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《工业4.0浪潮下智能制造的路径研究与分析》

  • 来源专题：数控机床与工业机器人
  • 编译者： 杨芳
  • 发布时间：2015-12-09

  • 工业是整个经济发展的重要支撑和基础，而作为工业核心的制造业，无疑承担着中流砥柱的作用。2013年4月德国提出了“工业4.0”战略，并迅速得到了世界各国尤其是制造业发达国家的认可。我国在2015年3月也提出了“中国制造2025”战略，对于制造业而言，既是机会，又是挑战。本文从战略高度和实践的视角分别加以论述，旨在对国内制造企业在战略规划和发展路径选择时有所启迪和参考。 一、制造企业现阶段主要困境 改革开放30年以来，我国制造业依托劳动成本低、材料资源丰裕的优势，无论内资、外资还是合资企业，都享受了巨大的发展红利，并在部分工业领域形成了一批在世界舞台上声名显赫的翘楚。然而，全球金融危机以来，传统制造业面临的困难和挑战却在不断加大，最核心的方面主要体现在： 1.成本和竞争压力加剧 中国美国商会和贝恩公司联合开展的《2015年度商务环境调查报告》显示，2014年在华美国企业收入继续增长，但已赶不上过去几年成本快速增长的步伐。超过40%的受访者表示在华利润率与全球平均利润率相当，30%的受访者表示在华利润率低于中国之外的其他市...

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相关报告

  • 《浅析工业4.0与智能制造的关系》
    • 来源专题：数控机床——战略政策
    • 编译者：杨芳
    • 发布时间：2017-06-20
    • 工业4.0即是以智能制造为主导的第四次工业革命或革命性的生产方法。该战略旨在通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统——信息物理系统相结合的手段，将制造也向智能化转型。 两大主题： 1.智能工厂 ：重点研究智能化生产系统及过程，以及网络分布式生产设施的实现。 2.智能生产：主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用。 发展优势 在生产能力上，工业4.0将确保仅一次性生产，且产量很低时的获利能力，确保工艺流程的灵活性和资源利用率。另一方面，工业4.0将使人的工作生涯更长，工作与生活更加平衡，高工资时产业仍有强大竞争力。 实现方式 主要是通过CPS（信息物理系统），总体掌控从消费需求到生产制造的所有过程，由此实现高效生产管理。 工业3.0与工业4.0的比较 工业4.0能实现什么 1.生产智能化 2.设备智能化 3.能源管理智能化 4.供应链管理智能化 智能制造 工业4.0是一个产业的技术转型，是产业的变革。工业4.0提出的智能制造是面向产品全生命周期，实现泛在感知条件下的信息化制造。智能制造技术现代传感技术、网络技术、自动化 技术以及人工智能的基础上，通过感知、人机交互、决策、执行和反馈，实现产品设计过程、制造过程和企业管理及服务的智能化，是信息技术与制造技术的深度融合与集成。 本质：是基于“CPS”实现“智能共厂” 核心：是动态配置的生产方式实现“柔性生产” 关键：是信息技术应用实现生产力飞速发展 智能制造的构成 智能制造是可持续发展的制造模式，他借助计算机建模仿真和信息通信技术的巨大潜力，优化产品的设计和制造过程，大幅度减少物质资源和能源的消耗以及各种废弃物的产生，同时实现循环再用，减少排放，保护环境。 基于工业4.0构思的智能工厂将由物理系统和虚拟的信息系统组成，称之为物理信息生产系统（CPPS），是为未来制造业勾画的蓝图，其框架结构如图所示。 这种新的生产模式必将导致新的商业模式、管理模式、企业组织模式以及人才需求的巨大变化。 首先是产品设计与生产的分离。工业4.0提出以通信和服务为基础构建网络化智能共产的设想，如图所示。 从图中可见，智能工厂的生产环境由智能产品、智能设备、宜人的工作环境、高素质的劳动者和智能能源供应组成，他们相互之间进行企业内的通信，包括生产数据采集、工况分析、制造决策等等。若干智能工厂通过中间件、云计算和服务连接成庞大的制造网络，借助基于物流网的智能物流构建完整的制造体系。 智能工厂与物流的关系 智能工厂和物流之间的所有活动需要实时通信、交互和确认，即共同遵守规则环境，共同完成由底层下达的任务。建立这样分散的、网络化的智能共产体系需要一定的基础，应具有以下5个要素条件： 1.智能生产和产品，以先进的信息物理融合的设备生产高附加值的软硬件结合的智能产品 2.真实的企业环境，当前企业转型升级的途径和规划 3.宏观和微观经济环境，主要是产业政策和市场需求 4.人的因素，体现为新一代的管理人员、市场营销人员、技术人员和工人 5.技术因素，主要体现为网络和通信基础设施的安全性和可靠性，智能生产技术等。 制造业已经进入大数据时代，智能制造需要高性能的计算机和网络基础设施，传统的设备控制和信息处理方式已经不能满足需要，基于计算机的云智造已经指日可待。.
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  • 《人工智能浪潮掀起三大技术支撑智能制造 (附...》
    • 来源专题：数控机床——战略政策
    • 编译者：杨芳
    • 发布时间：2015-10-09
    • 　　近日，在中国人工智能学会于上海召开的“2015第五届中国智能产业高峰论坛”上，多位院士、专家解读了人工智能、互联网和智能制造的趋势和技术。 　　继移动互联网之后，人工智能浪潮已开始掀起。今年5、6月，国务院连续印发了《中国制造2025》和《关于积极推进互联网＋行动的指导意见》两个国家战略层面的文件，将我国智能产业推入快速发展的轨道。在中国人工智能学会近日于上海召开的“2015第五届中国智能产业高峰论坛”上，多位院士、专家解读了人工智能、互联网和智能制造的趋势和技术。 　　中国工程院院士卢秉恒在分析“中国制造2025”时认为，支撑智能制造的三大技术是：机器人、智能装备以及3D打印。 　　 　　这其中，我国高端机器人和数控机床都处在产业化的艰苦攻关期，而3D打印技术正处于产业发展的起步期和企业的跑马圈地期。 　　卢秉恒认为，3D打印最符合工业4.0的制造工艺。它给制造业带来颠覆性变革——产品开发周期与成本成倍下降，基本上是原来的1/3至1/5，使用材料利用率由5%提升至85%。GE公司做了一个非常创新的工作，用3D打印把20个零件合成了1个零件，提高燃油效率15%，发动机前进了一代。 　　他还认为，中国制造在基础研究方面要强调三个新的基础：传感器、软件、大数据。 　　如今，大数据已成为网络时代人类社会的重要资产，被称之为“新时代的石油”。而手机、电视机、汽车和聊天机器人等作为“传感器”，为互联网商提供源源不断的大数据资产。各行各业的大数据，规模从TB到PB到EB到ZB，以三个数据级的阶梯迅速发展。 　　此外，机器人也在人工智能领域扮演重要角色。中国工程院院士李德毅认为，当前应该更多研发的不是人型机器人，而是云机器人。在云计算数据中心，用成千上万台的CPU＋GPU服务器架构，通过大数据样本做混合的大规模深度学习的并行训练，可确定几十亿个参数的人工神经，成为人工智能又一大亮点。 　　“互联网、云计算、物联网和大数据可有力支撑云机器人如何听说、如何看、如何想，而解决机器人如何动作的‘智能制造2025’迎来了我国机器人的春天。” 　　生物识别同样是人工智能的重要一环。《关于继续推进互联网＋行动指导意见》一共有11项“重点行动”，最后一个就是“互联网＋人工智能”，其中特别提到“生物特征识别”的研发和产业化，为产业智能化升级夯实基础。 　　百度的特点是连接人与信息，阿里巴巴是连接人与商品，腾讯是连接人与人。中国人工智能学会副理事长、中国科学院院士谭铁牛认为，“互联网＋”的本质就是“以人为本，连接一切。”既然是以人为本，一定要知道这个人是谁，所以“生物识别”将是智能化时代的一个关键技术。 　　谭铁牛认为，可穿戴设备蕴含生物识别巨大的发展空间。在未来，生物识别将以“云”服务的形式提供。用户本身成为一个采集设备，通过可穿戴设备等智能终端、智能汽车、智能家居等行业内的生物识别数据收集和互换，形成云端数据库从而实现精准垂直服务。
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