淺析自動控理論對現代制造業的影響

(太原理工大學 山西 太原 030024)

一、引言

“科學技術是第一生產力”，伴隨著科學技術的不斷發展，我國的制造業迎來的更多的機遇和挑戰，制造業中的機械設備以及控制設備在隨著科技的不斷進步而發生著翻天覆地的變化。在社會成本不斷上漲的過程中，當今市場要想在競爭如此激烈的環境中獲得更大的生存和發展空間，那就需要更多的運用自動控制理念以及相應控制設備來實現成本的最優控制，促進現代制造業的發展與進步

二、自動控制理論與現代制造業的發展現狀

(一)自動控制理論的發展概述。自動控制理論是以反饋理論為基礎的自動調節原理，主要用于工業生產的環節控制。隨著現代應用數學新成果的推出和電子計算機的應用，為適應宇航技術的發展，自動控制理論跨入了一個新的階段——現代控制理論。它主要研究具有高性能、高精度的多變量變參數的最優控制問題，主要采用的方法是以狀態為基礎的狀態空間法。目前，自動控制理論還在繼續發展，正向以控制論、信息論、仿生學、人工智能為基礎的智能控制理論深入。

(二)現代制造業的發展現狀。制造業是一個國家國際競爭力和綜合實力的重要表現，制造業的可持續發展不僅對于國家的經濟建設具有重要意義，也是提高生產力和人民生活水平的重要環節。我國社會主要矛盾已經轉化為人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發展之間的矛盾。從上一階段講的“物質文化需要”到如今的“美好生活需要”，從解決“落后的社會生產”問題到解決“不平衡不充分的發展”問題，這反映了我國社會發展的巨大進步。從十九大提出的社會矛盾的變化也不難看出我國現代制造行的發展是值得肯定的。但制造業的整體水平還相對落后的，自動化程度不高，智動化水平更是寥寥無幾。

三、自動控制與現代制造業的結合——智能制造

無論是為了滿足社會需求還是謀求更高的利潤，制造業的發展趨勢還是在朝著自動化和智能制造的方向在發展。智能結構體通過感知和認知形成意識，通過意識約束和指導行為，通過對行為能力和行為過程的總結用提煉形成經驗，借助經驗對未來的變化做出判斷和分析，并在更高的標準上優化和提升自身的意識。讓工廠變得智能，就要把工廠變為一個智能結構體，就需要建立工廠的意識，協調工廠的行為，洞察工廠的數據。鴻海集團總裁郭臺銘先生曾說：“我們要做智能制造，要做工業互聯網，就是要建好云、移、物、大、智、網，加上機械人”。其中包括信息的云端存儲和運算；移動通訊、遠端遙控；物聯網；大數據(制造大數據、供應鏈大數據、用戶需求大數據)；智能數據(智慧分析、能力執行)；網路傳輸(物對物，廠對廠，機器對機器)；機器人。只有這樣才能真正意義上實現智能制造。智能制造的整個流程大致可分為以下三個環節：

(1)訂單信息處理。任何一個產品從其理念雛形的誕生到最終能夠批量生產都經歷了一個漫長的過程。而客戶訂單信息處理包擴了原材料、工藝需求、產品結構、包裝方式以及出貨數量等一系列客戶需求，傳統制造要需要大量人來來完成信息的拆分與整合。而智能制造則只需要運用大數據和智能數據以及工程師的產品結構分析就能完成客戶訂單信息的拆分與整合，這不僅使整個環節更加高效還大大的降低了人工成本。

(2)產品智能生產。產品在制造環節中，在數字化工廠的基礎上，利用物聯網技術、設備監控技術加強產品的信息管理以及品質監控，清楚的掌握產銷流程，提高了生產環節的可操控性，在整個環節上減少了產線上過多的人員參與降低了人工對整個生產環節的品質管控的干擾。并且即時準確地采集了生產數據和品質數據，以便合理安排生產計劃和生產進度，同時便于整個生產環節品質的自我調控，從而使得整個生產環節更加的智能化、高效化。

(3)供應鏈的云端智能監控。企業自誕生之日起，就難以擺脫庫存的困擾，如何降低庫存成本、提高庫存周轉效率，一直是企業老總們格外關心、卻不容易實現的難題。也正因為如此，“零庫存”的誘惑才如此之大。而同時應加以注意的是，由于產品是依托于整條供應鏈的運轉才得以生產、加工和銷售的，產品的價值或價格是由整條供應鏈的成本決定的，而不僅是某個環節。所以，所謂的“零庫存”應該以整條供應鏈為考慮基礎，更多的依靠物聯網；大數據(制造大數據、供應鏈大數據、用戶需求大數據)；智能數據(智慧分析、能力執行)；網路傳輸(物對物，廠對廠，機器對機器)等手段將整條供應鏈的上下游協同配合；實時交互供應鏈上下游的信息，實現JIT精益生產;同時要有強大的物流系統作支撐。最終完成整條供應鏈的信息化聯動，才是通向“零庫存”的必由之路。

四、智能制造的還需攻克技術難題

智能制造更重要的是一種思想而不是一門技術，由于智能制造產業具有需求多樣化、碎片化的特點，需要對于不同的企業要分門別類拿出不同的解決方案因企制宜，推進產業升級。盡管從中央到地方都有扶持計劃，但總體零散、缺乏系統性，難以形成協同發展，政策扶持效果總體并不理想。有些行業歸口和行業規劃還需明確，行業政策和標準研究還存在缺位。

作為智能制造的核心，自動化設備和智能化軟件搭起的互聯網平臺，而它的載體——工業機器人行業關鍵元部件主要依賴進口，比如高性能交流伺服電機和高精密減速器，還有數控機床領域的功能性部件和3D打印機的核心部件激光器，智能制造諸多基礎技術方面仍然停留在仿制層面，創新能力不足，關鍵技術難以突破，造成國產智能制造企業成本居高不。

智能制造方式建立在自動化、機器人、物聯網、大數據、云計算、人工智能等一大批高新技術的綜合運用上，找尋合適的技術源來改造企業生產模式成為智能制造能否成功的關鍵要素；現實中，大型技術供應商更多提供成套的智能制造技術解決方案，改造成本高；而中小型技術供應商則難以提供匹配度高的智能制造技術和管理模塊，改造效果差。此外，部分中小型企業由于資源限制導致難以搜索到外部智能制造技術商，憑借企業自身技術存量難以實施有效的智能制造改造。

智能制造并不等于機器換人。機器人并不能完全替代人工，且智能制造與機器人自身發展離不開專業技術人員，其催生的新產業生態更是需要大量合適勞動力。因此，如果不能形成智能人才支撐，企業可能跌入轉型陷阱：有智能工廠，卻沒有人操作。“互聯網”和智能制造時代對技術技能人才知識結構復合型的要求更高，但企業普遍面臨的窘境是，目前院校培養的學生素質和企業實際要求嚴重脫節，許多新業態已風生水起，但院校卻沒有相關專業。

五、綜述

隨著移動互聯網、大數據、云計算以及人工智能等技術的不斷發展與應用，產業互聯網時代已經帶來，傳統的現代制造業正在向著智能制造方向蓬勃發展。而智能工廠成為了智能制造的一標志性的產物。它基于現代數字化工廠，大量的運用了物聯網技術，設備監控技術，大數據，人工智能等前沿科技，將大量數據高度集合而又分門別類的進行梳理，最終構成一個高效節能、綠色環保、環境舒適的任性化工廠。

就目前現狀而言現代制造業正在伴隨著自動控制理論的發展而發生著翻天覆地的變化，并有著一個良好的發展前景。其主要的方向圍繞著提高生產效率、降低生產成本、保護產品質量等方向來提升企業的整體競爭力。因此作為企業要發展好云、移、物、大、智、網、機械人等現代前言科技，努力培養創新型人才，推動企業的長遠發展。為更好的實現智能制造打下堅實基礎，同時也是為了共筑中國制造2025增磚添瓦。