,实现出产成本的大幅下降、出产效率的快速提升,为其谋求中低端制造业回归创造条件。

 

我国虽然有较为完整的制造业体系,具备重大的市场优势,但必需清醒地熟悉到:在智能制造时代,传统的低成本竞争优势不再那么主要,整个制造业生态都将发生根本变化,假如不及时抓住智能制造成长机遇,我国传统的制造企业会陷入困境,面临被裁减的风险,我国制造业在全球的竞争优势将不竭削弱。

 

深刻熟悉我国成长智能制造条件与基础

 

我国已具备成长智能制造的基础与条件。一是取得了一大批相关的基础研究成果,把握了持久制约我国财富成长的部门智能制造巴萨直播360直播-官方版APP下载,如机器人巴萨直播360直播-官方版APP下载、感知巴萨直播360直播-官方版APP下载、复杂制造系统、智能信息处理巴萨直播360直播-官方版APP下载等。以新型传感器、智能控制系统、工业机器人、主动化成套出产线为代表的智能制造装备财富体系初步形成。二是我国制造业数字化具备必然的基础。目前规模以上工业企业在研发设计方面应用数字化工具普及率已经达到54%,出产线上数控装备比重已经达到30%

 

然而,与发达国家比拟我国还有较大差距,表现在以下几个方面:

 

一是智能制造基础理论和巴萨直播360直播-官方版APP下载体系建设滞后。目前,我国主要侧重智能制造巴萨直播360直播-官方版APP下载追踪和巴萨直播360直播-官方版APP下载引进,而基础研究能力相对不足,对引进巴萨直播360直播-官方版APP下载的消化吸收力度不够,原始创新匮乏;控制系统、系统软件等要害巴萨直播360直播-官方版APP下载环节薄弱,巴萨直播360直播-官方版APP下载体系不够完整。

 

二是我国成长智能制造的数字化基础较为薄弱,制造业成长整体上还处于机械主动化向数字主动化过渡阶段,假如以德国工业4.0作为参照系,比力一致的看法是我国总体上还处于2.0时代,部门企业在向3.0时代迈进。

 

三是要害巴萨直播360直播-官方版APP下载和核心部件受制于人。高端传感器、智能仪器仪表、高档数控系统、工业应用软件等市场份额不到5%,大型工程机械所需30Mpa以上液压件全部进口,大型转载机进口部件占整机价值量的50%-60%

 

四是高端软件产物缺乏。我国制造业的“两化”融合程度相对较低,低端CAD软件和企业治理软件得到很好普及,但应用于各类复杂产物设计和企业治理的智能化高端软件产物缺失,在计算机辅助设计、资源计划软件、电子商务等要害巴萨直播360直播-官方版APP下载领域与发达国家差距依然较大。

 

五是企业系统集成能力较为薄弱,缺乏像西门子、GE一样的国际级大型企业。 质量和程度不高。

 

加强顶层设计与统筹规划

 

将成长智能制造与贯彻落实《中国制造2025》结合,制订推进我国智能制造成长的中持久规划。加快研究论证国家智能制造重大工程,明确所冲要破的共性要害巴萨直播360直播-官方版APP下载、所要成立共性巴萨直播360直播-官方版APP下载平台、在广泛调研和专家论证基础上,成立完善智能制造体系架构,明确推进智能制造的重点内容、重点领域、要害程序和具体路径。

 

优先启动五方面重点步履

 

一是并吞一批要害核心巴萨直播360直播-官方版APP下载,包罗数字设计与虚拟仿真系统,新型传感、工业控制等智能制造巴萨直播360直播-官方版APP下载与系统,智能治理巴萨直播360直播-官方版APP下载与系统,成立智能制造系统集成平台。

 

二是大力成长自主可控的智能部件、智能装备及成套系统。加快新型传感器、智能仪器仪表、工业机器人、工业软件等要害智能部件的研发与财富化,重点成长高端数控机床、工业机器人、增材制造(3D打印)装备、伺服驱动系统、工业控制系统等智能制造装备及成套系统。

 

三是加快成立智能制造尺度体系。研究成立智能制造综合尺度化体系,依据采用现有尺度、修订现有尺度或制订新尺度等策略,对重点相关领域已有尺度进行研究阐发,规划构建包罗已发布、在制订和待制订尺度的智能制造综合尺度化巴萨直播360直播-官方版APP下载体系,率先启动基础和通用方面的智能制造尺度。

 

四是有序开展智能制造试点示与应用推广。加快实施《智能制造试点示范专项步履实施方案》,尽快出台《智能制造试点示范项目要素条件》,充实阐扬地方政府、行业和广大制造企业的积极性,围绕流程制造业的智能工厂、离散制造业的数字化工厂、以信息巴萨直播360直播-官方版APP下载嵌入为代表的智能产物(装备)、以物流数字化、能源治理智能化为代表的智能治理,以个性化定制、网络协同开发、电子商务为代表的新业态新模式,以在线监测、长途诊断与云办事为代表的智能办事等六个方面,在有条件的地区、行业和重点企业率先开展智能制造示范应用,并成立《智能制造试点示范项目评价体系》,在此对试点示范项目进行评价基础上,及时总结形成经验和模式,在制造业加以大面积推广。

 

五是积极推进网络基础设施建设。围绕智能制造示范应用,制订工业互联网整体网络架构方案。 开展工业互联网IPv6地址资源治理示范工程, 规划电信网码号和互联网地址资源,为智能制造应用推广成立完善的网络基础设施环境。

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