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传感技术是机电一体化技术的核心,车辆生产制造过程中的自动化和自动调节都运用了传感技术。在车辆及其零配件生产过程中,每一道工序以及出?F的每一个问题都需要传感技术采集并传送到计算机集成系统之中,通过集成系统的判断来进一步处理,从而顺利的生产出客户需要的产品。能否实现自动化和高效率的生产模式的关键就是需要具备成熟的传感技术。目前,国际上最有效且使用较广泛的传感技术是光电传感,其结合光学和电学原理,可以对多个引起光量变化的因子进行检测,并对其记录。例如:在汽车产品结构件生产过程中,一个结构件经过某一道工序时,由于钻头使用时间过长,结果使产品孔径偏小,在它经过下一道工序之前会有检测系统,产品通过红外光线时,由于孔径太小会反射更多的光线出去,传感器接收到信息后传送到集成系统,再通过集成系统的判断,最终对其做出特殊的处理。此技术已广泛应用在各大行业之中,在工业、汽车、航空航天、医疗等各个领域都有涉及。
柔性制造系统主要由自动控制系统和物料运输系统组成,通过这两大系统配合可以完成汽车产品的及时有效的调度、运输、生产的整个过程。其最大的特点是具有人性化,对于不同产品系统会选择指定的设备以及运输工具,整个过程不需要人的参与,完全自动化,这不仅可以对多种产品进行大批量的生产,而且有着很高的效率,可以根据客户及市场的变化对产品设计方案进行调整,还可以合理的分配人力设备等资源,降低产品成本,提高生产利润。
柔性制造系统是一项先进且高度智能化的技术,其中自动控制系统又可分为信息控制系统和数字控制系统。信息控制系统可以对汽车零配件产品进行大批量的集中生产,无需人工操作就可以提高生产效率,而数字控制系统则可以检测产品各项参数是否符合规格标准,再配合物料运输系统,流水线生产模式以及自动运输来减少人力资源的浪费,将生产模式推向高度自动化。与此同时,柔性制造系统是一种有着高自动化的先进技术,不仅可以提高产品生产效率,合理分配人力设备资源,还可以降低生产成本,其特点主要有以下几点:1、可以合适分配设备的使用率,有着一套完整的人性化的系统,遇到生产故障时可以采取相应的措施而不影响其他产品的生产;2、运行灵敏,且可靠性强,可适用于多种产品的同步生产中。
3 计算机集成制造系统在汽车企业智能制造中的应用
计算机集成系统是集先进制造技术、敏捷制造和虚拟制造于一体的集成系统。先进制造技术,就包括各种先进的、不断改进与引进的新的技术,且能够对现有的汽车制造技术进行优化,对汽车零部件生产设备的能力及时效进行更新和创新,在实践的过程中总结经验,不断改进和完善,最终实现高自动化、高效率的生产模式。
敏捷技术是一项非常专业性的制造技术,敏捷制造主要包括三个要素,分别是生产技术、组织方式及管理手段。敏捷制造技术将柔性生产技术、技术、知识、劳动力与能够促进企业内部和企业之间合作的灵活管理,这三个要素集成在一起,通过所建立的共同基础结构,可以对迅速改变的市场需求和市场实际做出快速响应。
虚拟制造等于对汽车产品制造的一种试验,当客户需要生产某种特定的汽车产品时,我们可以对其进行数据模拟,选择合适的材料,运用特定的生产方式,生产出一个产品模型,然后再总结生产的过程中会遇到问题,如产品质量、生产成本、以及市场需求等等一系列的问题。如通过虚拟制造能够在模拟生产过程中顺利解决相关系列的问题,那么此汽车产品就可以进行正常的大批量的生产,走向市场。相反的,如果没有虚拟制造,只会让汽车生产商盲目的生产产品,在实体产品试验过程中发现问题继而进行优化。这样的制造方案并不会考虑到市场需求等因素影响,同时也会大大的提高生产风险,给汽车制造企业带来损失。所以说,虚拟制造是一种可以对产品成本进行预估算、优化产品结构、降低投资风险,可以更好的迎合市场需求的一种先进技术。
4 工业智能机器人中机电一体化技术的应用
在企业智能机械制造中机电一体化技术应用最为高级的目前就属工业智能机器人,这种智能机器人的工作效率比较高,而且很多智能机器人可以完成多个功能动作。智能机器人在生产制造的过程中运用了多种先进的技术,主要技术有机构学、电子计算机技术、传感技术以及自动化控制技术等。就目前而言,通过对我国安徽省很多企业进行调查可以发现,其在2016年智能制造项目方面总投资达到了77.3亿元,项目完成之后可以帮助智能制造类企业销售额增加到196.4亿元,实现净利润收入19.6亿元。随着工业智能机器人的发展,我国很多企业已经装备了智能机器人,比如东风汽车公司、上海通用汽车等大型汽车生产制造企业,这些汽车企业在智能机器人应用方面已经经历了工业2.0、3.0乃至4.0的进程,使得汽车各个零部件的运输能够在智能机器人的工作下更加迅速的完成。通过对智能机器人的工作原理以及功能特点进行分析可以发现智能机器人主要有下面三个特点,第一个特点就是智能机器人能够利用最短的时间掌握复杂的工作流程;第二个特点就是可以自动的识别信息,并且获取重要的信息资料;第三个特点就是智能机器人的工作精度比较高。
1992.07~1998.12由刚刚入行逐步成长为专业技术骨干。
1999.01~2002.05(因业绩突出,2000.03提为通信室主任)。
2002.06~2011.02副所长(因技术能力强,承担多个集团公司大型重点项目2002.12破格提为高级工程师,其中经过国家统一入学考试,成绩优良,得以进入XX大学XX学院,2003.10~2007.03在XX工程专业在职研究生,毕业论文评为优秀5%)。
2011.03~今,XXXX公司副总工程师。
2011.06,经公司提名任命为兼任XXXX科技有限公司(XXXX控股子公司)XX分公司经理,拓展业务,组建团队,实现从无到有。至2014年将团队规模扩大到XX人,公司年度经营业绩达到合同XXXX万元,收款XXXX万元,公司各方面走上正轨,实现了自主经营及盈利。
2015年组建XXXX集团智能制造创新中心,兼任创新中心主任工程师,开始研究适合高端制造业的应用技术,对集团公司智能制造的创新发展,起到了较大地推进作用!
2019年5月,担任公司副总工程师兼任XXXX中心主任工程师,对于BIM技术开发应用,信息化、智能化、数字化融合发展方面,做了大量的研究和探索,同时作为公司主管信息化和知识管理副总工程师,承担了XXXX公司知识管理牵头工作,梳理了公司各类知识模块,向集团公司科技信息部呈报了总体规划、实施计划,制定了内部知识管理工程的规章制度、编码规则、实施方案、平台开发等一系列纲领性文件。
积极学习并掌握新技术发展动态,利用工作间隙和业余时间,组织技术人员参加展会、论坛、技术交流活动,对计算机网络技术、软件技术、自动控制技术以及智慧园区、大数据、云计算、物联网、AI赋能行业等最新技术等的深入学习和研讨,并在实际项目中大量创新应用,取得了较好的效果。不断学习,不断总结,不断进取,与智能化系统的新技术和国际、国内先进水平保持同步,保持公司智能化设计在行业专业领域的技术领先,并进一步应用到工程项目中去,形成良性循环和积极互动效应;关注国家的经济发展动向,在前瞻性的技术发展方向进行不断尝试,不断地进行技术储备和更新,进一步提高专业技术水平和解决复杂系统的统筹设计能力。
在智慧工厂领域,重点关注数据采集、数据集成、数据挖掘、数据应用等智能制造相关技术,逐步形成独有的解决方案;
在智慧园区建设领域,开展了广泛的调研和总结,形成了独有的体系化专业解决方案;
在智能建筑领域,着眼于顶层设计并较为系统性地掌握了IT&IB技术融合,应用于新智慧建筑的顶层设计技术。重点关注绿色、节能、安全技术,在新技术发展,新产品研发的应用方面有所突破;
通过近三十年的不断学习积累,无论在市场开拓、技术创新、质量管理、团队建设、人才培养等方面,均有很好的表现,取得了良好的效益,工作中有思路、有能力、有办法,善于解决技术及非技术难题;有大局观,能做到个人利益服从集体利益,集体利益服从公司利益。
在组织纪律性方面,能时刻按党员标准要求自己,任劳任怨,起好模范带头作用;
在个人素质方面,严格自律,遵守国家和单位的各项规章制度,把全部能力和精力放在解决技术问题上,不搞歪门邪道;
在专业能力方面,能承担急难险重任务,引领技术发展方向,培养打造核心技术及团队;
(1)当前智能控制系统的功能与性能不够完善,无法满足机械制造行业的电子技术等行业的发展需要。智能控制系统的运用虽然改变了传统的机电一体化系统的运行状况,其运行效率更高,但是仍然存在着一定的差距,无法适应新时期的发展需要,仍然会受到外界环境因素的影响与控制。(2)智能控制虽然能够有效的提高机电一体化系统的运行效率,但是仍然会存在着许多突发状况。机电一体化应用智能控制系统后,可通过系统设备发出的命令编码进行自动工作,可以避免因人为操作失误而造成不必要的损失,减少工作中的失误损失,提高工作完成质量及工作效率。但是在某些方面会受到电力系统、信息系统等的不良影响,从而使智能控制系统不能够有效运转,对于一些不可抗力因素而言,智能控制系统始终无法超越。(3)智能控制与机电一体化系统的磨合度还有待提高。机电一体化对生产与生活活动的开展有着不可替代的作用,一旦智能控制工作不能实施,那么就会影响人们生活与生产活动的开展。因此我们必须不断的改进与完善智能控制工作,尽可能降低智能工作的失误率。
2机电一体化系统中智能控制的应用
(1)机电一体化系统中的智能控制工作都是根据长时期的总结与改进而得出的经验进行设定,操作人员只需要定时、定序的输入相关的工作指示,机电一体化系统中的各项板块就会自动按照相应的流程进行工作。因此只要工作人员输入的指令不存在任何的错误,那么智能控制系统就会具有较高的可靠性。(2)机电一体化系统中智能控制应用的领域相当广泛,涉及社会生产与生活活动的方方面面。机电一体化逐渐演变成为智能控制背景下的机电一体化,这是时展所需要的,同时也是科学技术水平和经济水平长期发展的产物。
机械制造业的重点在于是否能够实现机电一体化,这是提高机械制造产品质量和效率的重要途径。目前最为科学的机械制造方法就是实现智能控制技术与计算机网络技术两者之间的联合,实现从人工管理到智能控制过渡的目标。同时,智能控制技术利用神经网络系统计算的方法对机械制造的现状进行动态地模拟,通过传感器融合技术将采集的信息进行预处理,从而修改控制模式中的参数数据。不仅如此,智能控制监管的部分还包括机械事故发生检测管理工作、检测与监督管理工作以及智能协调控制工作等等方面。机电一体化系统中智能控制应用还体现在建筑工程领域中。智能控制系统在建筑实施过程中运用的方面比较广泛,主要集中在照明系统中和保暖制冷系统中,从而提高资源的利用率,减少能源资源的使用。照明智能控制系统主要是利用计算机网络与通信技术实现,能够有效的调节照明区域、照明时间、照明资源节能等方面。
机电一体化系统中智能控制应用于数控技术中。伴随着生产能力的提高和科学技术水平的提高,各行各业的发展已经离不开机电一体化系统,尤其对数控技术要求越来越高。数控技术要实现智能功能,还需要扩展、模拟、延伸等新的智能功能,从而使得数控技术可以实现智能编程、智能监控、建立智能数据库等目标,运用智能控制技术可以实现这些目标。例如一些比较复杂的工程问题或者是大型机械设备出现故障,人工无法进行实际检测,那么只有利用数控技术对其进行演算与推理,这样才能够得到一些具体性与操作性较强的改进意见。
3结语
《中国制造2025》有中国版“工业4.0”之称,是建设我国制造强国的纲领性文件。文件吸取了美国、德国的所长,又结合了中国的特点,聚焦五大工程。其中把智能制造工程作为主攻方向。在这个基础上,我国制造业将如何由大变强?来自业界的专家学者开展了深入而广泛的探讨。
面对新的需求谋布局
工业和信息化部发展规划处处长姚B指出,“中国制造2025”的出台唤醒了中国制造业的发展,也推动了中国制造业发展由过去的平台转向一个新的平台。“我们过去追求的是规模,我们长期走的是规模扩张的老路,未来我们要走提质增效的新路。”所以,“中国制造2025”对中国制造业发展是里程碑的事件,是节点性的事件。
从当前的制造发展来看,我们的制造业发展面临一些新的需求,突出的表现在效率、时间和灵活性,在效率方面我们的制造业迫切的要求提高我们能源效率、资源效率、生态效率和生产效率。
“过去,我们生产研发一款产品,可以在市场上销售八到十年,持续盈利。现在,一个产品生存周期只有一到两年,手机八到十个月就换一代。所以,制造业面临着创新周期大幅度加快,表现为一种快速迭代式的创新,对技术转化为生产力的时间需求也越来越高,我们对创新提出开放协同的需求,不能再像过去那样单打独斗。制造业要想满足个性化需求,企业就要灵活多变,对制造业进行柔性重构。”
同时,移动互联网、物联网、云计算、大数据等新的技术在制造业里面不断的渗透、融合和应用,促进了制造业的加速变革,向数字化、网络化和智能化转变。
数字化是实现智能化的基础,本质是机器产品物理世界模型化、数字化和虚拟化;网络化是智能化发展的核心平台,为制造业共聚生产关系,网络平台传递的就是企业数据;智能化是制造自动化更高级的形态,通过数字化与自动化的集成,基于大数据的分析与决策来实现企业从刚性自动化转向未来的柔性自动化。
如今,制造业的发展正在出现新的关健词,例如五联、数据、智能、服务、融合、定制等,围绕当前制造业发展的新需求和新挑战,国家提出新的总体布局:未来制造业的发展核心目标是提质增效;五个基本方针是创新驱动质量为先、结构优化;核心主线是新一代信息技术与制造业的深度融合;主攻方向是智能制造。围绕总体导向,国家提出“九个任务”、“五大工程”、“十个重点领域”和“重大决策”。未来,推进中国制造业由大变强,核心路径就是创新驱动+四化升级,四化升级指的是智能化、绿色化、服务化和品质化。
融合创新资源提转型
当前,国家紧迫的需求是要加快建立协同高效的制造业创新体系。因为国家整个创新体系的效能还明显偏低。
近期,据科技部统计,我国每年产生3万多项科技成果,但是能够真正转化的只有10%,大量科技成果存在专利、论文、评价等前端环节,许多很难转化到现实生产力当中去,所以我们的制造业迫切需要的是怎么提高整个创新体系的效能。而这个体系里包括了制造业的主体能力建设。首先,我国要有一批以技术创新为导向的龙头企业、骨干企业、创新型企业;其次,打通整个创新的链条,打通基础研究、应用研究和产业创新的整个创新链的各个环节之间的障碍;再次,要建设一支高水平的创新人才队伍;最后,完善有利于创新环境的政策激励等。
第一,“在建立制造业创新体系中,我们确定了一个主要的突破口,即加快建设国家制造业创新中心,强化共性关键技术的研发供给。”姚B强调。
从整个创新链来看,分为基础研究、应用研究和产业创新的学研产等三个环节。当前,我们的应用研究或者共性关键技术的应用研究是突破瓶颈。我们要建设国家制造业创新中心,来把基础研究环节和产业创新环节贯穿起来。中心是企业科研院所和高等学校等各类创新主体的战略组合,以独立法人形式所建立的新型创新载体。中心将面向制造业创新发展的重大需求,以重点领域前沿技术和共性关键技术的研发供给、转移扩散和首次商业化为重点,整合创新资源,打造跨界协同创新生态系统。
第二,要推进制造业智能化,注重三个维度创新,依次是终端产品创新、生产技术创新和商业模式创新。终端产品方面,要加速产品智能化,包括增加工业传感器、计算能力、控制系统、芯片和网络连接能力等,在产品应用中来提高产品智能化水平。“我们提出智能生产的逻辑环,包括感知、通信、决策、操作,我们要实现每一台设备的每一个参数流程,每一个产品的实时的动态监控和动态的参数的获取,从而使我们能够实时感知到当前生产制造系统的状态和参数。这些感知到的参数和数据要能够进行实时高效的通信,通过工业互联网的部署来实现数据共享和流动。”
第三,发展新技术,包括工业软件、人工智能、大数据和云计算等新一代信息技术。
第四,操作实现MES、PLC、工业机器人等自动化执行,基于柔性自动化,使工厂能够响应外界动态的变化。
“要实现智能生产,核心技术就是要构建CPS系统,把现实物理生产系统的每个设备、工具、工艺、流程都要在计算机虚拟环境进行实时映射,虚拟环境中的模型数据通过我们的优化流程算法优化以后,将相关的调整指令传递到实体环境,发生相应的调整,从而构建实时大循环,不断进行调整和优化,所以这个核心就是CPS。而关键的基础设施是要建立工业互联网,为整个工厂层面的数据提供全面共享连接管理的能力和应用方法,工业互联网在端层面提供的是数据采集通道,使我们通过传感器部署能够实时获取生产当中各个环节数据。传输层面上提供的是网络传输通道,在终端提供的是数据管理和分析方法,实现存储计算和分析能力。”
智能生产价值创造靠的是数据采集和分析应用,数据将会成为企业关键生产资料和竞争力的重要来源,智能生产是由数据驱动,生产的智能化要构建CPS的基础,需要搭建工业互联网关键的信息基础设施,要通过数据的深度挖掘和应用分析来实现智能的决策和分析。
如今,传真机、电话和那些传统的东西都消失了。特别是在服务业和软件业,由于数字化的转变,有很多成功者,也有很多失败者。尤其是内容和PICT行业的融合,传统媒体在消失,数字化发生在人们生活中的方方面面。
“例如在工厂的垂直化发展中,客户定单进来后,通过ERP系统进行资源分配,把它发给执行机构,再传到机器上,进而做生产组装。不仅如此,更多的工作可以实现无纸化。我们要打造一个供应商和生产商之间的联系,并且把客户也加入起来。”
将来的工厂将完全不需要人,而是由机器人来控制。在工业4.0浪潮影响下,尽早开始数字化的公司必将走在前面,他们在装载或者生产线或安装线当中引入先进的工具,并且与客户保持紧密的联系。69%的德国公司希望采用工业4.0来加强他们现有的流程,提高他们的效率。
91%的德国企业都有针对工业4.0做出自己的战略部署。他们需要跨学科的协作,很多不同的需求,不同的观点转换到同一个模型里面来,整合大公司,支持小公司,从而驱动市场。
但是,75%的德国公司都没有开始工业4.0,因为它太昂贵了。这就是在实验室当中,让大小公司进行合作的原因。
让业务全链接创价值
“当下的制造商面临着新压力,企业必须拥有全球竞争力才能够继续发展。而制造业企业需要有新技能组合才可以运行智能化的制造设备,也因为此原因,人才的短缺成为企业发展的一大瓶颈。另外,由于新技术的不断涌现,信息安全隐患成为了企业最大的风险来源。再次,物联网虽然带来很多机遇,但同时也给组织内部带来了各种各样的挑战。”罗克韦尔大中华区总裁罗伯特・巴特摩尔强调。
华为集团信息化首席专家宋联昌指出,华为有18万员工,其中研发有将近8万人,有36个联合创意中心,在500强里面排名129名,是一个业界领先的ICT供应商。从华为的收入一直是持续稳健的增长,不管是运营商、终端、企业业务领域都是增长非常快的,外面一直在问保持增长的原因是什么?华为总结了四点,就是创新能力、世界级管理、企业文化、核心价值观。一个是流程和IT支撑的管理体系,一个是对人的管理和激励。
“熵”这是一个捣乱的状态,在封闭的状态当中,“熵”是不断的增加的,不管我们的管理体系,组织、流程、IT,我们的组织人会越来越多,员工会越来越复杂,这个时候的“熵”就增加了。这种趋势的情况下,如何保证企业的有效运作?从组织上来讲,华为是精兵化的组织,足够开放,鼓励去中心化,从而让企业处在低“熵”的运作状态。
数字化实际上是降低企业信息“熵”的特点,要想把“熵”有效运作,华为提出全连接,即人、业务、知识全连接。
华为数字化运营思路有几个点,第一,目的是让业务更加简单、更加快捷和安全。其被总结为五个体验,实时、按需、全在线,服务自助、社交。业务要数字化、服务化,手段是全连接、计算能力和算法,基础是数据和IT平台。
华为把所有的连接分为五类用户,分别是客户、消费者、员工、合作伙伴和供应商。从中可以看到人和人、人和业务、人和知识,人和物。如果把人换成物,就变成智能制造、智能工厂。一些过程有确定性的业务,这部分业务需要标准化和自动化;而不那么确定的业务就靠智能化来解决,例如社交化来解决。
ROADS和传统体验的区别是实时和非实时,秒级的反应就是华为实时的状态。
“对于企业来说,如今客户的需求正越来越个性化,因此企业必须快速找出解决方案,应对客户的新需求。而很多破坏性、具有颠覆性的商业模式也在改变现有的企业组织结构――对于制造商而言,他们必须更加灵活、实现更高的出产率,而且制造小组件的能力要更精细。此外,最重要的一点是,企业必须考虑成本问题,保持低库存量,还要减少对劳动力的依赖。”博世力士乐副总裁沃尔克・萨乌尔强调。
近年来,从顶尖企业例如高铁来看,中国制造的名号可以说是响当当的。但是整体上,我们的工业进程是割裂的,东中西各地发展很不平衡。高耗能、劳动密集型、把核心竞争力定位于低劳动成本的加工制造企业仍然占据了中国制造的半壁江山,相较于品质精良的德国制造和极具创新活力的美国制造,中国产品在研发和品牌两端均无比较优势。网传中国跟德国工业水平差距百年,虽然有些夸张,但仍然给我们以警醒:中国工业化还远没有完成,需要奋起直追,变中国制造为中国智造,才能为国家发展“强筋壮骨”。
这个时代,消费互联网如火如荼,产业互联网呼啸而来,任何优势都敌不过时代的趋势,全球工业4.0应运而生。移动互联网、大数据和云计算等纷至沓来,快速推动了实体经济和虚拟世界的结合,使得中国制造业无法再置身事外。这些技术日新月异,为产品销售方式的改变、增值服务的提升,以及商业模式的创新提供了空前的可能。我国经济要顶住下行压力,度过新旧产业和发展动能转换接续期,必须坚持走新型工业化和信息化融合之路,顺应互联网等新技术和产业变革新趋势,打造中国制造新优势,为我国经济保持中高速增长、迈向中高端水平提供强大支撑。
工业4.0,正在发生的未来,我们只有顺势而为,拥抱新时代,才能在未来的发展中立于不败之地。工业4.0关注者、推广者夏妍娜和赵胜在合著的新书《工业4.0,正在发生的未来》一书中指出,随着信息技术与制造技术的不断深度融合,随着知识对经济增长的基础作用越来越显现,智能制造将会成为我国制造业转型升级和跨越式发展的关键技术,是未来20年、30年、40年都会长盛不衰的关键技术。
虽然互联网带来的时代变革才刚刚开始,但产业互联网时代已经到来,放眼全球,发达国家利用技术优势,已然开始行动。在欧洲,德国提出了“工业4.0”战略,把工厂、机器、生产资料和人通过网络技术高度联结,形成自组织的生产,其内涵已经远远超越机器的自动化;在美洲,美国政府喊出了“再工业化”“能源互联网”等口号,发动了以“工业互联网”为代表的一系列“先进制造业”计划;而在亚洲,日本、韩国也利用智能技术正在迎头赶上,工业机器人不仅得以普及,而且智能化程度正在不断提高。
工业4.0不仅为中国的工业生产提供了一种全新思路,而且与中国国策“两化融合”(工业化与信息化深度融合)战略不谋而合。新一届中国政府鼎力推荐工业4.0,工信部快马加鞭制定“中国制造2025”,都是为了使工业4.0能顺利落地中国,并开花结果,升级“中国智造”,调整就业的结构性失衡。中国版“工业4.0”——“中国制造2025”是我们未来十年的国之大略,最终目标一是通过工业的发展使中国更加繁荣强大;二是促进中国由制造大国向制造强国转变。
制造云大数据
众所周知,人类社会正面临着一场新的技术革命和新的产业变革。那么我们认为互联网+人工智能的时代正在到来。怎么解读人工智能?首先,网络是一个泛在的互联网,包括魍车幕チ网和互联网+人工智能,其核心技术是七类技术深度融合,包括新互联网技术、新一代信息技术、新人工智能技术、新能源技术、新材料技术、新生物技术以及新应用领域专业技术。互联网时代特征总结为泛在互联、数据驱动,共享服务,跨界融合,自主智慧和万众创新。
当然,制造业作为国民经济、国计民生和国家安全的重要基石,正面临全球新技术革命和产业变革的挑战,特别是新一代信息通信技术,核心就是要发展智能制造技术产业和应用。对我国来说面临的五大挑战是:第一要从技术跟随到创新以及到超越,第二要从传统制造向数字化、网络化、智能化转变,第三从粗放型制造向质量效益性转变,第四从资源消耗到绿色制造转型,最后要由生产型制造到生产+服务型制造转变。
其核心问题就是要贯彻创新协调绿色开放共享发展理念,要走中国特色的工业化道路,以创新发展为主题,以制造业提高质量增加效益为中心,特别强化两化融合,而且要推进智能制造主攻方向。
云制造的概念首先是基于泛在网络,其次是借助新兴大制造技术、信息通信技术、智能科学技术及制造应用领域四类技术深度融合。数字化、网络化、智能化作为技术手段,构成一个以用户为中心的统一经营的智慧硬软资源和能力的服务云。这实际上就是人、机、物互联服务,或者是现在提出的工业互联网的概念。
用户通过智慧终端和智慧云制造服务平台能随时随地按照需要获取智慧制造的资源和能力,要对整个全系统全生命周期产业链里面的人机物信息技术自主的智慧的感知,互联协同分析认知和决策控制与执行,促进制造全系统及全生命周期活动中的人组织、经营管理、技术设备三要素及信息流、物流、资金流、知识流、服务流集成优化,形成一种基于法在网络、用户为中心、人机物信息融合。
智慧云模式是什么,手段是什么,业态是什么,特征是什么,实施内容是什么,以及目标是什么都值得探讨。
我们把它叫智慧,因为强调三种深度融合:人物与环境信息深度融合,数字化、网络化智能化的深度融合,工业化和信息化的深度融合。同时,很重要的基于大数据的并行、协同、实时、互联、智能的进行创新。根据这样一个理念所构成的系统,我们把它叫做智慧云制造系统或者简单说智慧制造云。概念模型包含几大部分内容,一是制造资源的能力和资源,这里面包括软的、硬的,包括能力和智能互联产品;二是制造云池;三是制造全生命周期的智慧云。其核心支持就是智慧云制造的平台。
综上,智慧制造云是一种互联网+人工智能时代的模式手段。制造模式是以用户为中心的互联服务协同个性柔性社会化智能制造产品以及服务用户的模式,它的手段就是四类技术深度融合的数字化网络化作为技术手段,构成一个智慧化的人机物环境信息互联系统,体现数字化、物联化、虚拟化、协同化、定制化、柔性化和社会化的产品。
那么智慧制造云、工业云里面的大数据实际上是全系统全生命周期里面的三要素、五个流里不断产生的四个大数据,包含制造全生命周期里面的各种数据,有企业经营管理的数据,有技术产品设备的数据。有结构化、半结构化和非结构化数据,有静态数据、动态数据和实时数据。
智慧制造云大数据的特点,除了四个云以外,和大量、高速、多样、价值以外,还加上了多元符合模态、数据类型异构等。其作用简单来说能精准高效智能地用到全生命周期的活动,促进云制造的智慧化,目标实现产业研制、管理服务效率质量成本能耗,实现产品加服务为主导的随时随地的按需个性化指导。
目前,大数据在感知基础上,有六类大数据关键技术,关键技术在制造云里有新的需求。首先大数据的集成与清洗,就是把不同来源、格式、特点性质的数据及数据源在逻辑上或物理上有机地接入平台并进行新审查和教研,得到干净、一致的数据。第二技术就是大数据存储和管理,采用云存储和分布式存储技术及高吞吐量数据库技术与非结构化数据访问技术,实现运输集中的数据经济、高效、高可靠、容错的管理与服务。第三大数据分析挖掘,从这些海量的随机的数据中要找出有价值的东西,比如说现在分布式计算引擎,数据分析机器学习等,对我们制造云要以应用目标为导向,导出相应算法软件。同时需要建立云制造应用系统定量分析的人工智能分析模型,数据不是直接用的,是通过模型来的。可视化,各种各样数据可视化而且能应用,比如多维数据分析,虚拟现实等,对目前综合处理显示多维数据以及交互需求是非常重要的。其次是大数据的标准和质量,对智慧云多类型标准需求不限,而且交易和交互要作为一个导向。最后就是安全,全生命周期里面要安全,像隐私保护、数据水印以及区块链技术等。
大数据的云化
第三个问题就是大数据云化。直接把大数据迁入模型软件,第二是直接提供DAAS,第三个就是风险,最后一个就是大数据的可视化,基于大数据可视化技术实现智慧制造云里面的风险和显示。
云里面大数据怎么用也值得探讨。第一类是航天产品电缆数据化设计,也就是说把电缆有关的经验数据和综合分析性能数据收集过来,放到电缆数据工程里面,实现了电缆数据化生产的一体化,产生效果后有60%以上研制时间开展产品质量提升。第二类是医药,利用现在制造云里面官方电子病例、医疗等信息系统提取海量临床数据,挖掘药物效用及治疗方法,从而为医药研发提供参考。第三类是航天制造和生产比如博世、力士乐等智能生产。第四类就是维修,比如C919健康管理,需要实时检测大数据中心。根据上面的情况,智慧制造云在大数据当中是很重要的。
最后提点建议。首先当然是大数据已经成为智慧制造云建设和运行的重要资源,如果没有大数据、没有云、没有人工智能,那最后肯定是做不到智慧化制造。而研究实践需要从技术、应用、产业三方面来协调,进行各个层次的技术创新和人才培养。
从技术应用和产业方面,概括性地提几点想法:第一,从技术上要做到重视大数据、信息通信技术、人工智能技术、系统工程技术与制造领域等多种技术的深度融合。要搞大数据,必须要做到这几个技术的深度融合,这是我们的一个观点。第二,离不开云,因此要对面向用户大数据的云服务技术进行研究。第三,要重视基于大数据制造全生命周期里面的新模式、流程、手段的研究。最后,要进行符合共享经济商业模式的技术研究,当然还有安全和相应标准的制定与评估。
从应用角度来看,要“四个突出”。第一要以突出制造特色和行业特点来开展;第二要突出问题导向,问题在哪,竞争力缺点就在哪;第三要突出大数据驱动的智慧云制造管理运行模式、手段和业态的变革;第四要突出三要素与五流的综合集成化、优化和智慧化。
而随着《中国制造2025》、智能制造等战略和政策的实施,以及智能制造试点的逐步推进,传统制造企业转型升级的需求变得日益强烈。因此,在大数据、云计算、物联网等新技术不断涌现的时代,将新技术作为转型升级的重要抓手也就成了制造企业必然的选择。
在这其中,大数据凭借分布式并行算、高效海量数据采集和存储以及数据挖掘等方面的超强能力成为与现代制造业融合发展的关键性技术。大数据与人工智能的集合
是大势所趋
会前,黄代恒在接受《中国信息化周报》记者采访时表示,从明略数据的行业实践来看,目前大数据领域最重要的发展方向就是与人工智能的结合。这对于明略数据来说,无论是在金融、公安以及工业领域都是一个明显的趋势。而这种趋势也在明略数据的具体行业解决方案商得到了充分体现。2016年年底,明略数据在第三届世界互联网大会上了其针对制造业的大数据深度学习算法的预知性维护服务。
明略数据此次的基于大数据分析的故障诊断和预知性维护方案,能够帮助制造业企业及时处理海量设备传感器状态数据,通过基于业务规则、特征分析和神经网络等方法构建的诊断和预测模型,并利用可视化技术实现对设备运行状态和故障信息的快速直观显示,从而有效降低设备全生命周期维修成本,实现预测性维修,使设备始终处于可靠受控状态,在提升经营效率的同时保障关键制造业的产品安全。
另外,黄代恒提到,目前在工业大数据领域,明略数据正在推进两方面的工作。一方面进行大量传感器所产生数据的分析、处理以及挖掘工作,也逐步接入并融合MES、ERP以及供应链环节所产生的数据。另一方面正与众多的制造企业进行合作,希望通过不断的技术实践,在完善自身布局的同时,能够更好地满足用户企业的需求。
大数据研发与应用需求的契合最重要
俗话说“合适的才是最好的。”这句话放到工业大数据领域同样适用。在黄代恒看来,不同的场景要选择不同的技术手段,高大上的技术不一定就是最合适企业需求的技术。与此同时,这种认识也在指导着明略数据的技术实践工作。
在工业大数据解决方案的实施方面,根据不同业务场景特点,大数据项目不仅需要处理业务相关的多样性数据,也要兼顾业务本身逻辑,在综合类似项目经验的基础上,明略数据总结了完善的项目流程。通过业务和数据理解、数据采集与治理、构建并评估模型以及最后实现业务部署,扎扎实实地解决了故障诊断和预测的实际问题。以轨道交通为例,设备在磨合期、平台期、损耗期出现的问题,明略会从不同角度去分析解决。随着大数据技术的日益成熟,解决方案正在日益变得更加智能和高效。
不过,关于技术研发与应用需求的结合问题,明略数据也有着自身的困惑。他提到,在实践当中往往会遇到两种情况。一种是拿着问题找技术;另一种是拿着技术找问题。对于第一种情况,明略作为数据型公司不是问题,而对于后一种情况,因为应用需求的不明确就会导致问题的解决不那么高效和快速,技术研发与应用需求的结合非常重要。
1.1虚拟制造技术现代机械制造技术当中的虚拟制造技术是指以仿真技术和虚拟技术作为前提条件,根据机械设计制造整个过程当中机械产品的特性建立模型,通过应用计算机,来模拟和仿真操作机械产品设计制造的整个过程。在将虚拟制造技术引入机械设计制造的时候,可以优化实际的方案策略,以更加科学、合理地配置有关的生产资源,这样能够大大地减少企业的生产费用,提高企业的竞争优势。同时,虚拟制造技术是机械制造敏捷的一种重要实现方式,可以有效地突破传统的机械产品设计制造形式,以更加均衡地处理产品性能、产品作业风险、产品生产精度,以及产品制造成本之间的关系。不仅仅是这样,应用虚拟制造技术,还可以实时地立足于用户的实际需要,以及科学地修改机械制造产品,从而使得机械设计制造更加具有针对性。
1.2柔性制造技术现代机械制造技术当中的柔性制造技术是指以成组技术作为前提条件,通过传统意义上的数控机床(可划分成多台台数和不一样的种类),以及数控柔性机床充当核心。在柔性制造技术和它的应用系统当中,能够以应用自动化物流系统的形式来连接有关的设备和装置。虽然自动化制造系统的一种就是柔性制造技术,但是变批量的特征比较显著地呈现在了生产形式上。在当前的工作实践当中,都要求应用柔性制造技术来实现相关机械产品的更新换代。通过不断地总结工作实践经验,我们发现:柔性制造技术可以有效地统一所牵涉到的对象(一般是成组地出现)来确定有关的工艺过程,且能够科学地选择装置设备和有关数控加工机械,实现批量地生产工件的目的。尤为重要的一个方面是:在应用柔性制造技术的时候,可以一起进行加工制造和生产管理这两项工作,在进行焊接、冲压、加工等一系列操作的时候,应用柔性制造技术能够大大地增加企业的经济效益。
2现代化机械制造技术的发展趋势分析
2.1全球化可以说,现代机械制造技术的全球化是机械制造行业的一个非常重要的发展趋势。近些年以来,在一系列的工业领域当中,无论是对于大企业,还是中小企业来讲,国际化经营是必不可少的一个重要因素。一是因为计算机网络通讯技术的不断进步,提供了经营管理、产品研发和信息交流的一种国际化的方式,这就促使着企业朝着合作和竞争的双重方向进行发展,这种发展使得国际市场之间的竞争加剧。二是因为国内市场与国际市场之间的竞争日趋激烈,比如在机械制造行业当中,国内外的一些企业在如此的竞争当中不断地淘汰,一些依旧占有国内市场份额的企业为了求得生存和发展,就需要开拓新型的市场。在这两种原因的互相影响之下,推动着世界化制造行业的发展。
2.2智能化通过机器设备来取代人做一些比较复杂的工作,这种发展趋势具有必然性。目前形势下,生物技术、计算机智能,以及人工智能技术的不断进步推动着现代化机械制造技术的智能化发展,其中,重点体现为智能诊断、智能控制、智能加工、智能计算、智能设计和机器人学等一系列的方面,我们能够发现不少的企业已经在生产的整个过程当中应用机器人。在整个的制造过程当中,系统可以对工作的状态进行自动化的检测,在发生故障的过程中可以进行自动化地调整,以实现最为理想的工作状态。
2.3云制造云制造是一种针对服务的网络化制造的新型模式,它将制造资源当成一种服务,以云平台的形式提供给广大的用户,切实地给广大的用户提供能够实时地获取、优质价廉和按需应用的一系列制造服务,它是创新制造资源分配与共享的一种模式。
2.4自动化自动化属于一个动态性的概念,当前,机械制造自动化的发展趋势重点体现在适应现代化生产模式的制造环境、柔性制造技术、制造敏捷化、制造全球化、调度与规划制造过程、制造单元技术、人机一体化制造系统、系统技术与集成系统等一系列的方面。
2.5低碳化在我国企业经济迅速发展的过程中,给环境所造成的威胁是比较大的。对企业的产业结构进行调整,以转变企业的发展模式,坚持可持续的发展日益得到了人们的肯定。目前形势下,我国倡导低碳化的经济发展,严格地限制一部分高污染和高耗能的企业,而现代机械制造业的浪费与污染都是非常严重的,怎样更加有效地减少污染与能耗引起了人们的广泛关注。机械制造的低碳化发展,就需要在机械制造技术当中融入节约、可持续额和环保的思想,以低碳化的包装、低碳化的工艺、低碳化的设计、低碳化的选材和回收再利用等一系列的策略对现代机械制造技术进行改进和优化,从而提高能源与原材料的使用效率,通过最少的费用,实现最大的企业效益。
3结语
关键词:自动化技术;机械制造;应用分析
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.06.011
0 引言
自动化技术应用于机械制造行业中,可以有效地提高机械制造的质量和效率。机械自动化也是目前我国机械制造行业众多制造技术中一个非常重要的组成部分,在自动化技术快速发展的今天,机械自动化技术有着较大的发展空间,是未来机械制造业的主要发展方向。自动化在机械制造中的应用大大缩短了机械制造的时间,使得人力物力资源都有了较大的节省,可以有效的提高企业的竞争力度。
1 机械自动化技术的总述
1.1 机械自动化技术的具体概念
自动化,顾名思义就是在没有人工的干预下,由机械自主完成整个工作的流程,而机械自动化就是在没有外界人工的干预下,各类的机械设备可以按照一定的程序和先前设置好的指令来完成一系列的工作,这就是现代机械化的主要形式。机械自动化的出现是对传统意义机械制造业的一项重大的革新,是工业制造领域的重大转变,在一定程度上提高了工业生产的效率,解放了一定的劳动力,节省了机械制造的成本,实现了机械制造业质的提高。
1.2 机械自动化的主要组成
机械自动化是一门较为综合的科学技术,涉及到多个学科,在机械行业的应用也比较广泛。机械自动化主要由五个重要的单元组成:程序单元、作用单元、传感单元、制定单元、控制单元,五个单元分别担任不同的角色。其中,程序单元主要决定系统该做什么以及应当如何做,作用单元负责对系统施加能量以及定位,传感单元主要是负责检测整个系统在工作过程中表现出来的性能和状态,制定单元主要通过分析传感单元传输的信息进而制定和发出指令信号,控制单元主要是进行制定并且起一定调节作用的单元机构。
2 自动化在机械制造中的具体应用
2.1 集成化应用
集成化技术作为机械制造技术中的重要技术之一,它可以实现对各种技术进行系统的集成。在计算机技术以及微电子技术、自动化技术等众多高科技在机械制造业中应用不断增多的大形势下,越来越多的新技术被发掘。例如,计算机的辅助设计技术、辅助测试技术、数控加工技术等,系统集成是是对这些技术应用的最简便的技术形式。在系统工程理论作为指导理论的前提下,集成制造采用信息技术来使得整体工程得到优化。集成化技术强调适度自动化的手段是过程的重组和精简机构,同时在计算机网络技术的支持下,把制造企业的要素和经营活动集成一个比较系统的整体,从而提高相关制造行业的企业竞争力。
2.2 智能化应用
智能化机械制造技术的应用也是近年来发展的趋势,它通过计算机、智能化技术、系统工程等比较现代化的技术实现的一种比较先进的智能化技术,是科学发展的重要体现。智能化技术通俗的来说就是集合机械制造技术和人工智能为一体的新技术,在机械制造系统的各个环节中融入人工智能,以此来有效的模拟人类科学专家的智力活动,以此就可以取代部分机械制造中由专家完成的工作。在机械制造整个系统中,系统被赋予了专家的智能,这样就可以取代部分专家的职能,能够监视系统自身的运行状况,可以较为及时也较为准确地发现系统中存在的问题,便于预防和解决。与此同时,系统的智能化还可以应对外界突况,可以保护整个系统正常安全的运行。
2.3 柔性自动化的应用
柔性自动化的应用使得机械制造业应变能力、快速反应以及适应能力都有了一定的保障,也使得现代化机械制造业的更加符合时代的要求。柔性自动化技术并非是完全依赖的自动化技术,而主要是在柔性生产的大前提下对相关的信息系统进行一个完善的过程,因此,柔性自动化在面对市场挑战时的优势较为明显。一方面,柔性自动化系统保障了必要的生产柔性,使得人机界面更加优化,不过分追求自动化,使得信息系统较为完善,将计算机管理的优势和效益充分发挥出来。另一方面,柔性自动化对外界的因素的适应能力较好,使得成品对市场的更改能力比较好。总之,柔性自动化联系了生产、制造和设置,使之更系统。
2.4 虚拟化的应用
虚拟化技术是以仿真技术和系统建模为基础的由多学科构成的综合性系统技术,它包括现代机械制造工艺、人工智能、多媒体技术、计算机网络技术等多种现代化技术。虚拟制造技术主要利用仿真技术,结合一定的信息,对机械制造进行仿真模拟,以便发现和解决实际操作过程中可能出现的问题,减少不必要的浪费。
3 总结
自动化技术在机械制造业中的应用,有效的提高了生产的效率,节省了很大人力和物力。也减少了一些潜在的危险,在如今竞争越来越激烈和多变的市场经济下有着不容忽视的竞争优势。在自动化技术快速发展的今天会有越来越多和越来越先进的自动化技术应用到机械制造业中,机械制造行业的生产质量和经济效益也会有很大提高。
参考文献:
[1]顾佳辉.自动化技术在机械制造中的应用[J].电子世界,2014(08):98.
[2]黄甫年.自动化技术在机械制造中的应用与发展研究[J].科技风,2014(16):93.