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智能制造的本質 發布時間:2022-03-12        瀏覽:

 

智能制造是制造業正迎來的一次歷史性變革,將重塑全球產業競爭格局,世界主要國家和地區紛紛加緊布局、加快發展智能制造。文章內容節選自國際領先的科技智庫美國信息技術與創新基金會(ITIF)于2016年11月30日發布的《智能制造決策者指南》報告。《報告》全面陳述了智能制造的來龍去脈和對制造業帶來的巨大變化,并在梳理分析主要競爭國家和地區政府舉措的基礎上,向美國國會和新一屆政府提出了舉措建議。報告由上海市科學學研究所課題組翻譯,報告翻譯全文可向智能制造索?。稍谖哪┝粞裕?。

 

先進制造并不等同于智能制造

各種不同的用于描述目前技術變革的術語造成了相當大的混亂。“先進制造”這個表述經常被用來代替“智能制造”。例如,經濟合作與發展組織(OECD)對先進制造的官方定義——“先進制造技術被定義為在設計、制造或操作產品過程中使用了計算機控制或微電子設備”——在一定程度上等同于智能制造。還有人使用這一概念來形容生產高技術產品的制造行業。

美國總統科技顧問委員會(PCAST)將先進制造定義為“基于信息協同、自動化、計算、軟件、傳感、網絡,和/或使用尖端先進材料和物理及生物領域科技的新原理的一系列活動。這既包括現有產品的新制造方法,也包括了新的先進技術發展出的新產品的制造”。在本質上,先進制造包括兩方面的概念:先進產品的制造,以及先進的、基于信息通信技術的生產過程。而智能制造則主要指的是后者。

 

 

智能制造是指信息技術在現代制造生產過程的各個方面的應用

 

事實上,智能制造具體指的是現代生產制造過程的各個環節中信息技術的應用過程——從產品的設計、生產和應用的方式,到具體生產相關的機器設備的連接和驅動方式,以及中間產品如何經過整個供應鏈裝配到最終產品上。智能制造將信息技術應用在整個制造過程,以達到提高生產效率、節省成本、降低能耗,以及向購買者提供創新和定制化產品的目標。

為了明確定義,美國第114屆國會上有議案提出了可行的、正式的智能制造定義,并將其作為《2016年北美能源安全和基礎設施法案》(S.2012)的一部分。法案中定義智能制造如下:

在信息、自動化、監測、計算、傳感、建模和網絡方面的先進技術:

1、數字模擬制造生產線、計算機操控的制造設備、生產線狀態的監控和交互、全生產過程中能源消耗和效率的管理及優化。

2、廠房能源效率的建模、模擬和優化。

3、監測和優化建筑的節能性能。

4、產品能源效率及可持續化性能的建模、模擬和優化,包括使用數字模型和增材制造加強產品的設計。

5、將制造產品連入網絡以監控和優化網絡性能,包括自動化網絡操作。

6、供應鏈網絡的數字化連接。

 

 

制造業一直面對著物質和信息兩方面的挑戰

 

然而,很多人認為制造只涉及到“原子”——也就是操縱物理材料生產實物產品。但制造還涉及到了“比特”——零件在哪里、機器運行的效率怎么樣、如何來控制機器以及如何預見產品的外觀和功能。換句話說,制造業一直面對的是物質和信息兩方面的挑戰(事實上,制造商應當盡量爭取用信息方面的改進來替代物質方面的改進,并且盡可能地接近最終客戶)。

直到這一批信息和通信技術(軟件、數據分析、無處不在的無線信息傳輸、傳感等)的突破,制造業才開始有能力充分解決信息方面的挑戰。從這個意義上來講,正如一些純信息活動(如旅游代理商、財務、會計等)被信息和通信技術改變一樣,制造業也開始迎來轉變。

從本質上講,智能制造就是將制造-生產-使用的各個環節的信息同制造相結合。正如Autodesk公司的資深設計、制造行業戰略專家Diego Tamburini所說:完全無法想象一個設計水平低下、高油耗、不環保的車輛本身是通過最高效的制造流程生產出來的。然而智能制造并不是單一技術和因素組成的:智能制造必須包括產品從設計(包括能量利用以及操作方面的構思)到產品系統運行效率,再到產品應用的智能程度和可持續性等整個產品生命周期中的連續過程的優化。

 

 

政策制定者應當了解智能制造的四個層級

 

美國制造技術協會 (AMT) 的技術副主席Tim Shinbara表示,政策制定者應當了解智能制造的四個層級。

第一層級,是智能機器本身,通過加裝傳感器的方式使用于成型、剪切、鍛造、沖壓的各種特定機器形成信息流并融入工業互聯網。

第二層級,是數字線程通過工藝鏈的聯接,將分散于獨立機器之間的信息實現跨車間的信息流整合(創建出覆蓋整個企業范圍的制造系統)。這表示原本彼此獨立的工藝鏈通過信息和通信技術的整合構成企業整體的制造生產體系。

第三層級,要在這個龐大的“制造信息”體系中通過數據分析來優化制程,并通過迭代的方式設計智能化產品。

第四層級,則是智能化的CEO或者高管,在建立了企業信息系統和部門的基礎上被授權對生產水平、生產地點、生產設置等實施優化和實時決策。

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