智能制造：走向创新未来

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：将人工智能技术和制造技术相结合，实现智能制造，通常有如下好处：智能机器的计算智能高于人类，在一些有固定数学优化模型、需要大量计算、但无须进行知识推理的地方，如设计结果的工程分析、高级计划排产、模式识别等，与人根据经验来判断相比，机器能更快地给出更优的方案，因此，智能优化技术有助于提高设计与生产效率，降低成本，并提高能源利用率。

智能制造（Intelligent Manufacturing，IM）通常泛指智能制造技术和智能制造系统，是人工智能技术和制造技术相结合后的产物。因此，要理解智能制造的内涵，必须先了解制造的内涵和人工智能技术。

制造是把原材料变成有用物品的过程，它包括产品技术、材料选择、加工生产、质量保证、管理和营销等一系列有内在联系的运作和活动。这是对制造的广义理解。对制造的狭义理解是从原材料到成品的生产过程中的部分工作内容，包括毛坯制造、零件加工、产品装配、检验、包装等具体环节。对制造概念广义和狭义的理解使“制造系统”成为一个相对的概念，小的如柔性制造单元（Flexible Manufacturing Cell，FMC）、柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS），大至车间、企业乃至以某一企业为中心包括其供需链而形成的系统，都可称之为“制造系统”。从包括的要素而言，制造系统是人、设备、物料流/信息流/资金流、制造模式的一个组合体。

人工智能（Artificial Intelligence，AI）是智能机器所执行的与人类智能有关的功能，如判断、推理、证明、识别、感知、理解、涉及、思考、规划、学习和问题求解等思维活动。人工智能具有一些基本特点，包括对外部世界的感知能力、记忆和思维能力、学习和自适应能力、行为决策能力、执行控制能力等。一般来说，人工智能分为计算智能、感知智能和认知智能三个阶段。第一阶段为计算智能，即快速计算和记忆存储能力。第二阶段为感知智能，即视觉、听觉、触觉等感知能力。第三阶段为认知智能，即能理解、会思考。认知智能是目前机器与人差距最大的地方，让机器学会推理和决策异常艰难。

将人工智能技术和制造技术相结合，实现智能制造，通常有如下好处：

（1）智能机器的计算智能高于人类，在一些有固定数学优化模型、需要大量计算、但无须进行知识推理的地方，如设计结果的工程分析、高级计划排产、模式识别等，与人根据经验来判断相比，机器能更快地给出更优的方案，因此，智能优化技术有助于提高设计与生产效率，降低成本，并提高能源利用率。

（2）智能机器对制造工况的主动感知和自动控制能力高于人类，以数控加工过程为例，“机床/工件/刀具”系统的振动、温度变化对产品质量有重要影响，需要自适应调整工艺参数，但人类显然难以及时感知和分析这些变化。因此，应用智能传感与控制技术，实现“感知—分析—决策—执行”的闭环控制，能显著提高制造质量。同样，一个企业的制造过程中，存在很多动态的、变化的环境，所以在系统中的某些要素（设备配置、检测机构、物料输送和存储系统等）必须能动态地、自动地响应系统变化，这也依赖于制造系统的自主智能决策。

（3）随着工业互联网等技术应用的普及，制造系统正在由资源驱动型向信息驱动型转变。制造企业能拥有的产品全生命周期数据可能是非常丰富的，通过基于大数据的智能分析方法，将有助于创新或优化企业的研发，生产、运营、营销和管理过程，为企业带来更快的响应速度、更高的效率和更深远的洞察力。工业大数据的典型应用包括产品创新、产品故障诊断与预测、企业供需链优化和产品精准营销等诸多方面。

由此可见，无论是在微观层面，还是宏观层面，智能制造技术都能给制造企业带来切实的好处。我国从制造大国迈向制造强国的过程中，制造业面临5个转变：产品从跟踪向自主创新转变；从传统模式向数字化、网络化、智能化转变；从粗放型向质量效益型转变；从高污染、高耗能向绿色制造转变；从生产型向“生产+服务”型转变。在这些转变过程中，智能制造是重要手段。在“中国制造2025”中，智能制造是制造业创新驱动、转型升级的制高点、突破口和主攻方向。

智能制造：走向创新未来

相关推荐