智能制造技术与智能制造系统的发展与研究

顾大虎

摘要：智能制造技术的关键要素即为智能化，其应该体现在制造技术的整个过程，将每个环节进行整合，横向集成，实现产品质量的极大提高、生产效率的极大提升，同时实现绿色环保、节能减排的目的。

关键词：智能制造；智能制造系统；现状；问题；建议

1.前言

人工智能是智能制造的起源。人工智能的定义，用计算机来模拟人的意识和思维的信息过程来代替人工。现今各国政府均将此列入国家发展计划，大力推动实施。

2.智能制造技术国内外发展现状

在大数据时代，国内外各个行业都发生了巨大的变革和发展，智能制造技术行业作为工业领域的一支新秀，已经得到了多国政府的广泛关注和重视，发达国家积极推动智能化生产进程，如美国先进智能国家战略发展规划、法国“新工业法国规划”、德国工业4.0等。目前我国的智能化生产也已经稳步进入新常态时期，一些发达地区开启了“智能城市”的试点工作，将人民大众关注的民生问题与互联网进行紧密结合，同时在工业制造行业将多种通信技术与工厂等各个物体和环境进行结合，形成物联网，通过人机互动，实现人类活动的智能化。

目前国外对于智能制造技术的热点主要集中在智能设计、智能生产、智能管理以及智能服务等方面，其中智能设计主要利用科学的手段对数据模型进行分析处理，利用科技手段将智能化的设计方法应用到产品的生产中，利用现代科技技术提供产品设计支持；智能生产主要是从制造科学的角度利用分布式数控系统以及无线传感网络系统将智能技术应用到生产过程中，在引入仿真模型后更好地适应智能化生产的新环境；智能管理主要研究了智能供应管理以及智能感应外部环境能力，实现智能化管理企业的最终目的；智能服务主要是对智能制造服务进行研究，主要包括产品的售前售后服务以及客户关系服务等。目前国外的智能制造技术已经趋于完善，同时其研究队伍素质不断提高，关于智能制造技术的研究论文也逐年增加，随着发达国家“再工业化”战进一步实施，可以预计，在不久的将来会有更多的专家学者投身于智能制造技术行业。目前我国的智能制造技术与发达国家相比还存在较大的差距，主要是对国外的一些先进制造经验进行借鉴和应用，缺乏自我创新；同时，智能制造技术过于理论化，没有实际应用到生产中，现实性不强。

3.目前国内智能制造技术与系统发展存在的问题

3.1智能制造行业标准没有统一

目前，智能制造行业没有统一的行业性标准规范，导致企业在进行跨系统以及跨集成生产作业时没有技术支持和参考，智能制造难以实现，智能制造行业标准的不统一造成了其发展出现混乱，造成了资源浪费等情况。

3.2智能制造企业改造升级成本压力较大

智能制造产业作为一种新兴的行业在新的技术、设备以及人才等方面都有较大的需求，在我国企业追求的目标的成本最小化，在转型升级上智能制造企业考虑到需要投入大量的资金进行人才的培养以及设备的更新换代，会对正常运作造成一定的经济压力，因此一些企业固守成规，不愿意进行自身的改造升级。

3.3智能制造业的发展缺乏自主创新能力

当前的智能制造业缺乏自主创新能力，在行业中没有竞争力，在精密仪器以及智能化控制技术等板块中跟发达国家的差距较大，核心技术主要靠进口和借鉴国外的经验，没有进行自主研发和创新，产品以及技术的创新能力和竞争能力不强。

4.发展智能制造的对策建议

4.1做好顶层标准的制定及重点行业的推广

制造企业面临的技术、网络及设备等标准不统一的问题，首先要靠政府根据国际标准及实际情况先行制定顶层文件，然后联合核心企业、行业一同推广应用。建立的智能制造综合标准化体系，应根据现存的标准进行修改或重新制定等策略，对重点行业领域的现有标准进行总结分析，规划建立包含已发布、在制定和待制定标准的智能制造综合标准化技术体系，首先实施基础性和通用性较强的智能制造标准。智能制造标准需要分领域、分行业地依次推进，着重根据国际标准变化趋势加强对共性技术、关键性技术标准的统一，然后在具有关联效应强的大型制造企业和电力、航空航天、能源等重点行业进行推广应用。

4.2实施税收补贴及社会资本的引入

智能制造前期的发展需要投入大量的资金，制造企业在面对引入智能技术、系统软件及智能部件时候，面临较大的成本压力，往往使得其进行改造升级的积极性减弱。因此，政府应做好相关的优惠政策及制度支持政策，合理引导制造企业的智能化升级建设。一是可稍微降低对制造企业的税收幅度，对其购买的工业机器人、3D打印、大数据管理技术、物联网等智能技术进行一定的税收减免及补助。二是做好先进制造技术的对接工作，帮助制造企业较容易的匹配到所需的技术，减轻企业寻找技术的外部成本。三是对智能制造网络基础设施进行投入，建立区域性甚至全球性网络服务空间平台，为制造企业配置资源提供便利性。四是可建立由政府、企业及社会资本共同组成的融资体系，进行对相关制造企业的智能化升级改造。

4.3建立智能制造创新中心

我国在智能制造基础技术、系统软件开发、原始创新能力与国外发达国家还存在巨大的差距，需要借鉴美国创新网络建设的经验，以创新驱动发展的理念推进我国智能制造创新体系的建设，建立以政府为主导、企业为主体、研究机构及社会资金广泛参与的智能技术与系统的创新中心。在不同领域、不同区域建立智能制造基础技术创新研究中心、智能制造工业软件创新研究中心、智能系统集成研究中心、智能装备创新研究中心等与上述几个大类相关的研究中心。鼓励高层次研究人才参与到智能制造的创新活动中去，着力推动企业在制造技术开发中的引领作用，引导社会资本投向制造业智能化的研发过程中。

5.智能制造研究课题与方向

5.1智能制造系统理论基础与设计技术

需要继续发展IMS体系的技术，研究IMS的系统以及紧跟国际上在该方面发展的步伐。IMS与现在的任何制造系统的设计方法都不同。因为IMS是面向市场发展评价与前景预测，IMS目的是使整个系统及各步骤都实现“智能化”。因此研究IMS的开发环境与设计策略是很有必要的，开发环境包括开发工具、操作系统、开发语言等。在IMS设计过程中必须遵循通用化、集成化和标准化。

5.2制造智能理论和处理技术

现代工业生产就是一个有机整体，不仅指各制造环节间存在的联系，制造智能统一的特性也体现在内。制造处理技术和智能理论包括整个制造过程中的智能的描述、开发、集成、处理与共享，最生成成品—智能机器，以及智能机器产生的智能活动。研究内容包括：

（1）智能活动的机械化、生成与集成。

（2）主要研究怎样开发与获取智能制造源，怎样表达制造智能，如何集成制造智能。

（3）研究制造过程的一致性相关问题，研究建模，影像制造的多因素与的影响与发生事故的概率分析。

5.3智能制造单元技术的集成

进入21世纪，人工智能的应用研究得到了很大的发展，建立了一些智能制造单元技术。为了适应21世纪制造工业发展的需求，完善和发展这些单位技术以外，更重要把这些单元技术集成在一起。为了让机器工作过程中能有效地模拟来自各环节制造的智能行为，集成和共享这些制造智能。为了同时进行产品的设计工作必须研究并行技术，产品描述的一致模型，研究智能交互技术。现代生产过程中需要及时处理多个信息，多个因素，多个对象对制造过程产生影响的问题，及时调整决策问题。解决设计与评测最好的方法是仿真与优化。研究制造过程标准模型和建立相对的质量数据库，研究标准状态的决策和标准过程的控制方法。研究在强干扰，多因素条件下对控制过程监视与诊断，研究制造过程的动态检测与适应技术。研究多因素，多目标干扰下调整决策，研究生产过程的实时跟踪技术。

5.4知识库系统与网络技术

制造过程“集成智能化”的关键在于知识库系统与信息网络技术，在IMT&IMS中相当重要。其主要是研究知识库的异步构造，知识库分布式决策与维护、知识库连接和数据库技术。研究信息互换的接口，控制操作运算与决策以及网络通讯技术。

6.结束语

总之，智能制造是发展的趋势，随着科技水平的不断提升，智能制造技术也将更快发展，并在更大的范围得到推广和应用。

参考文献

[1]杨叔子，丁洪.智能制造技术与智能制造系统的发展与研究[J].中国机械工程，2015，3（2）：15～18.

[2]孙大勇.先进制造技术[M].北京机械工业出版社，2016，12～13.