智能制造發展研究

趙揚　李玉申　王恒

[內容提要]智能制造是傳統制造產業轉型升級，實現生產過程智能化、高端化、成套化的重要手段，是實現培育和發展戰略性新興產業的重要支撐。本文從智能制造的特征、優勢著手，簡要分析了國內外及遼寧省智能制造的發展現狀。

[關鍵詞] 智能制造 傳統制造業 技術

伴隨著智能概念的引入，在制造業全球化背景下受德國工業4.0的啟示，制造業正由傳統“制造+銷售”的生產型制造模式向“技術+管理+服務”的智能型制造模式轉變。信息技術與傳統制造業的深度融合，正在成為促進傳統制造業轉型升級、提質增效的重要手段，也為制造業發展和培育新的經濟增長點指明了方向。做好信息技術與傳統制造業的深度融合，應該突出智能制造這一主攻方向，重點實現傳統制造業的關鍵技術突破、生產模式創新。

一、智能制造的概念

智能制造的概念源自于對人工智能的研究，一般認為是由智能制造技術及智能制造系統兩部分組成，是自動化制造技術的延伸，較之白動化制造更為智能化及高度集成化，是將人類專家的知識、經驗由機器歸類、匯總形成一整套人機一體化的智能系統。智能系統經由人機互動、合作共事的模式，逐步代替生產制造過程中人類專家重復性的腦力勞動，并更好地進行擴充、延伸;廣泛的參與到生產制造的整個流程中，包括判斷、分析、推理、設計等環節。同時，依托信息網絡和數據存儲技術進行廣義信息采集、整理，達成智能制造系統知識庫的不斷更新、擴充，進而實現自我學習完善、判斷和規劃系統行為功能。智能制造技術可廣泛應用于傳統制造領域的生產、加工全過程，通過對傳統產業的信息化改造實現精度提升、工藝優化、效率提高等目的，切實的提高制造業企業生產效率和產品質量。隨著智能制造技術的普及應用，必將對傳統制造業生產模式產生顛覆性的影響，改變全球制造業發展格局，引發新一輪的制造業產業變革。

二、智能制造的特征

智能制造的系統特征一般分為三類予以定義。一是初級智能系統。具備狀態感知、自動決策、即刻執行，其決策依據主要依靠科學效應來實現，無需嵌入計算系統。二是恒定智能系統。具備狀態感知、實時分析、自主決策、精準執行，其決策執行主要依靠預先設定的程序，依托嵌入計算內核、嵌入軟件和知識庫。三是開放智能系統。具備狀態感知、實時分析、白主決策、精準執行、學習提升，是高度智能、具有一定認知能力的系統，具備了自我完善、學習提升的持續發展能力;具有強大的計算能力，可以實現對大數據的分析與處理，能不斷應用、積累和創造知識。

三、智能制造的優勢

智能制造與傳統制造相比具有管理模式、市場挖掘、降低成本、優化工藝流程、提高生產效率等諸多優勢，能夠更好地進行資源的整合，將分散的制造資源和信息快速集中匯總等。主要體現在：一是系統的智能化方面。智能制造系統以海量數據、信息為基礎，以大規模精確、縝密的算法、邏輯為支撐，進行自動化分析、推理、判斷等操作并能夠實現自主故障診斷和排除。二是系統的高度集成化方面。經過多年軟件工程、人工智能領域等對算法和計算、存儲能力的發展提升，智能制造系統得以實現在跨系統、跨設備間的數據、信息發送及指令轉移;依托信息網絡的傳輸，在設定的上層邏輯對請求指令進行匯總、反饋，合理安排下層邏輯協同工作完成指定生產任務。甚至在實現智能制造的企業之間（如上下游企業）也可打破邊界實現協作生產。三是柔性生產方面。借由智能制造系統的自主行為規劃和判斷，根據訂單需求、產品要求、原材料等外部條件的變化對自身的生產行為進行決策，適時調整生產能力，快速適應瞬息萬變的市場需求和生產訂單變化。

四、智能制造的發展現狀

隨著信息化和工業化的深度融合，發展呈現新趨勢，代表著未來先進制造業發展方向的智能制造越來越受到世界各國的重視，各國紛紛加緊布局這一領域，將智能制造列入國家發展規劃，以加快制造業轉型升級發展的節奏。處于全球范圍內智能制造發展前端的美國、德國、日本分別提出了相應的計劃，美國提出了“先進制造伙伴計劃”“先進制造業國家戰略計劃”;日本提出了“機器人新戰略”;德國發布了“工業4.0戰略”。歐盟也于2010年出臺了“第七框架計劃（FP7）的制造云項目”，2014年又提出了實施“2020地平線”計劃，將智能制造系統作為創新研發的優先項目。

隨著經濟發展進入新常態，我國也高度重視智能制造發展，提出了“工業轉型升級”“中國制造2025”等發展規劃和行動綱領。以創新驅動、轉型發展為主題，以走新型工業化道路，發展壯大高新技術產業、大力發展現代制造業、改造提升傳統工業、培育發展戰略性新興產業為主線，最終實現制造強國的戰略目標。據統計，2016年我國智能制造行業產值規模達12233億元。

遼寧作為傳統工業大省，一直高度重視傳統產業的轉型升級工作。白2012年起，全省高端裝備制造業占裝備制造業比重保持穩定增加;截至2019年第一季度，全省規模以上工業增加值同比增長8.3%，裝備制造產業增加值增速為11.8%。在推進裝備制造業向智能化、高端化、成套化發展進程中，遼寧注重人工智能、互聯網、大數據與制造業的深度融合，明確了以智能制造為突破的主攻方向，重點集中在機器人及智能裝備、數控機床、重大成套裝備、集成電路裝備等高端裝備制造業領域，引導企業進行智能工廠、生產線及數字化車間建設。目前，全省推進智能制造及智能服務試點示范項目100項，初步建成28項;國家智能制造綜合標準化與新模式應用項目計劃中遼寧有18個項目入選。培養了包括沈鼓集團、沈陽新松機器人等企業及沈陽機床完全自主技術的i5智能機床、大連光洋科技集團研制的五軸精密數控機床等在內的一批智能制造發展示范效果顯著的重點企業及重點項目。