專用汽車實現(xiàn)智能制造有多遠(yuǎn)

本刊記者 張筱梅

在《中國制造2025》中，智能制造被定位為中國制造的主攻方向。加快機(jī)械、航空、船舶、汽車、輕工、紡織、食品、電子等行業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的智能化改造，提高精準(zhǔn)制造、敏捷制造能力。統(tǒng)籌布局和推動智能交通工具、智能工程機(jī)械、服務(wù)機(jī)器人、智能家電、智能照明電器、可穿戴設(shè)備等產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。

毫無疑問，智能制造是實現(xiàn)我國汽車工業(yè)成為制造強(qiáng)國的關(guān)鍵之一。就目前而言，我國汽車工業(yè)尤其在乘用車、卡車領(lǐng)域智能制造已經(jīng)初具雛形，全自動和半自動流水線作業(yè)已經(jīng)普及并且廣泛運用在各個工藝制造流程上。與之相比，我國的專用汽車制造領(lǐng)域，離智能制造還相差甚遠(yuǎn)，那么我們究竟離智能制造還有多遠(yuǎn)呢？

什么是智能制造

智能制造（Intelligent Manufacturing，IM）是一種由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，它在制造過程中能進(jìn)行智能活動，諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等。通過人與智能機(jī)器的合作共事，去擴(kuò)大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動。它把制造自動化的概念更新，擴(kuò)展到柔性化、智能化和高度集成化方面。

據(jù)介紹，智能化是制造自動化的發(fā)展方向。在制造過程的各個環(huán)節(jié)幾乎都可以廣泛應(yīng)用人工智能技術(shù)。專家系統(tǒng)技術(shù)可以用于工程設(shè)計、工藝過程設(shè)計、生產(chǎn)調(diào)度、故障診斷等。也可以將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制技術(shù)等先進(jìn)的計算機(jī)智能方法應(yīng)用于產(chǎn)品配方、生產(chǎn)調(diào)度等，實現(xiàn)制造過程智能化。而人工智能技術(shù)尤其適合解決特別復(fù)雜和不確定的問題。

從廣義概念上來理解，CIMS（計算機(jī)集成制造系統(tǒng)）、敏捷制造等都可以視作是智能自動化的例子。除了制造過程本身可以實現(xiàn)智能化外，還可以逐步實現(xiàn)智能設(shè)計、智能管理等，再加上信息集成，全局優(yōu)化，逐步提高系統(tǒng)的智能化水平，最終建立智能制造系統(tǒng)。這或?qū)⑹菍崿F(xiàn)智能制造的一種可行途徑。

目前國際較先進(jìn)的制造模式有多智能體（Multi-Agent）系統(tǒng)和整子系統(tǒng)， 除此之外，還有生物制造、綠色制造、分形制造等模式。制造模式主要反映了管理科學(xué)的發(fā)展，也是自動化、系統(tǒng)技術(shù)的研究成果，它將對各種單元自動化技術(shù)提出新的課題，從而在整體上影響到制造自動化的發(fā)展方向。

智能制造帶來什么

中國制造2025源自于德國工業(yè)4.0，作為中國建設(shè)制造強(qiáng)國的總體戰(zhàn)略，確定了“以體現(xiàn)信息技術(shù)與制造技術(shù)深度融合的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為主線”的發(fā)展方向，要開始并逐步實現(xiàn)由要素驅(qū)動向創(chuàng)新驅(qū)動轉(zhuǎn)變，由低成本競爭優(yōu)勢向質(zhì)量效益競爭優(yōu)勢轉(zhuǎn)變，由生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造轉(zhuǎn)變。然而，向工業(yè)強(qiáng)國轉(zhuǎn)型并沒那么容易，需要具備雄厚的產(chǎn)業(yè)規(guī)模、優(yōu)化的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、良好的質(zhì)量效益，以及持續(xù)的發(fā)展能力。根據(jù)最新數(shù)據(jù)顯示，在主要工業(yè)化國家的制造業(yè)綜合指數(shù)分布中，中國還處在第三方陣。

“工業(yè)4.0”被德國人視為“第四次工業(yè)革命”，其前提是在工業(yè)自動化基礎(chǔ)上，實現(xiàn)從機(jī)器傳感器到因特網(wǎng)通訊的無縫對接，生產(chǎn)自動化技術(shù)通過自我診斷、自我修正和功能最大化程序變得更加智能，以更好地輔助工人完成生產(chǎn)。

之所以德國政府要將“工業(yè)4.0”視為面向未來的一項高科技戰(zhàn)略工程，并表現(xiàn)出高度重視和極力推動。有專家認(rèn)為，其原因在于“工業(yè)4.0”給整個社會帶來的巨大利益：首先是保持競爭優(yōu)勢。德國制造業(yè)目前已經(jīng)在世界范圍內(nèi)處于領(lǐng)先地位。通過發(fā)展“工業(yè)4.0”，德國將繼續(xù)發(fā)揮并保持競爭優(yōu)勢。其次是可以靈活制造。“工業(yè)4.0”讓整個工業(yè)生產(chǎn)流程透明化，企業(yè)可以隨時掌握生產(chǎn)情況，并能及時反應(yīng)、快速調(diào)整生產(chǎn)流程。再有，能夠滿足私人定制。“工業(yè)4.0”可以滿足客戶的定制要求。還有，利于發(fā)揮創(chuàng)新能力。“工業(yè)4.0”給德國中小企業(yè)提供了更為廣闊的空間，有利于充分發(fā)揮企業(yè)的創(chuàng)新能力。最后，它能夠解決勞動力問題。德國社會老齡化問題嚴(yán)重。智能工廠的生產(chǎn)簡易化以及智能生產(chǎn)輔助系統(tǒng)，為延長工作壽命提供了可能，我國社會老齡化現(xiàn)象同樣嚴(yán)重。

取適量硬化漿體壓碎，用無水乙醇中止水化，在瑪瑙研磨并過0.08 mm的篩，在105 ℃烘干后準(zhǔn)確稱量試樣約1 g(精確至0.1 mg)，質(zhì)量記為m0，然后在數(shù)控式高溫爐中以10 ℃/min速率升溫至1 050 ℃恒溫30 min，取出放入干燥器中冷卻稱量；之后再在1 050 ℃下加熱15 min并冷卻稱量；如此反復(fù)，直到前后2次質(zhì)量差小于0.5 mg，結(jié)束實驗，最后一次試樣的質(zhì)量記為m1 050 ℃，每組試樣做3次平行試驗，取其平均值。硬化漿體非蒸發(fā)水量通過式(22)計算得到

通過德國先進(jìn)的“工業(yè)4.0”，我們可以看到，智能制造將給我國的汽車制造帶來全新的革命性的變化。其中，最為顯著的特點是全新的智能生產(chǎn)流水線代替了大量的人工操作，操作變得更簡單、具象化，而對于生產(chǎn)而言，生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，生產(chǎn)就簡化為對模塊化零件的排列組合。因為工業(yè)生產(chǎn)過程中勞動力成本是主要成本之一，而勞動力不可避免地會出現(xiàn)流失的情況，無論是跳槽還是人員老化等。標(biāo)準(zhǔn)化的好處是有利于將技術(shù)和知識固化到生產(chǎn)工藝中，有效避免技術(shù)人才流失對企業(yè)所造成的沖擊。

我國專用汽車“智能制造”已起步

在《中國制造2025》中，智能制造被定位為中國制造的主攻方向，這在一定程度上說明我國機(jī)械行業(yè)智能制造水平還較低，有待進(jìn)一步發(fā)展，而在專用汽車制造領(lǐng)域里，智能制造水平更是亟待提高。

眾所周知，我國專用汽車行業(yè)內(nèi)企業(yè)多是民營企業(yè)，規(guī)模小、企業(yè)實力不強(qiáng)，再加上專用汽車本身的特點產(chǎn)品品種多、個性化定制等，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化程度極低。唐山開元機(jī)器人系統(tǒng)有限公司營業(yè)部副部長趙嘉告訴記者，我國專用汽車行業(yè)存在的這些問題，對于實現(xiàn)智能制造或者設(shè)計出一條智能化流水線而言，非常不利，因為產(chǎn)品千變?nèi)f化，各個電腦程序也需要重新設(shè)定，造成了更高的開發(fā)成本。

據(jù)趙嘉介紹，一條智能化流水線比普通流水線造價更高。其中，為了保證特定結(jié)構(gòu)件的全套程序順利走下來，需要數(shù)控設(shè)備等全套工裝配套配合使用，軟件和硬件相互配合才能確保產(chǎn)品制造過程中的精準(zhǔn)性，以及相比人工高得多的工藝水平。趙嘉認(rèn)為，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化程度太低以及結(jié)構(gòu)件全套程序不完整這兩大問題得不到很好的解決，那么我國專用汽車智能制造只能緩慢推進(jìn)。

我國專業(yè)為專用汽車生產(chǎn)企業(yè)研發(fā)制造焊割設(shè)備的水泊焊割設(shè)備有限公司銷售副總趙偉也告訴記者，智能制造是未來的發(fā)展方向，目前我國專用汽車行業(yè)也已經(jīng)逐步往這方面發(fā)展，企業(yè)對智能化流水線的需求開始增多。但是，就目前國內(nèi)智能化流水線的研發(fā)和生產(chǎn)者而言，存在著理論設(shè)計和實際應(yīng)用沒有很好結(jié)合的問題，也就是說當(dāng)用戶提出對生產(chǎn)線的要求時，按照設(shè)計理論能夠達(dá)到其要求，但是在實際運用中其加工精度、裝備精度和要求存在一定差距，無法滿足更高的精度要求。目前某一個工位的智能化生產(chǎn)可以完全實現(xiàn)，但是整條流水線要實現(xiàn)智能化很難。

趙偉告訴記者，“在加工手段上來看，有時候數(shù)控機(jī)床達(dá)到的精度反而更高些。智能化流水線要在國內(nèi)正式全面推廣還需要一定時日。”

據(jù)了解，國內(nèi)某知名專用汽車企業(yè)集團(tuán)欲建立智能化流水線，開元公司的智能焊接機(jī)器人以及相關(guān)流水線參與了招投標(biāo)。據(jù)趙嘉介紹，這種智能化流水線是在主要焊接工位上運用機(jī)器人進(jìn)行更高精度的焊接，其他物流程序則通過自動化設(shè)備完成，與此同時，在軟件上將對運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控，對生產(chǎn)進(jìn)行管理，對故障進(jìn)行管理和處置，以及監(jiān)控生產(chǎn)線設(shè)備，還有對部品進(jìn)行經(jīng)手。軟件和硬件相互結(jié)合，達(dá)到降低管理人員數(shù)量和工人工作量，實現(xiàn)提高生產(chǎn)效率的目的。

據(jù)悉，這種提高焊接工藝的智能化流水線，目前已經(jīng)在國內(nèi)的工程機(jī)械、橋梁制造、煤礦行業(yè)上大量使用，開元的2 000多個智能焊接機(jī)器人已經(jīng)為徐工、柳工、中聯(lián)重科等國內(nèi)大型工程機(jī)械公司服務(wù)。不管是在工程機(jī)械還是在橋梁工程領(lǐng)域或者是煤炭領(lǐng)域，這些智能機(jī)器人都發(fā)揮了它在焊接制造工藝上無人能及的高超水平。

趙嘉也告訴記者，由于智能化流水線投資巨大，目前只能寄希望于有實力的專用汽車生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行投入，在有一定的示范作用后再逐步進(jìn)行推廣。當(dāng)然，這個生產(chǎn)流水線將具體根據(jù)產(chǎn)品和廠家的需求進(jìn)行設(shè)計，需要達(dá)到怎樣的自動化程度包括員工的參與度等具體要求，來減少人工焊接實現(xiàn)自動焊接，實現(xiàn)操作過程的高精度和避免出現(xiàn)焊接偏差。

盡管如此，專家一致認(rèn)為，智能制造在專用汽車行業(yè)目前還僅僅處于起步階段，僅僅是一個發(fā)展方向。針對目前我國專用汽車行業(yè)的制造水平，從人工操作到半自動生產(chǎn)，再到目前有些工藝工裝的全自動制造，中國的專用汽車制造在幾十年的發(fā)展過程已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化，要實現(xiàn)智能制造我們尚需一段時日。那么，下個世紀(jì)我國專用汽車行業(yè)會實現(xiàn)智能自動化嗎？我們的答案也只能是，在遙遠(yuǎn)的將來會實現(xiàn)。如果只是在企業(yè)的某個局部環(huán)解實現(xiàn)智能化，而又無法保證全局的優(yōu)化，則這種智能化的意義是有限的。