
制造业正在向全球化、信息化、专业化、绿色化、服务化发展;而制造技术则向高速高精、自动智能、绿色低碳、高附加值、增值服务、物流联动等方向发展。在智能制造装备的发展趋势中,发展重点将主要围绕“绿色”与“智能”而展开。
绿色与智能,一直是近年来国际工业领域的重要潮流。不难看出,强调“绿色”意在提升能源、原材料的利用效率,最大限度地实现涵盖全球工业范围的可持续发展;而强调“智能”则意在提升生产效率、工业资源调配的合理性,以及工业设备的可用性和维护程度。这无疑标志着无论是从政策规划层面,还是从市场应用层面,“绿色、智能的时代” 已经来临。
传统装备制造业的不足之处
装备制造业是一个涵盖非常宽泛的领域,包括31个行业,内容十分广泛。经过30多年的发展, 我国的装备制造业发展迅速。尤其是进入新世纪以来,产品技术水平有了较大提高,少数产品质量已步入世界先进行列。尽管如此,必须清醒地认识到,我国装备制造业发展还面临低端产品产能过剩、结构不合理、抗风险能力差、技术创新体系不健全、产业基础薄弱、高端核心技术依赖进口等问题。
不可否认,传统手工制作对当时的工业进步起到了推动作用,但在倡导科技创新的今天,传统制造技术却显现了多方面的缺陷。主要是产量质量低、生产时间长、生产效益少、节能降耗差、竞争能力弱。促进中国制造业由大变强已成为新时期的一项重大和紧迫的战略任务。从战略上考虑,中国制造业必须按照走新兴工业化道路的根本要求,推动经济进入创新驱动、内生增长的发展轨道。
智能制造装备的优点
计算机技术、信息技术、自动化技术与传统制造技术相结合,形成了先进制造技术。2012年伴随着劳动力成本的提升,以及产业升级、政策扶持等,决定了先进制造装备技术具有较强的发展潜力,对集成创新和应用创新要求较高的成套智能装备将率先实现突破。自从计算机技术问世以来,装备制造大体沿着两条道路发展:传统制造技术的发展和借助计算机与自动化科学的先进制造技术的发展。
传统的制造技术与信息、人工智能、自动化等技术相结合,形成了智能化的先进制造技术(Advanced Manufacturing Technology-ATM)。先进制造技术是在市场需求及科学技术带动下逐步发展形成的。在市场需求不断变化的驱动下,制造业的生产规模已向多品种、变批量、柔性化的方向发展;在信息科学技术发展的推动下,制造业的资源配置已向信息(知识)密集的方向发展。
具有制造目标的制造系统是个有序组织,制造目标的变动就要对制造系统进行重组织,而重组织又需要信息。因此智能制造系统是与环境有物质、能量和信息交换的,依赖于“强制”的损耗(磨损、耗散) 的开放式自组织系统,是远离平衡态的耗散结构。发展先进制造技术的目的,不仅是要高效制造出优质的产品,满足用户的需求,而且还要以高效、清洁、灵活生产、提高产品对于动态多变的市场的适应能力和提高竞争能力为目标。
21世纪的先进制造技术的优点主要体现在以下几个方面:精密化:速度、精度和效率是装备制造技术的关键性能指标。自动化:先进制造技术的发展可以说是和自动化技术的发展紧密联系在一起的,自动化技术特别是智能控制技术许多都是首先运用于先进制造技术的发展领域。信息化:信息技术,特别是计算机技术,大大地改变了制造的面貌,是先进制造技术的发展与制造科学形成的主要条件。柔性化:包含两方面:一是数控系统本身的柔性,数控系统采用模块化设计,功能覆盖面大;二是可裁剪性强。图形化:图形用户界面极大地方便了非专业用户的使用,人们可以通过窗口和菜单进行操作,便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。智能化:科学技术发展到今天,实时系统和人工智能相互结合,人工智能正向着具有实时响应的、更现实的领域发展,而实时系统也朝着具有智能行为的、更加复杂的应用发展,由此产生了实时智能控制这一新的领域。可视化:科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据,使信息交流不再局限于用文字和语言表达,而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。多媒体化:多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体,使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。集成化:采用高度集成化CPU,RISC芯片和大规模可编程序集成电路FPGA、专用集成电路ASIC芯片等,可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度。网络化:制造装备联网可进行远程控制和无人化操作。
智能制造装备的发展重点
当前,制造业正在向全球化、信息化、专业化、绿色化、服务化发展;而制造技术则向高速高精、自动智能、绿色低碳、高附加值、增值服务、物流联动等方向发展。在人们观察的智能制造装备的发展趋势中,其发展重点将主要围绕“绿色”与“智能”而展开。
绿色制造是一种综合考虑环境问题和资源效率的现代制造模式,其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中,对环境影响最小、资源利用率最高。中国政府高度重视发展绿色产业和绿色经济,把可持续发展作为国家战略,把建设资源节约型、环境友好型社会作为重大任务。
在实现制造过程的绿色化的时候,必须考虑制造行业的“低碳经济”问题,聪明的企业善于抓住机遇,转变生产方式,走在前面,将被动变为主动,利用社会发展理念的变革作为企业加速发展的动力,努力抢占“低碳经济”的制高点。企业应当在考虑发展的战略时,一并考虑如何制定“低碳战略”,并力求与国家的可持续发展趋势同步增长。
智能化是未来制造技术的发展方向,是将人工智能融入到生产过程的各个环节中去:通过模拟人类专家的智能活动,取代生产系统中的部分脑力劳动。在生产过程中,系统能根据生产实际进行推理,并做出合理判断,自动调整其参数,使生产活动达到最佳状态。智能化是自动化的高级阶段,是柔性化和集成化的延伸和发展。
新型的先进制造技术将朝着小型化(微型化)、集成化、成套化、电子化、数字化、多功能化、智能化、网络化、计算机化、综合自动化、光机电一体化;在服务上:专门化、简捷化、无维护化以及组装生产自动化、无尘(或超净)化、专业化等方向发展。在这些“化”之中,占主导地位、起关键作用的是智能化和网络化。