智能制造的关键技术

二、智能制造基本内涵与关键技术

    到底什么是智能制造?我们认为智能制造是先进制造技术与信息技术的深度融合，是我国传统产业转型升级和战略性新兴产业发展的共同使能技术。智能制造是制造科学的研究前沿，革新传统制造的科学基础、技术体系与应用模式，使制造技术从“经验试凑”转向“科学计算”从而实现基于科学的制造。数字化和智能化是新一代产业变革的切入点和核心。

    目前我国比较重要的行业，比如航天航空航海；国家支柱产业，比如汽车制造、电子制造，目前主要存在三个问题，第一“造不出”，第二“造不好”，第三“造不及”。解决了这三个问题最后才能实现快速产品开发、高效开发。智能制造的概念是一个系统概念，从装备到车间，到整个系统都涉及到概念与体系。这里面涉及到智能设备、智能系统和智能检测，最后要实现信息、数据在这个系统里面采集、分析、优化。智能制造和大数据应该是紧密相关的，做PLM的人都知道，如果没有数据就没有经验知识，物联网时代使大数据的采集非常方便。

    智能制造包括几个方面，第一是产品，中国制造业要升级，首先是产品升级，要做一些高附加值的产品，或者说我们做的产品价钱很低，制造成本非常高，那肯定是没有办法持续的。第二是全产品生命周期、全价值链的考虑。第三，能够适应不同行业工况的变化，可以灵活决策。德国工业4.0也好，智能化以后，实际上是信息化和工业化的融合，就是CPS的概念。

    智能制造的技术路线，通过软件和网络进行产品开发、产和服务沟通，在设计和制造商，机器与产品实时进行信息和指令交互，进行全过程的虚拟仿真。设备和工艺要能支持智能制造，所以自主控制和优化。

    智能制造不是可以一蹴而就的，要分阶段实施。首先是数字化，数字化没有做好就想做智能化是比较困难的。第二网络化，利用自组织网络，动态配置资源，实现研究、设计、生产和销售各种资源重组。第三智能化，这里面存在发展周期的问题。

    智能制造有三个集成，第一个是产品集成，从客户需求到产品开发到产品生产、产品服务，整个过程的数据每个产品都是唯一的，是可以检测的。第二制造过程集成，从设计、生产、物流、营销，怎么利用全行业的资源组织生产。第三个是制造体系集成，从单个装备到生产线，然后到整个制造车间，全面实现PCM、MES、ERP集成。

    智能制造的发展方向，第一产品智能化，产品的提升是制造业的根本，产品智能化可以分为几个阶段，比如说汽车，汽车以前是一个机械产品，现在汽车变成了电子产品，因为汽车里面的传感器价值已经超过了机械，以后会变成智能产品。现在比较简单，是人机交互，语言可以识别你的身份，进一步发展可以咨询工况，最高阶段是无人驾驶。不只是在汽车行业如此，像家电、飞机、航空都是这样的发展过程。

    智能制造发展方向的装备智能化，以后智能装备特点可能是将专家的知识和经验融合感知、决策、执行等制造中，赋予产品制造在线学习和知识进化能力，这样会使产品越用越好用，实现自学自律制造。在车间智能化，这里面需要对装备、生产线、物流，包括整个生态体系做全面的监控，这样生产一件产品和一批产品质量是一样的，所以这是一个柔性化生产。还有供应链智能化，现在很多大企业都是做总装的，供应链、零部件依托其他的供应商，以前的物流是纯物流，零部件到厂里储备好了才能开始组装。现在先进的企业是拉的，需要多少供应商提供多少，是零库存。

    再看一下制造模式的改变，现在制造企业的形态，从第一次工业革命以后发生了很大的变化，从生产线的组织然后到工厂，再向公司转变，又向网络转变。网络改变了沟通方式，现在很多人都用手机沟通。网络也改变了交易模式，马云的阿里巴巴在美国上市，成为全球第一大企业，以前的工厂模式是不可能实现的，所以网络改变了交易模式。再看网络改变生产的模式，现在生产是全自动生产方式，我们认为这个生产模式是有可能的，以后资源的配置可能需要通过网络招标组织，利用全球最好的资源做制造。现在资源的分配相对不均衡，未来的企业会有两种企业，一种是极小型一种是极大型，极小型企业做一些概念创新，可以在家里工作，几个人就可以把这个概念设计制造出来，制造出来以后通过3D打印把它制造出来。制造的概念有很多，最核心的是人工智能技术、集成技术和数字制造技术。

    人是很智能的，人的大脑对应的是决策和学习，人的四肢相当于电机，人的感官就相当于传感器。这里面包含数字化制造的核心技术，还有机器人技术，现在机器人非常热，以后每个制造车间里面有大量的机器人工作。我们最近得出一个数据，2012年中国工业机器人销量为达到8万台，已经成为世界第一了。另外还有智能传感，要想把数据采集基础就必须和物联网、传感器结合。

三、智能机器人技术及应用

    机器人是一个综合概念。机器人在工业的应用比较早，我国最早是喷涂机器人，漆对人体有伤害。第一条生产线在十堰东风，之后做焊接工作，现在机器人用的最多的还是焊接车间，需要速度很快。现在最新的发展是机械加工，用机器人打磨，前段时间上海有一个企业发生粉尘爆炸，用机器人可以避免这个问题，因为人工打磨对人体伤害很大，而且效率很低，机器人打磨可以提高效率和精度。现在中国的产品想要出口到国外就必须是机器人打磨，他们认为工人打磨是非人道的。

四、基于RFID的智能工厂技术

    RFID是非劫持式的自动知识技术，可读可写，而且可以批量进行。RFID技术有很多功能，第一可识别，第二可定位，第三可感知，第四可联网。RFID技术应用在各个方面，比如车间、物流等等。RFID在智能制造中有很多应用，可以提升产品智能化形象，提高产品设计、生产、销售、售后、维修全程的质量和服务水平，实现产品全生命周期。

    在数字化车间中，RFID也有几方面的应用，包括辅具管控、智能维护和混流制造。混流就是希望生产线上的每一个产品都不一样。我们在上海通用五菱、美的家用空调产线上都有采用到RFID技术。在物流方面，RFID的使用面也非常广泛，物流以前是被动的，RFID可以由被动向主动感知。