智能制造是指利用现代信息技术和先进制造技术,通过实时数据采集、分析和应用,实现生产过程的智能化、灵活化和高效化的制造模式。它基于新一代信息技术与先进制造技术的深度融合,贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节,具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式。
智能制造的主要形式包括但不限于以下几种:
自动化生产:利用自动化设备和技术,实现生产过程的自动化,减少人为干预,提高生产效率和稳定性。
智能化管理:通过引入人工智能、大数据分析等技术,实现对生产过程的智能监控和管理,提高生产决策的准确性和及时性。
智能制造系统:具备在实践中不断充实知识库、自学习、搜集与理解环境信息和自身信息、分析判断和规划自身行为的能力。
智能制造装备:包括各种智能化的机器和设备,它们能够自主执行特定的任务,并在一定程度上进行自我优化和调整。
智能制造服务:提供包括远程监控、维护、升级等服务,以支持智能制造系统的持续运行和优化。
3D打印:允许从数字文件创建三维实体对象的过程,已被应用于各个领域,包括工具辅助工具、可视化和功能原型。
智能工厂:作为智能制造的重要应用场景,智能工厂通过集成各种智能技术和系统,实现生产流程的自动化和优化。
关于智能制造的发展问题,2022年我国智能制造装备市场规模达到2.68万亿元,预计2023年市场规模将达到2.97万亿元,显示出快速增长的趋势。
智能制造(Intelligent Manufacturing)是一种综合应用现代信息技术与智能技术,将生产制造流程智能化、自动化,实现高效、灵活、精确和可持续的生产模式。它融合了人工智能(AI)、物联网(IoT)、大数据、云计算、机器人技术、工业互联网等前沿技术,彻底变革传统制造业的生产方式。
智能制造的目标是通过数据驱动型决策实现资源的高效利用、质量提升和生产效率优化,从而最大化价值链,满足个性化、多样化、快速响应的市场需求。
智能制造的主要形式?
智能制造不是单一的模式,而是一个多层次、多维度的技术和系统综合体,根据其实现方式和应用场景,可以总结出以下主要形式:
1. 智能设计
借助人工智能、大数据、虚拟现实(VR)、增强现实(AR)等技术来优化产品设计。
例如:CAD/CAE技术辅助设计,基于大数据分析的用户需求驱动产品定制。
2. 智能生产
通过自动化设备(CNC设备、工业机器人)、智能化生产线、传感器网络等实现无人或少人化制造,提升工业生产效率。
包括智能工厂、柔性制造、精益制造、批量定制生产等。
例如:汽车行业应用的全自动化生产线,无人车间等。
3. 智能物流
利用无人化、数字化物流设备(如无人叉车、AGV小车、智能仓储系统等)优化供应链操作,实现实时监控、动态调度和高效物流。
例如:京东、亚马逊的全自动化仓储和物流系统。
4. 智能设备与运维
对设备进行智能化升级,使其具有自诊断、自维护功能,通过物联网与数据分析技术进行远程监控与优化维护。
例如:航空发动机实时监测系统,预测设备故障。
5. 个性化定制制造
基于客户需求进行小批量、柔性生产,实现大规模个性化定制生产。
例如:耐克用3D打印技术为用户定制鞋底。
6. 工业大数据与智能决策
基于工业流程中的数据分析,动态优化生产计划、质量控制,实现精益化管理。
例如:基于生产过程数据的质量预测系统。
7. 人机协作
将人工智能与工业机器人结合,增强人与机器的协同效率,例如协作型机器人可以辅助人类进行复杂或高危生产任务。
例如:博世、发那科开发的人机协作机器人。
8. 服务型制造
智能制造提升的不仅是产品生产本身,还会延伸至服务领域,如信息化跟踪、运维、客户服务等。
例如:GE的“工业互联网”,通过数据服务为设备提供优化建议。
目前智能制造的发展进度如何?
智能制造的发展可以从全球和中国的角度分别来看:
1. 全球智能制造发展现状
欧美进展
美国提出了 工业互联网(Industrial Internet of Things,IIoT) 概念,结合人工智能、云计算和大数据,通过如GE和西门子等头部企业推进智能制造。
德国通过《工业4.0》战略,将智能化生产确立为经济支柱,成为全球智能制造标杆。
亚太地区
日本凭借机器人技术一直在制造业中占据领先地位,推进“工业智能化社会”。
韩国则注重与电子行业的结合,如智能手机、半导体领域等。
2. 中国智能制造发展现状
中国作为制造业大国,智能制造已成为国家战略,近年来取得了显著进展:
政策推动
中国政府推出了一系列政策支持,例如《中国制造2025》,倡导从“中国制造”向“中国智造”转型。
建设一批重点示范项目和试点智能工厂。
核心技术进步
自动化生产:如工业机器人企业迅速发展,特别是如“新松机器人”等已进入国际市场。
5G技术助推工业互联网:5G+工业自动化,加强了设备间的连接,提高实时控制能力。
人工智能:大量AI技术在制造行业逐步推广,如图像识别、数据分析用于质量检测。
行业成绩
在高端制造领域(如航空航天、芯片制造、智能手机),中国企业逐步缩小与发达国家的差距。
智能工厂普及:如美的、海尔等家电巨头已经完全采用大规模智能化生产线,并试点柔性生产。
钢铁、化工、汽车等传统制造业,也在快速向智能化转型。
短板
高端核心零部件依赖于进口(如高端工业机器人、芯片)。
部分中小企业对智能制造的理解不够深入,缺乏资金和技术力量。
3. 未来趋势
数字化转型将加速:工业互联网、大数据平台等将进一步推动传统产业数字化升级。
更高程度的个性化和柔性生产:消费者对产品多样化、快速响应的需求将继续驱动制造模式的变革。
人-机深度协作:协作型机器人将成为生产的重要参与者,而无需完全替代人工。
绿色智能制造成为主旋律:通过智能技术优化生产,实现低碳生产、节能环保。
总结
定义:智能制造是信息技术与制造技术深度融合的新型制造模式,目标是高效、柔性和可持续。
形式:包括智能设计、智能生产、物流、设备维护、大数据分析、服务制造、人机协作等。
目前发展:全球范围内欧美国家处于领先地位,中国也在快速崛起,但仍存在核心技术短板。
随着工业互联网、人工智能等技术的进一步发展,智能制造将在未来进一步推动制造业的转型升级。