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智能制造引领转型升级详解

聚行业--工业4.0 电子发烧友   作者: Sean  2017-12-23 12:13

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工业4.0--智能制造引领转型升级详解

 

 近年来我国智能制造技术及其产业化发展迅速,并取得了显著的成效。随着物联网、云计算、大数据等技术的发展,智能制造在我国传统制造企业的转型中扮演了十分重要的角色。这篇文章我们就一起来详细的了解一下智能制造的原理和技术以及智能制造引领转型升级方面的信息。

 

 一、智能制造

 

 智能制造原理

 

 智能制造的基本原理从智能制造系统的本质特征出发,在分布式制造网络环境中,根据分布式集成的基本思想,应用分布式人工智能中多Agent系统的理论与方法,实现制造单元的柔性智能化与基于网络的制造系统柔性智能化集成。根据分布系统的同构特征,在智能制造系统的一种局域实现形式基础上,实际也反映了基于Internet的全球制造网络环境下智能制造系统的实现模式。

 

 分布式网络化的基本构思智能制造系统的本质特征是个体制造单元的“自主性”与系统整体的“自组织能力”,其基本格局是分布式多自主体智能系统。基于这一思想,同时考虑基于Internet的全球制造网络环境,可以提出适用于中小企业单位的分布式网络化IMS的基本构架。一方面通过Agent赋予各制造单元以自主权,使其自治独立、功能完善;另一方面,通过Agent之间的协同与合作,赋予系统自组织能力。

 

 基于以上构架,结合数控加工系统,开发分布式网络化原型系统相应的可由系统经理、任务规划、设计和生产者等四个结点组成。系统经理结点包括数据库服务器和系统Agent两个数据库服务器,负责管理整个全局数据库,可供原型系统中获得权限的结点进行数据的查询、读取,存储和检索等操作,并为各结点进行数据交换与共享提供一个公共场所,系统Agent则负责该系统在网络与外部的交互,通过Web服务器在Internet上发布该系统的主页,网上用户可以通过访问主页获得系统的有关信息,并根据自己的需求,以决定是否由该系统来满足这些需求,系统Agent还负责监视该原型系统上各个结点间的交互活动,如记录和实时显示结点间发送和接受消息的情况、任务的执行情况等。

 

 任务规划结点由任务经理和它的代理(任务经理Agent)组成,其主要功能是对从网上获取的任务进行规划,分解成若干子任务,然后通过招标——投标的方式将这些任务分配个各个结点。设计结点由CAD工具和它的代理(设计Agent)组成,它提供一个良好的人机界面以使设计人员能有效地和计算机进行交互,共同完成设计任务。CAD工具用于帮助设计人员根据用户要求进行产品设计;而设计Agent则负责网络注册、取消注册、数据库管理、与其他结点的交互、决定是否接受设计任务和向任务发送者提交任务等事务。

 

 生产者结点实际是该项目研究开发的一个智能制造系统(智能制造单元),包括加工中心和它的网络代理(机床Agent)。该加工中心配置了智能自适应。该数控系统通过智能控制器控制加工过程,以充分发挥自动化加工设备的加工潜力,提高加工效率;具有一定的自诊断和自修复能力,以提高加工设备运行的可靠性和安全性;具有和外部环境交互的能力;具有开放式的体系结构以支持系统集成和扩展。

 

 智能制造技术

 

 1、新型传感技术——高传感灵敏度、精度、可靠性和环境适应性的传感技术,采用新原理、新材料、新工艺的传感技术(如量子测量、纳米聚合物传感、光纤传感等),微弱传感信号提取与处理技术。

 

 2、模块化、嵌入式控制系统设计技术——不同结构的模块化硬件设计技术,微内核操作系统和开放式系统软件技术、组态语言和人机界面技术,以及实现统一数据格式、统一编程环境的工程软件平台技术。

 

 3、先进控制与优化技术——工业过程多层次性能评估技术、基于大量数据的建模技术、大规模高性能多目标优化技术,大型复杂装备系统仿真技术,高阶导数连续运动规划、电子传动等精密运动控制技术。

 

 4、系统协同技术——大型制造工程项目复杂自动化系统整体方案设计技术以及安装调试技术,统一操作界面和工程工具的设计技术,统一事件序列和报警处理技术,一体化资产管理技术。

 

 5、故障诊断与健康维护技术——在线或远程状态监测与故障诊断、自愈合调控与损伤智能识别以及健康维护技术,重大装备的寿命测试和剩余寿命预测技术,可靠性与寿命评估技术。

 

 6、高可靠实时通信网络技术——嵌入式互联网技术,高可靠无线通信网络构建技术,工业通信网络信息安全技术和异构通信网络间信息无缝交换技术。

 

 7、功能安全技术——智能装备硬件、软件的功能安全分析、设计、验证技术及方法,建立功能安全验证的测试平台,研究自动化控制系统整体功能安全评估技术。

 

 8、特种工艺与精密制造技术——多维精密加工工艺,精密成型工艺,焊接、粘接、烧结等特殊连接工艺,微机电系统(MEMS)技术,精确可控热处理技术,精密锻造技术等。

 

 9、识别技术——低成本、低功耗RFID芯片设计制造技术,超高频和微波天线设计技术,低温热压封装技术,超高频RFID核心模块设计制造技术,基于深度三位图像识别技术,物体缺陷识别技术。

 

 二、智能制造引领转型升级

 

 1、汽车行业引领智能制造发展旗帜

 

 在12月10日举办的“三亚·财经国际论坛”上,工信部赛迪研究院装备工业研究所所长左世全指出,我们应该客观的认识工业4.0,或者是智能制造。3.0的阶段大规模标准化的批量生产方式并没有改变,只有实现一种大规模定制化的方式才是新的工业革命。智能制造本身应该是一个生态系统,从产品到生产,到服务,德国工业4.0更多的是智能生产。

 

 他还表示,汽车产品是往智能终端的方向走,不仅仅解决出行的问题,而且是一个复杂的终端。可以通过试点示范,完善我们的法律法规,营造一个好的发展环境,来推动智能汽车的发展。最终还要建立一个智能网联汽车的生态体系,汽车行业必将是实现智能制造的引领性行业。

 

 2、技术空心化是电池实现智造的拦路虎

 

 在12月5日举行的“动力电池技术升级与产业链研究”专项课题第三次交流会上,业界一致认为,动力电池工艺与设备企业要走高端化和国际化路线,制定大规模智能制造的路线图,研究制造工艺、方法和标准,谨防动力电池制造的“技术空心化”。

 

 业内专家还表示,除了打造动力锂电池的龙头企业外,也要着力打造生产装备的龙头企业,加大对龙头企业在技术改造、研发创新方面的扶持力度。政府可以提供在政策法规、融资渠道方面的支持,以及专向资金的补贴。企业要加大研发投入,走国际化路线,快速学习国外先进企业的经验。当然不是说照搬照抄,还是要坚持自主研发,掌握自主知识产权,以中后端推动前端设备的技术进步和提升。

 

 3、家电业加速智能制造产业化进程

 

 智能制造是中国制造赶超发达国家的突破口,家电企业正在这条路上加速前进。随着物联网、云计算、大数据等技术的发展,智能工厂在我国家电制造企业的转型中扮演了十分重要的角色。最典型的代表是海尔“互联工厂”以及美的“智能工厂”,它们颠覆了传统制造体系,诠释了家电工业4.0的理念。进行智能化操作后,目前两企业的工厂整体效率提升了30%以上,人员由800多人降为500多人。而且相比传统制造模式的事后人工分析,智能制造可以实时监控,并根据信息反馈进行自我调整。

 

 目前,海尔已经由一个传统大规模制造的企业转型成一个“以用户体验为中心”的平台型企业。相比之下,美的构建的智能工厂同样利用了物联网,大数据技术,然而美的似乎更加在意整个工厂的“单点极致”。总体而言,中国制造业由传统制造模式向智能制造转变,对于国家而言,这是中国推动供给侧结构性改革的选择,是为了在竞争日益激烈的全球环境下让我国制造业赢得未来。

 

 4、新能源车成智能制造后起之秀

 

 当前中国的新能源汽车制造呈现出比以往任何时期都更加繁荣的景象,新能源汽车为汽车制造业带来的变革效应正在日益显现。在国家“工业制造2025”、“工业4.0”等指导性战略的大背景下,智能化制造将成为新能源生产制造的未来趋势。

 

 此外,智能化制造趋势所带来的新能源产业链参与者本身在行业中角色身份的变换也是值得关注的。这意味着在新能源汽车产业链中,零部件企业不仅向集成解决方案提供商转变,还担负起运营商的角色。而新能源汽车的消费正处在汽车消费升级的大环境中,80后、90后人群成为主力军,个性化和定制化成为新能源汽车消费的新趋势,而这对新能源汽车生产提出了新的挑战。

 

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