【智能制造】智能制造發展簡析

2020-04-05 16:40:41 飛飛迅軟件 55

智能制造裝備是傳統產業升級改造、實現生產過程自動化、智能化、精密化、綠色化的基本工具,實現生產過程和產品使用過程節能減排的重要手段,是培育和發展戰略性新興產業的支撐,智能制造裝備的水平已成為當今衡量一個國家工業化水平的重要標志,是智能制造發展的核心突破點。

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智能制造的內涵


      智能制造是什么,雖然目前國際上尚無公認的定義,只能概括認為是包括但不限于制造業的數字化、網絡化、智能化。        雖然其定義不能清晰表達,但對于該產業所覆蓋的范圍卻是可以概括地說其涵蓋了如下內容:


(1)智能裝備:機器人、數控機床、服務機器人、其他自動化裝備等;


(2)工業互聯網:機器視覺、傳感器、RFID、工業以太網、工業軟件(ERP/MES/DCS等;


(3)3D打印以及將上述環節有機結合的自動化系統集成及生產線集成等。

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       綜合來說,智能制造一般包括三個方面:一是產品和裝備的智能化,二是生產過程的智能化,三是服務的智能化。由此,也可以認為智能制造是指基于新一代信息技術,貫穿設計、生產、管理、服務等制造活動各個環節,具有信息深度自感知、智慧優化自決策、精準控制自執行等功能的先進制造過程、系統與模式的總稱。


國內外產業發展現狀


       隨著新一代信息技術和工業融合發展呈現新趨勢,智能制造日益成為第三次工業革命和工業4.0的重大趨勢和核心內容,代表著未來先進制造業的發展方向,美國、歐盟、日本均將其列入國家發展計劃,紛紛加緊布局這一領域,以圖加快制造業轉型升級發展的節奏。如美國提出了先進制造伙伴計劃(AMP)、先進制造業國家戰略計劃等,德國發布了“工業4.0”戰略,日本公布了《機器人新戰略》。在數控機床領域,美國、德國、日本三國是當前世界數控機床生產、使用實力最強的國家,是世界數控機床技術發展、開拓的先驅。在工業機器人領域,日本、美國、德國和韓國是工業機器人強國。日本號稱“機器人王國”,美國是機器人的發源地,德國工業機器人的研究和應用在世界上處于領先地位,韓國是工業機器人的后起之秀。在智能控制系統領域,全球前50家企業排行榜中74%為美德日企業,瑞典ABB公司持續多年保持全球集散控制系統(DCS)市場規模第一。在可編程控制系統(PLC)領域,歐洲以大中型PLC而聞名,日本的小型PLC產品約占有70%的份額。在自動化儀器儀表領域,生產廠家主要集中在歐美日等發達國家,如美國、歐洲和亞洲(包括日本)的傳感器市場約占全世界傳感器市場的90%左右,變頻器市場占有率較高的也主要是日美歐企業。在3D打印設備領域,排名前3位的企業分別是美國3DSystems公司、Stratasys公司和德國EOS公司,占據全世界近70%的市場份額。


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綜上可知,美國、德國和日本仍位居世界制造強國之席,占據智能制造裝備產業的主導地位。


       近十年,智能制造裝備業在我國獲得了迅速發展,目前我國已在機器人制造技術、傳感器制造技術、工業通信網絡設備制造和系統集成技術、數字控制系統與數 字化制造技術、數控機床制造技術、機密儀器儀表制造技術特、殊材料制造技術等方面攻克了一批長期影響我國產業安全的核心瓶頸,,建設了一批相關的國家重點實 驗室、國家工程技術研究中心、國家級企業技術中心等研發基地,培養了一大批長期從事相關技術研究開發工作的高技術人才,并形成了一批重點產品和具有國際競爭力的龍頭企業,逐步縮小了與世界智能制造強國的差距。在機床工業領域,沈陽機床、大連機床的年銷售收入均超過百億,進入世界機床產業前幾名;在智能控制系統領域,涌現出上海新華控制、浙大中控、北京和利時等為代表的具有自主知識產權的DCS生產廠商;在儀器儀表領域,有重慶川儀、京儀集團等一批具有國際競爭力的龍頭企業;在工業機器人領域,有新松機器人、廣州數控等企業。此外,還有瓦軸集團、沈鼓集團等一批各具特色的智能制造裝備企業。


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智能制造產業發展方向


        當前,大數據、云計算、移動互聯網等新一代信息技術同智能數控和機器人技術相互融合步伐加快,3D打印、人工智能迅猛發展,制造智能數控和機器人設備的軟硬件技術日趨成熟,成本不斷降低,性能不斷提升,無人機、自動駕駛汽車、家政服務機器人均已走向行業應用,具有自主思維和學習能力的設備已經成為現實。未來智能制造裝備產業將呈現出如下的發展趨勢。

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(1)全球化

        當前,以互聯網為代表的大數據、云計算、人工智能、區塊鏈新技術不斷推動著全球經濟發生深刻變革,而隨著經濟全球化發展,也推動著智能制造的全球化不斷向前。


(2)信息化

       制造業是立國之本、興國之器、強國之基,而信息化代表了新的生產力和發展方向和引領創新和驅動轉型的先導力量,加快信息化與工業化的深度融合,將極大提升制造業數字化、網絡化、智能化水平,確保制造過程的精準性與可靠性。


(3)智能化

      產品的智能化主要體現在全自動運行管理、復雜工況處理、系統自檢、控制系統的適應能力等幾個方面。通過采用 PLC、計算機、通訊網絡和各種高效、準確、可靠、可視的檢測、監控、控制裝備,配合自主研制、開發的 PLC、HMI 和計算機軟件,實現整套系統的智能化控制;通過采用機器視覺技術實現了對復雜工況的感知、判斷與處理決策;具有故障自檢測功能,出現故障時能夠及時發出報警并保護設備處于安全狀態;控制系統具有自適應功能,能適應上游生產線輸送過來的多種規格產品。


(4)模塊化

       模塊化是根據不同獨立單元的功能,依據不同用戶的需求可進行靈活多變的組合,滿足不同的生產需求。從設計上把系統的各個功能單元進行規劃,綜合各種使用條件下的功能分布情況,按最優化性能指標進行功能劃分、整合,創建各功能獨立存在方式及接口方式,進行模塊化設計。不但滿足客戶的不同需求同時在成本上進行合理的控制。


(5)柔性化

       傳統工業機器人追求速度和精度,其重量大、體積大、功耗大、剛性大,而柔性的輕質機器人因其自重小、低功耗、較高負載/自重比和具備柔順控制能力等特點更具優勢,柔性化發展已是中所制造業企業的新追求。


(6)集群化

      由于人才、技術、資金等能力都存在較大差距,僅憑一兩家企業單打獨斗是不現實的,需要把這些企業整合起來,通過集群力量,打造集合優勢,為企業提供創新資源和能力,推動產業技術的不斷創新,這樣才能在未來的市場競爭中居于主導地位。


(7)服務化

           隨著傳統工業巨頭的衰落和新興創新型企業的崛起,制造企業的競爭力已不再是硬件產品和實體資產的比拼,其價值正在不斷向服務方面轉變,也呈現了新的增長動能,故制造業服務化是企業在現今時代重塑競爭力的重要路徑。

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