智能制造，你造吗

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智能制造，你造吗

2016-01-26 10:43  来源： 科普中国

    出品：科普中国
    制作：山东省物联网协会团队
    监制：中国科学院计算机网络信息中心


    今年5月份，经李克强总理签批，国务院印发《中国制造2025》，部署全面推进制造强国战略。文件明确提出，通过政府引导、整合资源，实施国家制造业创新中心建设、智能制造、工业强基、绿色制造、高端装备创新等五项重大工程。其中，智能制造作为推动我国制造业转型升级的重要手段，已经成为人们热议的话题。同时，也不断冲击着我们的思想，引发我们的思考。那么，怎么样正确认识智能制造呢？


    智能制造是产业发展的必然选择
    产业环境前所未有。制造业是现代工业的基石，是实现国家现代化的保障，也是国家综合国力的体现，是一个国家的脊梁。这早已是世界各国的共识。而自国际金融危机以来，世界各国对制造业在推动贸易增长、提高研发和创新水平、促进就业等方面的重要作用又有了新的认识，纷纷提出制造业的国家战略，如美国的《先进制造业国家战略计划》、德国的“工业4.0计划”和日本的《制造业白皮书》等，制造业正重新成为国家竞争力的重要体现。智能制造国际环境前所未有，我国推动智能制造正当其时。
    支撑技术日趋成熟。纵观制造业的发展史，每一次制造业的革命性的变革都离不开相应技术的支持。智能制造是一种高度网络连接、知识驱动的制造模式，它优化了企业全部业务和作业流程，可实现可持续生产力增长、高经济效益目标。智能制造结合信息技术、工程技术和人类智慧，从根本上改变产品研发、制造、运输和销售过程。正像电子信息技术推动了工业3.0的变革一样，以大数据、物联网、云计算、人工智能等为代表的新一代信息技术也必将不断推进智能制造的健康发展。
    产业机构调整的不二选择。现阶段，我国经过几十年的高速发展，人口红利已逐渐消失，部分制造业也逐渐向东南亚等人工成本更低的地区转移。可见，我国传统制造业依靠低廉的人工成本占领市场的局面已经一去不返了。我国制造业要想在发达国家先进技术优势和发展中国家低成本竞争的双重挤压下突出重围，实现制造业由大转强的历史性跨越，产业机构调整势在必行。而智能制造正是利用新一代信息技术对传统制造业生产方式和组织模式的创新，由此可见，智能制造是我国经济新常态下的一种必然选择，也是我国制造业发展的现实需要。
    建设美丽中国的有效途径。早在党的十八大，美丽中国就已经作为一种执政理念首次提出，她就是“把生态文明建设放在突出地位，融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设各方面和全过程，努力建设美丽中国，实现中华民族永续发展。”她给我们描述了一个自然美、生态美、环境美的完美家园的形象。要建设好美丽中国，离不开每个公民尚美的行动，更离不开选择一条资源节约和环境友好的新型发展道路。智能制造作为未来制造业的方向，将会显著提高资源利用效率、明显降低污染排放和生态损耗，将会更加节能节水节材节地，以最少的资源消耗和环境代价获得最大的经济利益和社会效益。低碳、环保、节能、高效是建设美丽中国的内在要求，也是智能制造的应有之义。大力推进智能制造，有助于转变经济增长方式，调整产业结构，维护生态文明，助力美丽中国。

    图1

    智能制造的发展不是一蹴而就的，而是一个循序渐进的过程
    按照事物发展的内在规律，智能制造的发展大体可以划分为三个阶段。
    第一阶段，单个生产企业的纵向集成。生产企业将生产过程的各个阶段集成互联，不断提高企业效率。一个典型的生产企业逐步使用越来越多的不同信息技术(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，结合相关软件实现计算机控制。从制造过程中某个特定阶段或制造工艺的智能化，到逐步将各个制造环节的“信息孤岛”互联互通，系统集成，从而使数据在整个企业中得以共享。通过机器大数据的收集和人类智能的结合，推进工厂优化，改进企业管理绩效，大幅增加企业经济效益，提高工人操作安全性，并促进环境可持续发展。
    第二阶段，生产企业间的横向集成。通过高性能计算平台将不同生产企业的数据源进行联接，将工厂的特定信息与原材料供应、客户需求进行联接，甚至可以利用智能电网，企业自动规划用电，在用电高峰期放缓生产，在用电低谷期加快生产。这将使更加安全生产、更加精确生产成为可能。
    第三阶段，端对端集成，实现生产组织方式和商业模式的变革。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。

    图2

    智能制造具有鲜明的特点
    （1）自律能力
    即具备搜集与理解环境和自身的信息，并进行分析判断和规划自身行为的能力。只有具有自律能力的设备，才能称之为“智能机器”，而具备自律能力的“智能机器”是智能制造不可或缺的条件。
    （2）人机一体化
    人机一体化是一种混合智能，突出了人在制造系统中的核心地位，同时在智能机器的配合下，更好地发挥出人的潜能，使人机之间表现出一种平等共事、相互“理解”、相互协作的关系，使二者在不同的层次上各显其能，相辅相成。因此，在智能制造系统中，高素质、高智能的人将发挥更好的作用，机器智能和人类智能将真正地集成在一起，互相配合，相得益彰。
    （3）虚拟现实（Virtual Reality）技术
    这是实现虚拟制造的支持技术，也是实现高水平人机一体化的关键技术之一。虚拟现实技术是以计算机为基础，融信号处理、动画技术、智能推理、预测、仿真和多媒体技术为一体；借助各种音像和传感装置，虚拟展示现实生活中的各种过程、物件等，使人们从感官和视觉上获得接近真实的感受。这种人机结合的新一代智能技术，是智能制造的一个显著特征。
    （4）自组织与超柔性
    智能制造系统中的各组成单元能够依据工作任务的需要，自行组成一种最佳的组织结构。这种柔性不仅表现在运行方式上，还表现在结构形式上，所以称这种柔性为超柔性，如同一群人类专家组成的群体，具有生物特征。

    图3

    目前，智能制造已成为世界制造业发展的客观趋势，发展智能制造既符合我国制造业发展的内在要求，也是重塑我国制造业新优势，实现产业转型升级的必然选择。同时，智能制造也为破解我国能源、资源和环境约束提供了一种有力手段，进而进一步拓展我国的发展空间，助力中国梦的早日实现。

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