智能制造技術在傳統企業中的應用

張子娟

摘要：隨著 5G 和 AI 技術的進步，制造業生產模式迎來了升級改造的技術手段，迫使傳統企業主動升級才能提高市場競爭，如何升級、如何順暢升級、如何較低成本升級、如何通過升級達到預期目標都是企業在升級前必然思考的問題。

關鍵詞：智能;制造技術;傳統企業;應用

1 智能制造敘述

1.1 國外智能制造發展敘述

國外的智能制造技術發展是比較早的，甚至可以追溯到20世紀80年代，美國的懷特教授和布恩教授還專門出版了《智能制造》專著，這本專著里面首次提及了智能制造的概念，并具體分析了智能制造的設想和途徑。20 世紀 90 年代，日本也提出了智能制造技術，并且開發了世界上最早的智能工廠。德國的汽車制造業將智能制造技術應用到車輛裝配過程中，取得了顯著的效果。進入 21 世紀以來，物聯網、大數據、云計算、人工智能等技術的不斷興起，為智能制造技術的發展提供了動力。在 2012 年美國就提出了“先進制造業國際戰略計劃”，隨后在德國工程院倡導下德國提出了“工業 4.0”國家戰略，后續韓國和法國也紛紛提出“新增長動力戰略”和“新工業法國”計劃等智能制造發展戰略。

1.2 國內智能制造敘述

我國的智能制造技術相比發達國家而言起步是較晚的，在 1994 年由清華大學、華中科技大學、南京航空航天大學為代表的高校率先提出了智能制造相關技術研究。在 2015 年國家工業和信息化部聯合了中國工程院制定了“中國制造 2025的國家戰略”，戰略的提出是以創新制造為主體，以加快下一代信息技術與制造業的融合為主的戰略，本著推進智能制造技術的方向、解決數字化、網絡化、集成水平等核心問題為目標，大力發展高端制造業，實現制造業歷史性跨越的戰略。在2016年我國頒布了《智能制造發展規劃（2016-2020）》，來支撐智能制造的實現和支撐。

2平臺建設

從傳統企業向智能制造升級的過程必然是有一個過程，可能要涉及到大量的傳感技術、通信技術、軟件技術、硬件技術、控制技術、云計算技術和深度學習相關的技術，所有這些新的技術都需要融合到一個統一的平臺上，可以由小的應用開始建立，逐步增加形成企業實際的信息平臺。例如：可以從一條生產線做起，可以將其上的設備工序的數據進行采集和監控，再配上物聯網系統，那么就可以監測這條產線上每個工序環節的生產數據，每道工序的加工參數，加工工藝，加工質量，直通率，不良品現象等等。等到一條產線運行成熟后再拓展到多條線甚至全部產線，那么在此拓展過程中必然也需要對這個平臺的性能進行提升，容易找到合適可靠的符合實際的核心平臺的建設，從而為智能制造打下結實的基礎。

通常傳統企業前期已經有的軟件系統（不同時間投入、不同供應商之間），如何和新投入的軟件和升級后的系統進行兼容 ， 這就需要企業統合這些軟件盡量平臺化，要有強大的軟件兼容能力，通過標準的接口使其處于一個或多個虛擬的平臺中，這是優先考慮的事情，既能保護以前的投資，同時能兼顧升級效率。

3 數字化

數據采集是智能生產中的重要組成部分，是人、機、料、法、環、測的基本數據支撐來源。數據采集又分為對人員信息的采集，對物料的采集，對環境的采集，對設備和測試結果的采集幾個方面。以設備為代表的通過傳感技術和通信技術讓設備上云（包括本地云）， 將設備相關的數據都能實時的采集甚至也能夠實時對設備進行參數調節，讓設備變成智能化的設備，并在此基礎上的數據采集和結合行業知識的分析、預測、決策是智能化轉型的關鍵。有條件的企業可以根據自身的實際逐步按此路徑升級，風險不大，效果較好。大量的數據的積累為深度分析、挖掘算法模型、大數據分析提供基礎，為智能決策提供依據。以此同時，可以將傳統分散于不同企業、不同系統、不同個體的工業經驗將能夠獲得有效沉淀和匯聚起來，并通過平臺功能的開放和調用被更多企業共享。

4高速高精聯動控制技術

相比于傳統的普通機床，數控機床最大的優勢便是可以同時使用多軸聯動的方式完成控制以及加工工作。由于各個伺服的加速和減速不斷交替，因此對于不同機床來說，其運動性能以及運行狀態同樣差異化明顯。也正是由于這方面原因，在使用多種聯動方式的時候，通常很難做到精確控制，造成其輪廓軌跡出現偏差。而在應用高速高精聯動控制技術之后，可以有效完成信息通訊，并使其傳輸量持續增加，并不斷提升傳輸速率。不僅如此，在控制策略層面，依靠多軸補償，以此對各個關節點的運動效果展開控制。而在控制算法層面，依靠 PID 反饋控制，促使其抗干擾能力得到全面提升，進而大幅度降低輪廓的誤差，確保信號的應用能夠達到預期效果。

5機床多源誤差補償技術

數控機床多種聯動的加工工作，其精度會受到多方面因素的影響。誤差本身的來源主要包括零件的原始制造、安裝或者由于大量磨損造成的誤差等。而當機床本身具備較強的操作能力之后，將多源誤差補償技術應用其中，以此促使其加工精度得到全面提高。所謂多源誤差的補償技術，其主要是指依靠測量、分析以及統計的方式，對機床本身的特性以及規律進行全面探究。同時通過創設誤差模型，預設新誤差量，以此抵消過程誤差的一種技術形式。通常來說，其主要包括四類技術，分別是幾何誤差補償技術、熱誤差補償技術、力誤差補償技術以及振動主動抑制技術。（1）幾何誤差補償技術，通過解耦分離的方式，及時獲得信息的補償量，并通過實際運動以及疊加補償的形式，對數控代碼的運動模式展開修正。（2）熱誤差補償技術，通過建立模型的方式，盡可能降低誤差測定時間，從而使得誤差預測的精確性得到提高。（3）力誤差補償技術，通過提升切削力的方式，對其變形誤差提供補償。四是振動主動抑制技術，以此對內部產生的振動效果提前進行抑制，防止其造成更為嚴重的影響。

6智能制造技術的發展趨勢分析

智能制造技術本質上就是制造技術、自動化技術、系統工程、人工智能等技術的融合和滲透，相互融合滲透所衍生出的一門綜合性的技術，智能制造技術是建立在市場需求和科學技術發展的條件下的，市場的需求不斷地變化，制造業的重心就會發生一定的轉變，加之信息技術的推動，制造業的配置就會發生轉變。這不單單是制造工 藝的升級產品設計制造的升級，而是一種產品的理念到產品的投產的過程，是一個功能性和系統性融合的過程。以目前廣為流行和熱議的 3D 打印為例，本質上講 3D打印就是一種智能制造技術，是通過計算機設計，通過粉狀、液態材料為原材料，通過 3D 打印機將所需要的產品打印出來的的過程，這個過程是智能制造技術的應用過程，也是創新過程。所以筆者認為先進的智能制造技術是需要融合制造過程中產品的設計、產品的生產、產品的管理等環節的智能化，并且根據以上融合逐漸形成智能化的產品理念。

結語

企業智能制造升級之路沒有千篇一律，要循序漸進，要切合實際，要對自己的需求有比較清晰的認識，痛點是什么？未來的目標和方向是什么？每個階段行的目標是什么？哪些需要系統改善，哪些可以通過單元改善實現？實現的方向是堅定的，但是實現的方法和路徑是不同的，不能急于求成而給企業的升級造成巨大困難，一定要在低成本的前提下，一點一滴的實現，好的效果要加強推廣，由點帶面，由面到全方法多層次的實現，效果是逐步體現的。

參考文獻

[1]朱劍英.智能制造的意義、技術與實現[J].機械制造與自動化 ，2013（03）.

[2] 丁蓉 ， 金星 . 中國智能制造行業技術及品牌發展報告 ，2017.