制造业数字化智能化（精选5篇）
制造业数字化智能化 第1篇
在全国科技创新大会上,胡锦涛总书记指出,科学技术日益成为经济社会发展的主要驱动力;必须从国家发展全局的高度,集中力量推进科技创新,必须把创新驱动发展作为面向未来的一项重大战略。
我们国家的发展进入了新的历史时期,要实现以科学发展为主题,以加快转变经济发展方式为主线,最根本的要依靠科技的力量,最关键的要提高自主创新能力,要推动我国经济社会发展尽快走上创新驱动的轨道。
国际金融危机以来,世界经济竞争格局发生了深刻变化,主要有两个大的趋势。一方面,实体经济的战略意义再次凸显,世界主要发达国家重新重视实体经济,纷纷实施再工业化战略。美国2009年制定《重振美国制造业框架》,通过了《制造业促进法案》;2011年启动“先进制造业伙伴计划”,发布振兴制造业五年出口倍增计划;今年2月,又制定了《美国先进制造业国家战略计划》,提出要重新认识先进制造业在国民经济体系中的地位,保持在先进制造业领域的国际领先和主导地位。德国、英国、日本等国家都推出一系列重振制造业的重大举措。另一方面,新一轮工业革命正在深化,西方发达国家振兴制造业走的是一条新路子,他们依靠科技创新,抢占国际产业竞争制高点、增强经济发展核心竞争力、谋求未来发展的主动权。例如,苹果公司通过产品模式的创新、各种最新技术的集成创新,成功引领了IT产品的发展方向。再如,美国页岩气开发技术的突破,引起了一场“页岩气革命”,对世界的能源格局乃至政治、经济发展都产生了深刻的影响。
近期,美国学者们发表了一批文章,一是强调新的工业革命即将到来,其核心技术是“制造业数字化”;二是认为美国在信息技术方面具有巨大的优势,应该通过大力发展和广泛应用以数字化和智能化为核心的先进制造技术,实现制造业的革命性变化;三是尖锐地指出,新技术的出现,很可能导致中国制造业在未来20年中出现美国在过去20年所经历的困境,中国正在失去全球制造业的竞争优势和先进地位,很快就该轮到中国去担忧了。我们应该感谢这些美国的先生们,感谢他们的提醒,感谢他们的警告,我们确实应该有强烈的忧患意识。
经过新中国60多年特别是改革开放30多年的奋斗,中国制造业实现了历史性的跨越式发展,制造业生产总值已成为世界第一,我们国家已经成为“制造大国”。但是,我们还不是“制造强国”,主要的差距在于两个方面:产品质量和自主创新能力,特别是技术上一直处在跟踪和追赶状态,许多关键核心技术还远远没有掌握,制造业综合竞争力还很弱。正如温家宝总理在全国科技创新大会上指出的:“我国是制造业大国,已经具备很强的制造能力,但仍然不是制造业强国,总体上还处于国际分工和产业链的中低端。”“如果能在‘中国制造’前面再加上‘中国设计’、‘中国创造’,我国的经济和产业格局就会发生根本性变化。”
必须强调的是,我们对中国制造业的未来充满了信心,中国制造业面临着前所未有的挑战,同时也面临着前所未有的机遇。我们既不能妄自尊大,也不必妄自菲薄。今后20年,是我国制造业实现由大到强、在创新和综合竞争力上进入世界前列的绝佳发展机遇期。中国制造业的跨越式发展具备了许多良好的条件:
(1)我国制造业拥有巨大的内需市场,需求是最强大的发展动力。
(2)我国制造业有着世界上最为完整的体系,具备强大的产业基础。
(3)我国一直坚持信息化与工业化融合发展,在制造业数字化方面掌握了核心关键技术,具有强大的技术基础。
(4)我国在制造工业人才队伍建设方面已经形成独特的人力资源优势。
(5)我国制造业在自主创新方面已取得辉煌成就,上天、入地、下海、高铁、输电、发电、国防“杀手锏”等等(图1),显示出巨大的创新潜力。
我们深切地认识到,与美国相比,我们在虚拟经济的创新方面差距极大,在信息技术原始性创新方面,与微软、英特尔、谷歌、苹果等公司相比,差得很远。然而,今后20年,在“制造业数字化智能化”这样一个核心技术方面,中国制造业完全可以实现战略性的重点突破、重点跨越,实现与西方最发达国家并行甚至超越。这是一个重大的战略抉择,必将取得伟大的胜利。
总之,我们要推动中国制造业发展走上创新驱动的轨道,在今后20年,实现我国从“制造大国”到“制造强国”的跨越式发展。
2“制造业数字化智能化”是新的工业革命的核心技术
先进制造技术创新的内涵主要包括产品创新、制造技术创新以及产业模式创新。数字化智能化技术是产品创新和制造技术创新的共性使能技术,并深刻改革制造业的生产模式和产业形态,是新的工业革命的核心技术。
2.1 产品创新———“数控一代”和“智能一代”机械产品
2.1.1 从两个案例看产品创新的极端重要性
例1 数码相机
它采用光电转换器取代传统胶片将光信息转换成电信息,再进行数字化处理与存储,是应用数字化技术对传统产品进行创新的一个典范。
曾经居于胶片行业全球垄断地位的柯达公司,早在1975年就研发出世界上第一台数码相机,但由于战略性决策失误,没能将这一技术创新成果市场化。随着传统胶片产业被数字化技术所颠覆,柯达公司今年最终宣布破产。
例2 3D(三维)打印机或称为快速成形机
世界上最大3D打印机的研制成功是2011年中国十大科技进展之一。3D打印采用分层打印、叠加成形的方式逐层增加材料来生成三维实体。
相对于传统的材料切削成形(Cutting),3D打印的材料叠加成形(Adding)是一种重大创新。3D打印机是一种新型制造装备,既是制造工艺的原理创新,也是应用数字化技术的产品创新,其广泛应用将使人们可随时随地制造出所需物品,必然会改变整个制造业的面貌。
从以上两个案例可以看出产品创新对于一个企业以至整个制造业的极端重要性,过去的“三分产品七分市场”的观念已经过时,或许“七分产品三分市场”才能适应当今激烈的市场竞争环境。2.1.2应用数控技术和智能技术实现机械产品创新
传统机械产品的构成包括动力装置、传动装置和工作装置等三部分。其创新可以有多种途径,其中主要的有两种方法:一是创新工作原理或者说工作装置;二是创新运动的驱动和控制系统。
第一种创新,工作原理的创新,是根本性的,极为重要,3D打印技术即属于这类创新。千百年来,人们一直在不断创造各种新的机械,形成了适用于完成各种不同任务的成千上万的机械产品。
应用数控技术和智能技术进行机械产品创新是第二种创新,其核心技术路线是:一方面,用伺服电机驱动系统取代传统机械中的动力装置与传动装置;另一方面,也是更为重要的,采用计算机控制系统对机械运动与工作过程进行控制,即增加一个“大脑”,然后在此基础上进一步应用智能技术不断提高产品的智能化程度。
数控技术和智能技术是实现机械产品创新的颠覆性共性使能技术,其核心是数字化。数控技术和智能技术的应用使机械产品的内涵发生根本性变化,使产品功能极大丰富,性能发生质的变化,从根本上提高产品的水平和市场竞争力。
一说起数控,人们就想起了数控机床,这是对的,但很不全面。一方面,数控机床是应用数控技术创新机械产品的最初的推动力和最成功的典范:1952年,为了有效加工飞机机翼样板曲线轮廓,美国帕森斯公司与麻省理工学院合作,研制成功世界上第一台三坐标立式数控铣床,标志着机械产品数控化时代的开始;而且,经过随后几十年的发展,各种数控机床得到了非常广泛而高水平的应用。但另一方面,数控技术是一种共性使能技术,可应用于对各种机械产品进行创新升级。
例3 注塑机的数控化和智能化
注塑成形是最有效的塑料成形方法。我国是全球最大的注塑机生产国,产量占世界年产量的70%以上,但在高端产品方面还远远落后于世界先进水平。
注塑机要完成模具开合、注射、塑化、脱模、调模、注射台移动等6个动作,分别由6个执行机构来实现。注塑机的发展历经传统液压型到伺服节能型再到全电动数控型的演变,目前正向智能数控型方向发展。
(1)传统液压式注塑机:由普通电机提供动力,经液压传动系统驱动6个执行机构。
(2)节能型数控注塑机:巧妙地应用数字化技术,用交流伺服电机取代原普通电机,液压传动系统基本不变;可实现能量的按需供给,消耗电能可减少40%~80%。
(3)全电动数控注塑机:全面应用数字化技术,各执行机构均采用伺服电机驱动,由计算机数控系统进行控制。其加工精度与稳定性高、质量好;可实现复杂的同步重叠动作,生产效率高;节省能源,噪声低、无油污染。
(4)智能型数控注塑机:进一步引入智能技术,实现工艺自动优化、参数自动补偿、产品自动分拣、过程自动监控和故障自动诊断等功能,从而实现更高的效率、精度和节能效果。
例4 动力机车的数控化与智能化
我国已成为世界上高速机车技术最发达的国家之一。轨道交通机车历经蒸汽机车、内燃机车、电力机车到动车组的进化,目前正向智能化方向发展(图2)。
(1)蒸汽机车:以煤为能源,蒸汽机提供动力,经连杆、摇杆传动驱动机车动轮旋转;采用离心式调速器和节气阀控制运行速度。
(2)内燃机车:以油为能源,柴油机提供动力。由柴油机驱动发电机发电,经整流、逆变等处理后供电动机驱动机车轮对;同时,通过对电传动系统的控制实现启动、调速运行和制动。
(3)电力机车:直接以电为能源,从接触网接受电能传输给牵引变压器,经降压、变流、整流及逆变等处理后供电动机驱动机车轮对;同时,通过向牵引电机输入变压变频的交流电控制其输出的转矩,实现对速度的控制。相比内燃机车,具有功率大、电能利用率高、无污染、工作环境好等优点。
(4)动车组:是数字化的电力机车。从接触网接受电能传输给多个动车的牵引变压器,经处理后供动车电动机驱动动车轮对;其电机分布在多个动车上,驱动数字化、结构小型化;采用符合IEC 61375-1标准的TCN网络,实现了数字化控制。
(5)电力机车的智能化:基于数据采集、网络通信、智能决策与评判、面向服务的架构等技术,实现动力机车的智能化,提供更安全、更舒适的服务。
综观机械产品创新升级的历程,蒸汽机技术这一共性使能技术所带来的动力革命曾催生出了“蒸汽一代”机械产品;电机技术这一共性使能技术所带来的另一场动力革命则曾导致了“电气一代”机械产品的产生;当今,数控技术这一共性使能技术则正在使机械产品从“电气一代”跃升为“数控一代”机械产品;在可预见的将来,智能技术的发展将使机械产品最终进化为“智能一代”机械产品。
“数控一代”和“智能一代”机械产品均是信息化与工业化深度融合的产物,其实质是信息化技术引起的深刻变革。总之,机械产品的数控化和智能化创新具有鲜明的特征,具有本质的规律,可以普遍运用于各种机械产品创新,引起机械产品的升级换代。
2.1.3《“数控一代”机械产品创新工程》和《“智能一代”机械产品创新工程》
应用数控技术和智能技术进行机械产品创新的技术路线具体明确、相关技术成熟可靠,适用于各行各业机械产品的全面创新:各种金属加工设备,特别是金属切削机床;各种非金属加工专用设备,如塑料加工机械;食品、饮料、农副产品、日用化工、制药等制造专用设备;汽车、火车、飞机、轮船等交通运输设备;火炮、雷达、坦克等武器装备;用于工程、农业、建筑、港口、印刷、医疗等的机械装备。
第一,数控技术可以广泛应用于中低档机械产品的升级换代,极大提升各种产品性能与市场竞争力,提高制造业的生产效率和质量水平。数控编织机是一个典型案例。
例5 数控编织机
我国是毛纺编织大国,仅东莞大朗镇每年生产毛衣超过3亿件。目前,国内毛衣生产主要依靠手动编织机完成,其效率低下,操作工人的劳动强度很大,大朗镇曾经有多达50万农民工从事编织工作。
数控编织机的单机编织速度比手动编织机提高5~8倍;每个工人可同时操作5台设备,大大提高生产效率;与毛衣设计CAD/CAM系统集成,大大提高毛衣花色品种、质量与市场竞争力。
第二,数控技术可以广泛应用于国民经济各行业和国防军工中各种重要装备的升级换代,例如,电动汽车是一个典型的数控机械产品。近年来,美国军方不断加强研制的“全电坦克”、“全电飞机”、“全电舰船”等先进武器,其实质都是电推动、电控制的数字化装备;我国的“海洋石油981”平台也是一个典型的全电海洋工程平台。
例6 “海洋石油981”平台(图3)
该平台利用柴油机集中发电,然后对整个平台进行电力驱动和数字化控制。这么一个庞然大物,能在大风大浪中巍然不动,靠的是平台底部的8个电推进器。在计算机系统控制下,这8个推进器可以在各个方向上进行角度和推力调整,保证海洋石油平台的稳定和顺利作业。
第三,数控化使机械产品装备了“大脑”,开辟了高端机械产品创新的广阔空间,光刻机精密工作台的研制即为一典型案例。
例7 光刻机精密工作台
光刻机是IC制造中最关键、最复杂和最昂贵的设备。超精密工作台是光刻机核心关键装置,其精度要求极高,几乎接近物理极限,常规机械制造工艺无法实现。
要实现光刻机的高速、大行程、六自由度纳米级精度运动,除合理的运动结构与精密检测技术外,关键在于数字化控制、核心在于数字化补偿。通过补偿控制,我国研制的100nm光刻机工作台实现了高速高精的技术要求。
随着信息技术、传感技术、控制技术、人工智能技术等的不断发展与应用,机械产品工作状态与环境等相关信息的实时检测、实时处理、实时补偿、实时控制成为可能,数控化机械产品的自适应、自学习、自我决策等能力必将不断提高,使“数控一代”机械产品进一步进化为“智能一代”机械产品。
2.2 制造技术创新──数字化智能化集成制造技术
数字化智能化不仅是实现机械产品创新的共性使能技术,也是制造技术创新的共性使能技术,使制造业向数字化智能化集成制造发展,全面提升产品设计、加工和管理水平。
2.2.1 设计技术创新
采用面向产品全生命周期、具有丰富设计知识库和模拟仿真技术支持的数字化智能化设计系统,在图形图像学、数据库、系统建模和优化计算等技术支持下,可在虚拟的数字环境里并行地、协同地实现产品的全数字化设计,结构、性能、功能的计算优化与仿真,极大提高产品设计质量和一次研发成功率。
例8 波音777/787与ARJ21飞机的全数字化设计
波音777/787飞机采用了全数字化设计,包括整机设计、零部件测试和整机装配;所有开发和测试均采用并行工程方法在不同地点和部门同时展开;利用虚拟现实技术进行各种条件下的模拟试飞。实现了机身和机翼一次对接成功和飞机一次上天成功,研发周期大大缩短、设计质量大大提高。
我国ARJ21飞机(图4)的研制也全面采用了三维数字化设计技术和并行工程方法,实现了大部段对接一次成功,飞机上天一次成功。
2.2.2 加工技术创新
一是加工工艺创新。数字化技术不仅将催生出加工原理的一些重大创新(比如3D打印工艺),同时,加工过程的仿真优化、数字化控制、状态信息实时检测与自适应控制等数字化智能化技术的全面应用将极大提高各种制造工艺的精度和效率,大幅度提升整个制造业的工艺水平。
例9航空发动机单晶叶片定向凝固铸造
航空发动机是飞机的心脏,它是制约我国大飞机研制的瓶颈。航空发动机热部件的高温合金材料与制造技术是其关键,发动机叶片已从等轴晶叶片、定向柱状晶叶片,发展到目前的定向单晶叶片。高温合金单晶叶片采用真空熔炼、真空浇铸、定向凝固制造技术。在对航空单晶叶片定向凝固过程微观组织进行建模仿真优化的基础上,采用数字化技术对凝固过程进行精确控制,可有效提高单晶叶片的质量和成品率。
二是制造装备及系统创新。数字化智能化技术一方面使CAD、CAM、CAPP、数字化制造装备等得到快速发展,大幅度提升生产系统的功能、性能与自动化程度。另一方面,这些技术的集成可以形成柔性制造单元、数字化车间乃至于数字化工厂,使生产系统的柔性自动化程度不断提高,并向具有感知、决策、执行等功能特征的智能化生产系统的方向发展。
2.2.3 管理技术创新
管理的目标是要追求产品全生命周期的优化及企业的全局优化与最佳模式运作。数字化智能化技术的集成应用,可形成计算机集成制造系统、智能化集成制造系统,以至于数字化企业;使企业可对产品整个生命周期内的全部数据进行统一管理,对企业的所有资源进行整合集成管理(图5),建立从供应决策到企业内各部门再到用户之间的信息集成,从而有效提高企业的市场反应速度和产品开发速度。
要强调的是,这里谈的制造业,既包括离散型制造业,也包括钢铁、化工、建材等连续型(流程类)制造业。同时,未来先进制造业的范畴进一步扩大到材料制造———新材料的数字化设计与制造、生物制造———生物体的数字化设计与制造等等。
2.3 产业模式创新
以数字化技术为基础,在互联网、物联网、云计算、大数据等信息技术的强力支持下,制造业的产业模式将发生革命性变化。
生产型服务业将得到全面而快速发展,大中型企业正在走向“产品+服务”的模式,正在从产品制造商向系统集成和服务商转变。
“制造业数字化智能化”带来的产品技术、制造技术与管理技术的进步使企业具备了快速响应市场需求的能力,特别是形成了适应全球市场上丰富多样的客户群,实现远程定制、异地设计、协同生产的新型生产模式;使产品制造模式、生产组织模式,以及企业商业模式等众多方面均发生根本性的变化。
实际上,西方某些经济学家们提出的第三次工业革命,更多的是从产业模式的角度考虑的;他们认为的第一次工业革命是18世纪开始的大机器生产,第二次工业革命是20世纪初形成的大批量大规模机器生产,而第三次工业革命则会形成多品种、小批量、定制式的新型生产模式。
要特别重视的是,无论从哪个角度考虑,“制造业数字化智能化”都是新的工业革命的核心技术。
3 以工程化产业化为主线,推进中国制造业数字化智能化
胡锦涛总书记指出,实现创新驱动发展,最关键的是要促进科技与经济紧密结合。实现中国制造业数字化智能化,最关键的是要推进工程化产业化。
创新就是创造新事物,这个概念被赋予了很深刻而重要的内涵。英语中有三个词汇:discovery、invention和innovation,这三个词既有联系,又有着深刻的区别,discovery是科学发现;invention是技术发明;innovation是科技创新。科学发现和技术发明一定要完成工程化并面向市场实现产业化,真正转化为现实生产力,才能叫做innovation———科技创新。工程化产业化将科技创新与产业发展紧紧地融合在一起,是科技创新的重要组成部分,是促进产业结构调整、全面提升产业核心竞争力的决定性因素,是创新驱动发展的关键。
在制造业数字化智能化的实施过程中,我们要牢固树立创新服务发展的意识,进一步解放思想,进行有组织创新、集成创新和协同创新,最大限度解放和发展科学技术第一生产力,特别是推进科学技术成果的工程化产业化。一是充分发挥我国的制度优越性,政府主导、总体规划、分步实施、重点突破、全面推进,动员千军万马,集中精兵强将,实行有组织的创新;二是加快推进信息化与工业化深度融合,通过以数字化智能化为核心的信息技术改造提升传统制造业,进行集成创新;三是构建以企业为主体、市场为导向、产学研紧密结合的创新体系,特别要强化企业的技术创新主体作用,形成制造业数字化智能化创新联盟,进行协同创新。
中国制造业的同志们有一个共同的奋斗目标:到2020年,中国机械产品全面应用数控技术,总体升级为“数控一代”,中国制造业基本普及数字化技术,并在若干领域实现一定程度的智能化;到2030年,中国机械产品总体升级为“智能一代”,中国制造业在主要领域全面推行智能制造模式,整体上走到世界前列,为中国的现代化作出战略性、关键性、基础性的贡献。
制造业数字化智能化 第2篇
本文由湖南事业单位考试网收集发布。
2015年5月广东东莞第一家民营“无人工厂”开始投入建设，该工厂通过硬件机械手来取代人工，建立一个高度智能化的软件控制系统，进行网络远程操控，大幅度提高工厂的工作效率、产品质量和生产车间的安全性。虽然‘无人工厂’并不是说完全没有人，但会大规模压缩人工数量，甚至可达到90%的水平。
2015年初，广东省提出3年累计推动1950家规模以上工业企业开展“机器换人”。东莞市计划到2015年完成“机器换人”应用项目1000-1500个。然而，不少有意实施机器换人的企业由于资金、人才和专利的缺乏，使得自动化发展阻碍重重。
【中公点评】
随着“中国制造2025”战略的实施，我国将有越来越多的“无人车间”、“无人工厂”出现。“无人工厂”的开建或将缓解用工荒的现象，同时还将对我国机器人产业产生积极影响。但是“无人工厂”的开建，也会遭遇一些现实问题。
一是“机器换人”意味着大量员工的去留和调岗问题，“无人工厂”的大规模涌现，将会在一定程度上对就业形势带来冲击，这考验着政府的就业保障能力，需要相关部门引起重视，妥善处理。
二是对于一些企业来说，苦于资金瓶颈而难有进展。目前动作复杂程度高、精准化程度高的机器人设备主要靠进口，在当前企业制造业本身就比较困难的情况下，如何拿出大笔资金进行自动化改造是一个很现实的问题。
三是除了资金，技术研发和应用能力是很多有意向进行“机器换人”企业的最大障碍。全流程自动化改造不是简单地从国外买回几台机器人就可以实现的，还要求企业有应用研发的人才和能力。除了专门进行机器换人生产线的匹配实验和研发，还要有大量的技术工人队伍，如对机器人生产线进行维护、修理等。此外，企业还计划对一部分工人进行技能培训以适应新的岗位需求。
因此，为使“无人工厂”良性发展、更好的带动产业升级，需要从以下几方面着手去做： 在国家层面上，应着眼于全球竞争，要集中资金和人才力量，培植标杆企业，重点培育有强大创新能力的国际级企业，增强企业竞争力。
在地方层面，应遵循市场规律，实施“机器换人”战略，成立了“机器代人”专项资金，给予使用机器人生产的企业一定比例事后奖补，帮助企业解决资金难题。
智能化制造业发展的战略思考 第3篇
智能制造是人工智能、机器人和数字制造技术相结合的制造模式[1]。其中人工智能技术的发展为生产数据与信息的分析和处理提供了有效的方法, 给制造技术增添了智能的翅膀。人工智能技术尤其适合于解决特别复杂和不确定的问题。纵观全球科技经济一体化发展趋向, 我国制造业拥有巨大市场, 具备强大的产业基础。随着信息技术和互联网技术的飞速发展以及新型感知技术和自动化技术的应用, 智能制造已成为未来制造业发展的基本趋向。因此, 创建智能化制造技术服务体系, 引进先进智能化制造技术, 与企业传统生产经营模式合理对接, 必然有一个试验、示范与推广的过程, 为尽快缩短这一过程, 建立制造业智能化技术转移服务平台是加速制造智能化发展的有效途径。
2 制造业智能化目标
面向山西锻造行业推广智能锻技术, 先进的智能化技术与传统制造业合理对接, 可全面提升制造业发展水平, 让生产更具现代化, 生产成本最低化。制造业智能化技术转移服务平台, 系统智能化应用, 都体现着“以用户为中心”的智能化价值, 达到这一目标, 一是操作便捷, 基于PC平台的图形化界面和工业触屏, 具备与Internet交互的优势, 操作便捷, 易学易用。二是管理简单, 从用户需求出发的各种功能交互, 不仅可大幅提高制造能力, 而且设备管理和生产管理都变得简单化。三是维护方便, 整机设计全部采用模块化理念, 顺应行业技术趋势, 而且一旦出现故障, 用户可以快速更换模块, 减少对生产的影响。同时, 智能化的故障诊断和系统提示可以帮助用户快速响应, 及时维护。
3 制造业智能化发展重点
锻造作为机械制造中常用的成形方法, 是利用锻压机械对金属坯料施加压力, 使其产生塑性变形, 具有一定机械性能、形状和尺寸。按其成形方法, 锻造可分为自由锻、模锻、冷镦、径向锻造、挤压、成形轧制、辊锻、辗扩等[2]。目前, 锻造件作为装备制造行业的基础, 在航空、船舶、工程机械、电力设备、高速列车等领域大量使用。在机械装备中, 锻造件占整机重量的比例很高, 内燃机占80%, 拖拉机占50%~80%, 液压件、泵类机械占50%~60%;汽车中的关键部件几乎由锻造件构成;飞机85%的构件是锻造件;冶金、矿山、电站等重大设备都依赖于大型锻造件, 因此锻件的质量直接影响着整机的质量和性能。很多锻造企业已开始运用或正在将原有的生产线升级为自动化锻造生产线。
4 制造业智能化技术开发模式
4.1 选择重点目标
采用网络化服务平台, 利用通信技术和计算机技术, 把分布在不同地点的计算机及各类电子终端设备互联, 按照一定的网络协议相互通信, 达到所有用户都可以共享软件、硬件和数据资源的目的[3], 此外, 网络平台技术的应用也将不断加速技术信息的交流、加强产品开发的合作和经营管理的学习, 通过制造业智能化服务平台, 每个企业都可采用网络化进行远程控制和无人化操作, 对加工产品进行编程、设定、操作、运行, 使同类企业间既竞争又合作, 共同发展。
4.2 优化服务方案
提供锻造智能生产线的设备配置设计服务。通常一条锻压生产线中包含的设备有加热炉、压机、机器人、传输车、中转料台、冲床机器人、传输车、模具喷淋润滑设备、总控系统等, 有些还配有辊锻机、扭拐机。根据生产工艺不同, 对于钛合金、铝合金锻造, 由于始锻温度和终锻温度控制得比较严格, 所以, 还要有测温传感器, 对配料进行测温, 模具上装有加热装置进行预热。机器人、机械手是自动化锻造生产线中最常用的工件传输设备, 完成工件在模具各工位之间的转换以及工件在各设备之间的传递。
4.3 突出应用重点
一是采用基于控制系统的加工仿真。通过在计算机内安装控制系统内核软体, 将与实际控制系统完全相同的虚拟控制器植入仿真系统及CAM系统, 实现控制系统驱动的加工仿真。由于控制系统驱动的仿真是针对配备控制系统的特定机床, 并将该机床控制系统的所有初始化设定导入至驱动该机床仿真的虚拟控制内核内。因此, 能够实现与真实加工完全相同的精确加工。
二是提供智能加工工艺参数设定与优化设计服务。操作者只需选择相应的工件材料和厚度, 系统就会提供一组经过优化的工艺参数, 这样做既调高了加工效率, 又保证了加工质量。
三是提供智能化操作界面与网络技术服务, 使系统设备具有更方便的操作系统, 并且具备联网和远程监控等功能。典型的技术和功能是具有语音提示功能的操作辅助系统, 可远程访问与监控。
5 结束语
机械制造的智能化是存在虚拟性的, 而智能制造系统的虚拟制造使得该系统又上升到一个全新界面。从未来制造业发展趋势看, 先进制造技术创新的内涵涉及产品创新、制造技术创新以及产业模式创新等方面, 将深刻改变制造业的生产模式和产业形态, 对实现“制造大国”到“制造强国”的发展目标具有历史性意义。
摘要：通过深入忻州市30余家法兰锻造企业实地调研, 对当地传统的法兰铸锻企业在日益加剧的国内外市场竞争中陷入停产半停产困境的原因进行分析, 发现其主要原因是产品的精度达不到指标要求, 企业销售的粗加工产品要经过精细加工企业再加工后才能供客户使用。因此, 锻造行业要尽快提升制造业发展水平, 必须迅速跟进未来智能化技术的发展目标, 采用智能化技术改造传统产业已是势在必行。文中着重就制造智能化发展的趋向、目标、重点及模式进行探讨, 以此推动制造业智能化技术扩大转移, 加快创新。
关键词：智能制造,制造业,锻造件
参考文献
[1]王影.数字化制造, 我国亟须进行战略部署[J].装备制造, 2014 (9) :45-46.
[2]许本枢.机械制造概论[M].北京:机械工业出版社, 2002.
申论时政热点：中国制造加速智能化 第4篇
“智造”成各地工业增长新引擎
自动化生产设备使焊接生产效率提高3倍以上、大型数控加工中心使加工效率提高1倍、工厂整体产能提升4倍以上……在徐工集团塔式起重机智能生产车间，多位工作人员均感慨着“智造”带来的改变。
记者在现场看到，车间已实现了关键数控设备及大型加工中心全部联网，对生产现场进行网络化监控和可视化管理;信息系统实时记录制造人员、产品质量等 信息，让整个生产过程实现数字化、可追溯。有统计显示，徐工智能化车间里机器人、数控中心等设备占比达到80%，生产过程基本实现自动化管控。
徐工集团副总经理李锁云说，中国工程机械行业近年来饱受产能过剩的困扰，需求短期内也难有提升，作为行业龙头，徐工必须挖掘并确立新的竞争优势，包 括以智能制造提高资源利用效率、提升产品质量，塔式起重机智能生产车间项目也已入选“2015年江苏省第一批示范智能车间项目”。
在乡镇企业、开放型经济、创新驱动均“领跑全国”的苏南，“智造”之举随处可见。据苏州市经信委副主任孙洪介绍，已有16家苏州企业获得“江苏省示范智能车间”称号，这些企业共投资约20亿元进行智能化改造，车间使用工业机器人数量约900台。
记者了解到，在已经正式发布的《中国制造2025江苏行动纲要》中，围绕产业发展的重大问题和江苏制造业迈向中高端的薄弱环节，明确提出以新一代信息技术与先进制造业深度融合为着力点，以智能制造为突破口，在重点产业领域、核心关键技术上均要实现实质性突破。
同样是制造大省，广东印发《广东省智能制造发展规划(2015-2025)》，提出到2025年建成全国智能制造发展示范引领区和具有国际竞争力的 智能制造产业集聚区;“山东版”规划提出，壮大做强一批战略性新兴产业，在高端装备制造等产业上攻克关键技术，加快形成“工业增长新引擎”。生产流程、发展方式得以“再造”
随着智能制造在各省市陆续“落地开花”，给企业带来了深刻影响，首先就是生产流程的“再造”。
在温州康奈集团有限公司第五代鞋楦生产车间，“机器换人减员增效”的标语贴在很显眼的位置，车间里只有两名工人在操作电脑。集团副总裁周津淼说，原 来
手工制作时，每名技术工人每天最多生产2个鞋楦;机器换人以来，两名技术工人通过电脑制作每天可以生产数十个鞋楦，效率大幅提高。
在江苏森威精锻有限公司的生产车间里，总经理戴敬民带记者参观了工人如何通过电脑来控制操作流程，还展示了机器上为进一步自动化改造而预留的数据接 口。而作为国家首批“千人计划”入选者，苏州能讯高能半导体公司董事长张乃千确信，智能制造将帮助企业“再造”生产流程，尤其是对数量众多的中小企业来 说，这是提质增效的一条“必经之路”。
业内人士还提出，生产流程的改变只是“表象”，随着智能制造的推进，中国制造传统发展模式的“再造”才具有更大意义。南京大学长三角发展研究中心执 行主任刘志彪说，“互联网+”、智能制造的价值不仅是改造传统产业，而是利用互联网改造目前的产业体系，使其成为新型的高生产率、高附加值产业，为此就要 真正做到“以用户需求为导向”。
卡洛泽科技公司创始人王瑾是一名80后创业者，其产品曾斩获有“设计界奥斯卡”之称的德国红点奖。他带着记者参观公司时感慨地说，“中国智造”不仅 指生产流程的智能化，要让发展方式“更加智慧”，譬如更强调“用户至上”的思维，由此衍生出个性化、定制化的生产模式，最终让传统制造业的价值链被重塑，从而让产品更加贴近用户、贴近市场。
无论是生产流程还是发展方式的“再造”，既然有改变总会带来新的希望。采访中记者多次听到“制造业难、做实业苦”的感叹，但同样是这些企业家，未曾 放弃打造“百年老店”的情怀。他们说制造业“爬坡过坎”过程艰难，《中国制造2025》是个好的契机，希望通过智能制造寻求新的机遇。借鉴“德国模式”涵养制造文明
当被问及对“中国智造”的建议，众多受访者都提出，德国模式值得借鉴。一个鲜明的事实是，受宏观经济下行影响，我国一些制造业企业、尤其是中小企业陷入发展困境，然而，一大批专注于细分领域的德资中小制造“百年老店”，在中国市场却一路上行，效益良好。
记者在有“中国德资高地”之称的太仓市采访时发现，德资制造企业均提到社会氛围、政府引导机制的重要性。
“虽然德国的服务业近几年越来越热门，但制造业还是最受欢迎的。”毅结特紧固件系统(太仓)有限公司技术总监迈克·弗兰克说，多年以来，德国政府不仅集中优惠措施扶持科技型初创企业，还大力支持传统制造业的创新升级。
迈克·弗兰克说，德国政府还特别注重引导制造企业向专业、精密、高技术的方向发展。行业协会等在制定各类企业排行榜时，不像中国评定百强企业，按营 业额大小排名，而是依据企业的技术创新水准、细分市场占有率等进行评判，排名靠前以及获奖者往往不是规模最大的，而是技术创新最活跃的，“在这种氛围下，企业就不会追求简单做大规模，而是坚守„工匠精神‟，竞相在技术上积累、创新”。
克恩·里伯斯公司是进驻太仓的第一家德资企业。其中国业务集团总经理张臻伟感慨地说，中国企业家最需要向德国企业家学习的是“坚守主业”。他看到身边太多人忍不住“赚快钱”的冲动，分出大量资金和精力进入房地产等领域。苏州能讯高能半导体公司开创氮化镓应用新局面，引领我国半导体工业迈向第三代，但公司董事长张乃千却常常不“开心”。“我回国创业8年，亲戚朋友经 常问我挣了多少钱。在他们看来，只有钱挣得多才算是成功。”张乃千认为，打造百年老店需要专注和深耕，但很多企业认为赚钱最重要，房地产热、股市热让大量 资金“脱实向虚”，不利于“中国智造”的顺利推进。
关于制造业数字化车间的建设思路 第5篇
1.1 制造业车间应用管理的演化过程
工业化以来,随着科学技术及管理思想的不断发展,加工制造行业在技术应用及管理模式上也经历了几次变革,从实际发展来看,每一次变革都带来了工业水平的大幅提升,诠释了技术革命对工业发展的主导作用,体现到车间层面的应用管理,则大致经历了如下阶段。
从历史发展规律来看,随着科学技术及管理思想的不断进步,企业发展和管理的变革也是一种必然,即从某个阶段到下一阶段的发展是历史趋势使然,而从大的发展周期角度,当前的企业发展也正处于从第三阶段向第四阶段的过渡时期,即从单一的信息技术辅助生产到信息化和工业化两化融合的过渡阶段。
1.2 数字化车间的提出
在车间管理发展的第三阶段,信息技术的引入改变了原来以设备为基础,靠人管理的管理模式,通过各种信息化手段(控制技术和管理系统等)的应用,极大改善及优化了车间流程和管理手段,在整合资源、提高效率和辅助决策等方面充分发挥了信息化的优势,使企业生产力得到大幅提升,推动了工业生产的长时期发展。
但随着工业化进程的不断深入,以信息化辅助生产的管理模式也逐步暴露了一些不足,最明显的是体现在和工业现场控制的结合和统一方面,长期以来,工业技术发展和信息化发展在企业内部呈现了两条单一的发展路线,两者只是单向的带动和促进关系,没能发挥工业化、信息化相互促进和彼此带动的良好效应。表现在具体层面是为了信息化而信息化,出现了工业化和信息化脱节的状况,一方面工业技术的发展未能更好的体现信息技术的指导和支持作用,另一方面信息技术也未能更好的结合工业化实际,未能更好的体现和工业化的互动作用。而这也在一定程度上制约了企业的进一步发展,如何更好的实现工业化和信息化的融合,更好的发挥两者的互动作用成为企业发展的新课题。
从技术发展规律来看,前一阶段的发展瓶颈直接催生了下一阶段的技术变革,两化融合的概念也就适应工业发展需要应运而生,以信息化带动工业化、以工业化促进信息化的科学发展模式成为企业的发展方向。而具体到车间管理层面,能充分体现并实践两化融合概念的数字化车间建设成为现代企业的建设方向。
1.3 数字化车间的建设意义
每一次技术变革都会带来工业发展的长足进步,充分践行两化融合概念的数字化车间也不例外,通过数字化车间的建设,解决企业核心环节(车间管理)的两化融合问题,充分发挥信息技术、工业技术的优势,使两者相互促进和共同发展。一方面更好的发挥信息化平台优势,发挥信息技术的指导及决策分析作用,整合、串联并优化各项工业技术的应用,改进工业流程,指导并促进工业水平的发展;另一方面也要充分发挥各种工业技术对信息化的支撑和基础作用,从信息、技术、工艺层面更好的支持信息化建设,使信息化建设来源于生产、服务于生产。
提升车间的数字化水平,即做好数字化车间的建设,已逐步成为现代企业增强核心竞争力的关键。
2 比较实际的建设思路
在数字化车间成为制造企业车间的建设方向,充当企业技术进步、管理升级的载体之后,如何结合企业自身特点,建设既切合实际,又能充分提高生产效率、提升管理水平的数字化车间,成为摆在业内人士面前的实际问题。本文作者将结合多年企业信息化建设的经验,从建设范围、建设模型、可用技术和需注意问题等方面综合分析,给出一条比较实际的建设思路。
2.1 建设思路的整体考虑
数字化车间的建设,是要建设实实在在、进行实际加工制造的生产车间,而不是某个理论或某个模型的概念,因此数字化车间的建设一定要实事求是、因地制宜,在践行建设理论、管理思想的基础上,切实结合企业情况,建设符合企业实际、具有应用价值的数字化车间,切不可盲目教条、照搬照弄和本本主义。
数字化车间的整体建设思路,应该从实际出发,以信息技术和工业技术的应用为手段,以改善工艺流程、提高生产效率为目标,建设符合企业实际,切实提高企业技术和管理水平的数字化车间。
2.1.1 数字化车间的建设范围
数字化车间的建设范围,应当以企业实际业务范围为主,业务涉及的加工制造、物流、管理和维修等环节均应纳入数字化车间的管理范围,即数字化车间应该是一个整体的解决方案,需涉及车间业务的方方面面,这样才能发挥各个环节的联动作用,提高整体水平。虽然从建设步骤上可以考虑从某个单一业务环节入手继而逐步展开,但从数字化车间的整体建设范围及规划上,应当通盘考虑,应用到业务流程的每一个环节,使车间业务的点、线、面各个层次均纳入管理范围。
2.1.2 数字化车间的建设模型
数字化车间的建设,应当充分发挥信息技术、工业控制技术的优势,以建设高度自动化和高度智能化,尽可能降低人工参与的自动运转的制造车间为目标。通过智能设备、数控机床、自动化技术、自动识别技术、AGV等技术的应用,实现实体设备的自动控制和运转,通过信息技术的数据采集、智能分析、信息传递、指令下达、监控和广播等技术的应用,实现对实体设备的控制及各个业务环节的联动,进而实现将整个车间建设成一台结构合理、动力充沛的自动运转的机器的数字化车间建设目标。
综合考虑各种因素的数字化车间建设模型如图2所示。
2.2 可用技术探讨
数字化车间是技术手段和管理思想的结合,而其中技术手段则是数字化车间建设的基础,先进、合理的技术手段的应用是数字化车间运转的保障。探讨建设数字化车间的可用技术,应从网络环境、硬件设备、信息技术及管理手段几个方面去考虑。
2.2.1 数字化车间的网络建设
数字化车间的网络建设是串联各项业务,使之互相协作的保障,根据目前技术的发展,需要配套建设的网络环境包括工业以太网网络和工业自动化网络,以用于支持工业现场设备、模块、系统等等之间的通讯和关联。
2.2.2 数字化车间的硬件支持
数字化车间的建设,离不开强大的硬件支持,主要指能够纳入自动控制范围的相关智能设备及模块,从数字化车间的建设模型入手分析,可以将所需的硬件支持大体总结如图3所示。
2.2.3 数字化车间的应用技术考虑
技术进步是推动企业发展变革的原动力,数字化车间的建设也是以科学技术的发展为依托,通过各种技术手段的应用而使科学技术为生产服务,将技术进步转化为实际的生产成果。
通过前面对网络建设及硬件支持的分析,综合考虑数字化车间的建设模型,可以将建设数字化车间所需的基本技术手段总结如图4所示。
2.3 数字化车间的建设蓝图
数字化车间的建设,既是科学技术和工业发展的必然结果,同时也是实践两化融合,实现工业可持续发展和科学发展的必经之路。
数字化车间的建设蓝图,应是切合工业发展的实际需求,以科学的手段改善作业环境、改进工业流程,使整个车间作业最大程度的做到人机合一、联动同步、快速响应和安全稳定,将车间各个流程、各个角色串联成一个有机整体,在既定模式下智能作业、自动运转,最大程度的解放人力,降低各个环节的物耗、能耗和人耗,使整个车间作业既安全高效,又节能减排。
数字化车间作为科技发展在工业应用上的客观载体,是生产力发展推动工业进步的具体体现,数字化车间的建设必将极大的推动工业化进程。
2.4 数字化车间建设中需注意问题
做任何事情都应全盘考虑,多考虑问题的多面性,建设数字化车间也是如此,在前面探讨了数字化车间的主体建设思路后,接着探讨一下数字化车间建设中应注意的一些问题,通过对这些问题的分析及认识,可以更好的理解数字化车间的建设过程,不至于因为一些细小问题的忽略而给整个建设项目带来不必要的弯路和损失。
数字化车间建设需注意的问题主要分为以下四个方面。
2.4.1 安全生产问题
安全生产是工业生产的头等大事,也是建设数字化车间的首要问题,安全责任重于泰山,安全生产问题应该贯穿数字化车间建设的整个过程,从方案设计到建设施工,再到后期运营,均应有详细周全的安全保障措施和强烈的安全意识,确保整个建设项目的顺利和安全竣工。
2.4.2 从实际出发的问题
建设数字化车间,应切实做好实地调研,一切以企业现状为本,从企业实际出发,切不可盲目照搬和教条主义。只有尊重企业现状、满足企业发展需求的方案才是最好的方案,盲目上马、好大喜功的作风在建设数字化车间的工作中是不可取的。
2.4.3 技术可行性问题
技术手段是建设数字化车间的根本,而技术手段的应用,不仅要符合科学发展规律,更要尊重企业事实,尊重技术可行性,以最合理的技术手段实现效果的最大化,切忌脱离实际的盲目追求高技术、新技术,在满足一定的创新要求下,成熟、可靠是工业技术应用的基本原则。
2.4.4 发展创新问题
技术的发展不是一成不变的,数字化车间也是如此,是一个随着科技手段的更新而不断发展创新的过程,因此在建设数字化车间过程中,应尊重科学发展规律,具有发展的前瞻性,考虑企业发展和技术创新的根本需求,打好发展创新的基础,时刻支持发展创新的需要。
3 数字化车间应用展望
3.1 两化融合的发展要求
为进一步推进经济体制改革,提升国民经济的工业化和信息化水平,国家提出了两化融合的工业发展要求,即信息化进程和工业化进程不再相互独立进行,不再是单方的带动和促进关系,而是以信息化带动工业化,以工业化促进信息化,实现信息化和工业化的高层次的深度结合,走新型工业化道路,其核心是信息化支撑,追求可持续发展,坚持科学发展。
深入理解两化融合的概念及含义,可以看出数字化车间的建设正是两化融合在工业现场的具体实践。通过数字化车间的建设,在基础的工业单元层面对信息化和工业化进行有机整合,实现两化融合的科学发展。可以说数字化车间的建设不仅是科技发展的必然产物,更是两化融合的发展要求。
3.2 行业应用展望
从国家两化融合的发展规划可以看出,数字化车间是工业化和信息化发展的必然产物,是新时期工业化进程中科学技术推动生产力发展的良好切入点,数字化车间建设符合科学发展规律,在企业发展要求和国家政策的支持下,正在各行各业如火如荼的展开。
数字化车间是一种思想,更是一种模式,具有广阔的应用前景,不仅适用于制造行业,更可因地制宜的推广应用于国民经济的多个行业,水利、电力、矿业、化工、农业以及加工制造业等等,均可将数字化车间的理念加以实践应用,为国民经济发展助力,提升国民经济的整体水平。
参考文献
[1]中共十七大报告-《两化融合的理论体系》.