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【智能制造】智能制造发展简析

    智能制造装备是传统产业升级改造、实现生产过程自动化、智能化、精密化、绿色化的基本工具,实现生产过程和产品使用过程节能减排的重要手段,是培育和发展战略性新兴产业的支撑,智能制造装备的水平已成为当今衡量一个国家工业化水平的重要标志,是智能制造发展的核心突破点。

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智能制造的内涵


      智能制造是什么,虽然目前国际上尚无公认的定义,只能概括认为是包括但不限于制造业的数字化、网络化、智能化。        虽然其定义不能清晰表达,但对于该产业所覆盖的范围却是可以概括地说其涵盖了如下内容:


(1)智能装备:机器人、数控机床、服务机器人、其他自动化装备等;


(2)工业互联网:机器视觉、传感器、RFID、工业以太网、工业软件(ERP/MES/DCS等;


(3)3D打印以及将上述环节有机结合的自动化系统集成及生产线集成等。

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       综合来说,智能制造一般包括三个方面:一是产品和装备的智能化,二是生产过程的智能化,三是服务的智能化。由此,也可以认为智能制造是指基于新一代信息技术,贯穿设计、生产、管理、服务等制造活动各个环节,具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称。


国内外产业发展现状


       随着新一代信息技术和工业融合发展呈现新趋势,智能制造日益成为第三次工业革命和工业4.0的重大趋势和核心内容,代表着未来先进制造业的发展方向,美国、欧盟、日本均将其列入国家发展计划,纷纷加紧布局这一领域,以图加快制造业转型升级发展的节奏。如美国提出了先进制造伙伴计划(AMP)、先进制造业国家战略计划等,德国发布了“工业4.0”战略,日本公布了《机器人新战略》。在数控机床领域,美国、德国、日本三国是当前世界数控机床生产、使用实力最强的国家,是世界数控机床技术发展、开拓的先驱。在工业机器人领域,日本、美国、德国和韩国是工业机器人强国。日本号称“机器人王国”,美国是机器人的发源地,德国工业机器人的研究和应用在世界上处于领先地位,韩国是工业机器人的后起之秀。在智能控制系统领域,全球前50家企业排行榜中74%为美德日企业,瑞典ABB公司持续多年保持全球集散控制系统(DCS)市场规模第一。在可编程控制系统(PLC)领域,欧洲以大中型PLC而闻名,日本的小型PLC产品约占有70%的份额。在自动化仪器仪表领域,生产厂家主要集中在欧美日等发达国家,如美国、欧洲和亚洲(包括日本)的传感器市场约占全世界传感器市场的90%左右,变频器市场占有率较高的也主要是日美欧企业。在3D打印设备领域,排名前3位的企业分别是美国3DSystems公司、Stratasys公司和德国EOS公司,占据全世界近70%的市场份额。


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综上可知,美国、德国和日本仍位居世界制造强国之席,占据智能制造装备产业的主导地位。


       近十年,智能制造装备业在我国获得了迅速发展,目前我国已在机器人制造技术、传感器制造技术、工业通信网络设备制造和系统集成技术、数字控制系统与数 字化制造技术、数控机床制造技术、机密仪器仪表制造技术特、殊材料制造技术等方面攻克了一批长期影响我国产业安全的核心瓶颈,,建设了一批相关的国家重点实 验室、国家工程技术研究中心、国家级企业技术中心等研发基地,培养了一大批长期从事相关技术研究开发工作的高技术人才,并形成了一批重点产品和具有国际竞争力的龙头企业,逐步缩小了与世界智能制造强国的差距。在机床工业领域,沈阳机床、大连机床的年销售收入均超过百亿,进入世界机床产业前几名;在智能控制系统领域,涌现出上海新华控制、浙大中控、北京和利时等为代表的具有自主知识产权的DCS生产厂商;在仪器仪表领域,有重庆川仪、京仪集团等一批具有国际竞争力的龙头企业;在工业机器人领域,有新松机器人、广州数控等企业。此外,还有瓦轴集团、沈鼓集团等一批各具特色的智能制造装备企业。


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智能制造产业发展方向


        当前,大数据、云计算、移动互联网等新一代信息技术同智能数控和机器人技术相互融合步伐加快,3D打印、人工智能迅猛发展,制造智能数控和机器人设备的软硬件技术日趋成熟,成本不断降低,性能不断提升,无人机、自动驾驶汽车、家政服务机器人均已走向行业应用,具有自主思维和学习能力的设备已经成为现实。未来智能制造装备产业将呈现出如下的发展趋势。

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(1)全球化

        当前,以互联网为代表的大数据、云计算、人工智能、区块链新技术不断推动着全球经济发生深刻变革,而随着经济全球化发展,也推动着智能制造的全球化不断向前。


(2)信息化

       制造业是立国之本、兴国之器、强国之基,而信息化代表了新的生产力和发展方向和引领创新和驱动转型的先导力量,加快信息化与工业化的深度融合,将极大提升制造业数字化、网络化、智能化水平,确保制造过程的精准性与可靠性。


(3)智能化

      产品的智能化主要体现在全自动运行管理、复杂工况处理、系统自检、控制系统的适应能力等几个方面。通过采用 PLC、计算机、通讯网络和各种高效、准确、可靠、可视的检测、监控、控制装备,配合自主研制、开发的 PLC、HMI 和计算机软件,实现整套系统的智能化控制;通过采用机器视觉技术实现了对复杂工况的感知、判断与处理决策;具有故障自检测功能,出现故障时能够及时发出报警并保护设备处于安全状态;控制系统具有自适应功能,能适应上游生产线输送过来的多种规格产品。


(4)模块化

       模块化是根据不同独立单元的功能,依据不同用户的需求可进行灵活多变的组合,满足不同的生产需求。从设计上把系统的各个功能单元进行规划,综合各种使用条件下的功能分布情况,按最优化性能指标进行功能划分、整合,创建各功能独立存在方式及接口方式,进行模块化设计。不但满足客户的不同需求同时在成本上进行合理的控制。


(5)柔性化

       传统工业机器人追求速度和精度,其重量大、体积大、功耗大、刚性大,而柔性的轻质机器人因其自重小、低功耗、较高负载/自重比和具备柔顺控制能力等特点更具优势,柔性化发展已是中所制造业企业的新追求。


(6)集群化

      由于人才、技术、资金等能力都存在较大差距,仅凭一两家企业单打独斗是不现实的,需要把这些企业整合起来,通过集群力量,打造集合优势,为企业提供创新资源和能力,推动产业技术的不断创新,这样才能在未来的市场竞争中居于主导地位。


(7)服务化

           随着传统工业巨头的衰落和新兴创新型企业的崛起,制造企业的竞争力已不再是硬件产品和实体资产的比拼,其价值正在不断向服务方面转变,也呈现了新的增长动能,故制造业服务化是企业在现今时代重塑竞争力的重要路径。

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