新一代智能制造 | 随时随地不随人

发布时间：2018-01-14

关键字：智能制造

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习主席在十九大报告中讲加快建设制造强国，加快发展先进制造业。但是发展制造业一定会对国家的资源和环境造成重大的影响。如何既要绿水青山，又要金山银山呢？这是一个世界性难题。

没有问题后，首先映射到生产过程中，过去是手工生产线，现在要建成数字化生产线，未来还要建成智能化生产线。这一切都是从赛博空间到物理空间的映射结果。

图6：设计与制造的映射

当然。也要映射到试验过程中去。这个映射关系也非常重要。传统的实验过程，过去是每件必试；今天有了虚拟的原型，可以做大量的CAE仿真分析（CAE软件在全球可能有成千甚至上万个，结构的静力、动力、强度、疲劳、光学分析、声学分析、震动分析、电磁场等的复杂计算分析，都可以做仿真）。

传统制造模式中，每个都要做实验的；而现在进行验证型的实验，将会减少很多。整个飞机研制进度和研制质量，都会有质的提高。

智能制造的五个分工

智能制造新技术新要素，出现很多新的内容，主要体现在五个不同的分工。

图7：智能要素的五分工

第一个人机分工。既有机器也有电脑，智能化的机器，这个人类和机器的分工始终在演进和变化。

第二个虚实分工。就是CPS，哪些是虚的（CYBER空间），哪些必须实体验证（物理空间）的，这个也是动态演进的过程。

第三个黑白分工，黑是指的复合材料，橡胶、编制材料等，白指的传统材料如金属，而未来的黑材料可能会用的越来越多，而且环保价格低。

第四个加减分工，也就是增材制造和减材制造。

最后一个制服分工，智能制造的一个重要概念，有些企业是从生产型企业转型为生产服务型企业；而另外一些企业是从服务型企业转型为生产服务型企业，制造和服务动态调整的分工怎么调整，也一个是动态演进的过程。

未来15年后的先进制造业是什么？可以看成是“时空人机一体化”：不分时间，不分空间，不管什么人和设备都能干出来，对人的要求和设备要求低了。不管任何时间，空间不论在火星还是月球、太空飞船上还是深海的潜艇上都可以制造出来。也是动态演进的过程。

随时制造、随地制造，不随人和设备的制造，这个构成智能制造的需求。

图8：智能制造的核心

面向循环的制造

对中国的资源和环境而言，还有一个很重要的问题，在智能制造的大背景下，绿色设计、绿色制造该怎么做？

创新从设计开始，不妨可以借鉴既有的面向制造的设计（DFM）、面向装配设计（DFA），提出一个面向循环制造生产设计DFR（DESIGN FOR RECYCLE）。

图9：面向循环的制造

数字化产品研制的绿色生产循环系统，从需求产品策划到方案设计、试验、试制、批产、交互、运行维护，比如说造电动汽车，中国制造电动汽车，几种底盘、几种模板，要报废的拆开之后，有些是报废的，有些回收再生产，可以继续进入生产环节。这样，报废的汽车、报废的自行车，都可以提前进入可回收的系统规划中。以后的生产，可以变成一个绿色的生产再循环系统。

实际上，世界已经行动起来。福特的孙子在2012年决定投资20亿美元，重塑福特时代经典的胭脂河旧工厂的时候，就雇佣了最为顶级的生态设计概念的建筑师，建立了面向友好环境的工厂。而西门子在2015年4月，跟ThinkStep合作，实现了材料全生命周期的管理，目的就是简化材料驱动的产品设计过程；能够把设计、工程、分析、合规和制造连接到一个单一的材料信息源，从而帮助提升产品性能和可靠性。在2017年底，Epson的办公用纸循环机已经开始运转起来，送进废纸，吐出新纸。

可循环的制造对中国，是一个巨大的机遇。如果能将这个循环系统和赛博这种研发体系关联起来，那么，就可以建立中国的自主的制造业的绿色生态系统。

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