什么是智能制造,我们的制造业要完成智能化转型,应该怎么做

极速科技报
智能制造概念及思想的出现促成了其他国家及学者对于智能制造的相关研究,我国对于智能制造的研究开始于20世纪90年代,中国机械工程学会指出智能制造是一门研究制造活动中信息获取分析、智能决策与执行的综合交叉技术,目的在于实现某些功能。

我国是目前世界上第二大经济体,持续增长的经济体是以强大的制造业体系为基础的,然而受到国际金融危机后续的持续影响,各界范围内各个国家的制造业均面临着产值下降、市场萎缩、用户需求日益个性化、高资源利用率等挑战,这些问题倒逼着各个国家开始重新审视自身的制造业发展前景。

当今,中国已成为世界范围内的第一制造大国这一事实并没有人可以否认,但是“大而不强”始终作为一个醒目的标签贴在制造业的身上。

一、什么是“智能制造”

“智能制造”这一概念最早由美国学者P.K.Wright和D.A.Bourne在其著作《ManufacturingIntelligence》中出现,他们将智能制造定义为机器人应用制造软件系统技术、集成系统工程以及机器人视觉等技术,实行批量生产的系统性过程。

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智能制造概念及思想的出现促成了其他国家及学者对于智能制造的相关研究,我国对于智能制造的研究开始于20世纪90年代,中国机械工程学会指出智能制造是一门研究制造活动中信息获取分析、智能决策与执行的综合交叉技术,目的在于实现某些功能。

智能制造应该具备对环境进行识别、对现实生产状况进行反应、对人员进行交流的功能。智能制造的本质目的在于基于人工智能理论以及智能技术理论解决企业亟需解决的问题。同时也有学者认为,智能制造不仅仅是由智能机器主导的,而是一个由智能机器和人类专家共同作用的一体化系统,这个智能系统通过嵌入到生产过程中而发挥作用,通过智能系统来取代制造过程中的大部分人力活动。

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智能制造系统的目标在于将智能制造技术融入到制造过程活动中,系统能够自动地进行运行状况监测、自动进行调整组织以优化状态,而智能制造技术是一项集系统工程技术、人工智能技术以及自动化制造技术的综合技术。

企业之所以实施智能制造,是因为智能制造在制造过程中能够进行智能分析、智能决策,具有较高的柔性和自组织能力,从而提升生产能力、生产效率,节省生产资源,对市场需求的变换做出迅速的反映。现阶段,随着企业经济环境的快速发展与变化,智能制造的内涵也随之发生了改变。

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互联网以及物联网对于整个制造过程的连接表现在,企业内部的设备之间、设备与人员之间、企业内部与外部之间能够达到无缝连接,同时根据实时状态,自行优化资源配置。智能制造是基于智能制造技术和智能制造系统而实现的。

智能技术是制造技术与大数据技术、物联网技术、建模与仿真技术、3D打印技术以及人工智能技术等的深度融合,具备自组织、自学习的功能,同时能够对于生产过程中产生的数据状况进行自分析与自处理。智能制造系统的主要作用在于对现实世界与虚拟世界进行融合,主要由智能软件系统、智能控制系统等组成,这个系统更具感知、自知能力。

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还有学者认为现阶段的智能制造不仅仅具备感知能力,应该是具有感知、分析、控制与决策等一系列能力。其本质是基于新一代信息技术,面向产品全生命周期,实现产品设计、制造过程、技术服务以及管理等阶段的智能化,是一种能够实现深度自我感知、过程自我诊断、精准控制自我执行、智能优化自我决策等功能的可持续发展过程与模式。

与之前的智能制造注重智能机器设备相比,现阶段所提出的智能制造更加注重制造过程的系统化智能。因此,智能制造的实质是以提高价值创造能力为目标,现阶段的智能制造是一个系统性的大工程,这个系统工程包括智能产品、智能生产过程、智能产业模式以及实现智能制造的基础设施建设,具有生产能够满足个性化需求的智能产品、生产过程智能化、以及智能优化配置企业资源等功能。

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二、制造业智能化发展现状

以《中国制造2025》为制造业发展总纲,工信部颁布了多项推动智能制造发展的政策措施,比如2016年颁布的《智能制造发展规划(2016-2020)年》、《国家智能制造标准体系建设指南》等,在全国范围内展开智能制造试点示范专项工程行动。

各个省市也大力推进智能制造工作,据统计,浙江、江苏、广东、福建等制造业大省对于智能制造的投资达到10400亿元,浙江省60%以上的制造业企业有引入机器人的想法,福建省已经在全省范围内开展了智能制造工作。智能制造的快速发展离不开制造业企业的实际需求,也离不开国家对于智能制造工作的有效引导与大力支持。

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虽然智能制造已经在全国范围内展开推动,并且在浙江、江苏等制造大省发展得比较迅速,但是大多数企业对于智能制造的认识没有形成一个统一的理解,对于企业本身的定位以及发展路径并不明确。一方面,制造业企业实施智能制造的想法非常迫切,另一方面,智能制造又是一个非常复杂的系统工程,对于具体实施方案并不明确,这样的矛盾影响了智能制造的有效性。

全球范围内的产业革命以及新一代信息技术的快速发展促进着我国制造业的发展。智能制造已经在全球范围内影响了各国制造业的产业发展和分工格局,智能制造的发展推动形成制造业新的产业形态、新的生产方式以及新的商业模式。

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我国对于智能制造的研究开始于1980年左右,随着制造业与新一代信息技术的深度融合,目前我国智能制造的发展在重点项目方面已经取得了明显的效果,智能制造产业也形成了一定的规模。我国智能制造发展的现状主要体现在以下几个方面:国家对于智能制造发展工作的支持力度不断增大。

近年来,我国工信部以及各地方政府相关机构为应对新一轮产业革命,颁布并实时了一系列推动智能制造技术以及智能制造产业发展的政策措施:2010年颁布实施《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》,指出应加快培育并发展高端装备制造业、新能源汽车、新材料等七大战略性新兴产业,同时提出智能制造是高端装备制造业的重点发展对象。

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2011年颁布“十二五规划”,指出鼓励企业进行技术改造,提高装备制造业的智能化水平,并淘汰落后的产品设备以及工艺;2012年工信部制定并颁布《高端装备制造业“十二五”规划》,提出将智能制造装备产业作为优先发展的产业之一,围绕工业机器人、智能化控制系统等关键技术设备实现开发和产业化。

2013年12月工信部颁布《关于推进工业机器人产业发展的指导意见》,指导机器人产业的快速发展;2015年5月颁布《中国制造2025》,将制造业的发展提高到国家战略层面,旨在应对全球制造业竞争格局的变化,指导我国制造业的发展方向及任务。

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2016年工信部颁布《智能制造发展规划(2016-2020年)》,对于我国智能制造的发展任务、发展目标等进行了详细的规划;同年颁布《智能制造试点示范2016专项行动实施方案》、《机器人产业发展规划(2016-2020年)》。

随着这一系列政策措施的颁布与实施,已经明确了我国智能制造发展的方向以及目标,也已经形成了一个清晰的政策框架。取得了一批智能制造技术以及基础研究成果。我国已经在智能制造发展的热潮中取得了一大批智能制造技术以及基础研究成果,取得的智能制造技术包括感知技术、控制技术、机器人技术、数控技术、工业通信网络技术、数字化制造技术、智能信息处理技术以及复杂制造系统技术。

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在取得智能制造技术发展的同时,也攻克了高端加工中心、自动化控制系统等一批核心高端装备;在基础研究发展方面,建立了国家级技术中心、国家重点实验室以及国家工程技术研究中心等技术研究基地,同时通过研发中心的建立培养了一大批从事智能制造技术研发的高级技术人才。

国内制造业发达地区率先实施智能制造。国内东部地区的制造业发展始终处于国内领先地位,新常态经济发展形势之下,东部地区制造业发展要素结构也已经发生了变化,进入了技术创新驱动发展的阶段,与智能制造发展相统一,因此在东部地区率先制定发展智能制造产业的计划、颁布智能制造发展政策。

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三、制造业转型升级的影响因素

需求决定产品价值。产品市场需求在某种程度上体现着产品价值的来源,基于产品市场需求的产品价值决定了企业的竞争优势。产品的市场需求主要体现在用户需求和市场需求两个方面。

产品市场需求对智能化转型升级的影响体现在:一方面,基于用户需求所设计的智能产品能够有效地满足用户的个性化需求,再满足用户基本需求的基础之上提供超预期的产品或服务体验,充分了解与分析用户习惯与用户行为,从而满足用户的喜好与情感。

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以用户需求为中心的智能制造活动,强调在研发设计环节充分考虑用户需求,使得设计出来的智能产品体现更多用户价值,也就是说通过用户需求驱动企业的智能化创新行为,创造价值。强调用户需求的智能化活动能够增加用户粘性,将用户与企业建立为利益共同体,能够为企业带来更多的竞争优势。

另一方面,基于市场需求进行智能化活动强调制造业企业以市场为导向,根据市场需求开发具有市场潜力的智能产品,从而使得企业抢占市场先机并提高自身在本行中的市场份额,提供企业的竞争优势,以市场需求为导向的智能产品开发不仅仅能够满足现有的市场需求,在一定程度上也能够刺激用户潜在的需求,从而提高企业的竞争优势。

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因此认为产品市场需求是企业进行智能化转型升级的外在拉力,产品市场需求能够促进企业实施智能化转型升级活动,也就是说产品市场需求对企业智能化绩效产生正向影响作用。

技术推动产业升级。智能制造技术本质上是智能制造技术与人工智能、新型传感技术等新型技术的深度融合,能够实现经营活动全过程的自分析、自组织与字处理等。智能技术创新指的是基于智能制造的各种技术创新活动,包含智能制造技术开发与智能制造技术应用两方面。

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企业实施智能化改造活动离不开智能制造技术的推动作用,通过智能技术创新产生新的智能产品或者智能生产活动,智能技术创新从本质上决定了智能化升级。

研发设计智能化、制造过程智能化、技术服务智能化以及管理智能化均以智能技术为基础载体,具体表现在:产品研发设计阶段开发新的智能技术或者使用成熟的智能制造技术能够提高产品设计的智能化水平,比如建模与仿真技术、网络系统设计技术、数字化制造系统等能够极大的缩短产品研发周期,提高产品的研发成功率。同时在产品研发设计阶段的智能技术创新活动有利于企业有效识别用户需求,提高企业产品设计的数字化以及模块化水平。

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智能技术创新促进制造过程智能化体现在,在企业的生产制造过程中采用新型的智能制造技术能够有效地改变现有的制造过程活动,比如机器人技术、识别技术、先进控制与优化技术等能够有效地提高企业生产效率、降低生产成本、缩短生产工期,同时也能够减少由于人工操作等所导致的安全生产事故。

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智能技术创新促进技术服务智能化体现在:通过应用智能技术演唱的产品链条,使得产品移交至用户手中时,也能及时地获得产品数据,根据在线提供的产品数据进行服务。比如新型传感技术、定位技术等提高了获取产品的运行状态以及感知环境的能力,能够根据实时记录及反馈的数据信息主动提供在线服务,提升了企业的技术服务能力与质量。

智能技术创新促进管理智能化体现在大数据技术、系统协同技术等应用可以有效地集成企业各个业务系统,有效管理各个业务系统所产生的数据信息,减少冗余管理活动,从而提高企业经营绩效水平,实现管理智能化。因此认为智能技术创新能够有效促进研发设计智能化、制造过程智能化、技术服务智能化以及管理智能化,促进企业智能化转型升级绩效。

四、总结

我国制造业过去长期依靠人口红利、资源禀赋、投资驱动等比较优势实现了快速发展。但是近年来,曾经引以为傲的比较优势正在逐渐减弱。比如中国制造的成本优势已经基本消失,美国波士顿咨询集团发布的报告数据显示,以100为美国制造的成本指数基数,而中国的成本指数已经达到了96,这也就意味着中国制造的成本与美国制造的成本没有实质性的差异,也就是说中国制造的成本优势已经急速减弱,依靠劳动密集型所获取的竞争优势不再。

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而相比较于东南亚一些发展中国家,正依靠比中国制造更低的成本优势促进经济增长,从这一方面来说,中国制造的成本优势也被削弱。同时,长期依靠外商投资拉动产业升级也随着高端外资技术回流发达国家而减弱。

因为发达国家也意识到了制造业对于整个经济体发展的重要作用,培养本国内更好的投资环境,外资撤离以及回流加重了我国制造业的空心化问题,亟待促进制造业的转型升级。随着比较优势的逐渐减弱,我国制造业也将由“要素驱动”、“投资驱动”转向“创新驱动”发展战略。

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