當(dāng)前全球制造業(yè)發(fā)生深層次的變化,制造業(yè)再次成為全球競爭的焦點。改革開放40年來,我國制造業(yè)快速發(fā)展,取得了舉世矚目的成就,建立起世界規(guī)模第一、門類齊全、獨(dú)立完整的制造體系,但大而不強(qiáng)、產(chǎn)業(yè)水平多處于中低端等問題突出。為應(yīng)對發(fā)達(dá)國家和新興市場國家的競爭,我國制造業(yè)需要在智能制造條件下推進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展。
新一代信息技術(shù)與制造業(yè)融合為全球制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級帶來了新機(jī)遇。智能制造是我國制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的主要抓手,是制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的主要路徑,是建設(shè)制造強(qiáng)國的主攻方向。
企業(yè)是智能制造的主體,質(zhì)量和效益提升是企業(yè)實施智能制造的目標(biāo)。那么什么是智能制造?明晰智能制造的內(nèi)涵,梳理出智能制造的基本范式,才能有力推動我國制造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級。
一、智能制造的內(nèi)涵、發(fā)展歷程和基本范式
(一)智能制造的內(nèi)涵
智能制造是新一代信息技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)的深度融合,貫穿于產(chǎn)品、制造、服務(wù)全生命周期的各個環(huán)節(jié)及相應(yīng)系統(tǒng)的優(yōu)化集成,實現(xiàn)制造的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化,并不斷提升企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量、效益、服務(wù)水平,推動制造業(yè)創(chuàng)新、綠色、協(xié)調(diào)、開放、共享發(fā)展。
(二)智能制造的發(fā)展歷程
智能制造的理念與技術(shù)發(fā)展,迄今已經(jīng)歷幾十年的歷程。從20世紀(jì)80年代日本提出“智能制造系統(tǒng)(IMS)”,到美國提出“信息物理系統(tǒng)(CPS)”,德國提出“工業(yè)4.0”,再到中國提出“中國制造2025”,智能制造廣泛影響著世界主要國家的工業(yè)轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略。
(三)智能制造的三個基本范式
智能制造即制造技術(shù)和信息技術(shù)深度融合的產(chǎn)物。根據(jù)智能制造數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化的基本技術(shù)特征,智能制造可總結(jié)歸納為三種基本范式,即:數(shù)字化制造——第一代智能制造、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造——“互聯(lián)網(wǎng)+”制造或第二代智能制造、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造——新一代智能制造。
二、數(shù)字化制造
第一代智能制造是數(shù)字化制造,它是智能制造的第一種范式。
數(shù)字化制造的主要特征表現(xiàn)為:第一,在產(chǎn)品方面,數(shù)字化技術(shù)得到普遍應(yīng)用,形成“數(shù)字一代”創(chuàng)新產(chǎn)品。第二,大量采用數(shù)字化設(shè)計、建模和仿真方法以及數(shù)字化裝備;建立了信息化管理系統(tǒng),提升各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的效率和質(zhì)量。第三,實現(xiàn)生產(chǎn)全過程各環(huán)節(jié)的集成和優(yōu)化運(yùn)行,產(chǎn)生了以計算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)為標(biāo)志的解決方案。
數(shù)字化制造是智能制造的基礎(chǔ),其內(nèi)涵不斷發(fā)展,貫穿于智能制造的三個基本范式和全部發(fā)展歷程。
三、“互聯(lián)網(wǎng)+”制造——數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造
第二代智能制造是數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造,是在數(shù)字化制造的基礎(chǔ)上實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化,應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)云的技術(shù)實現(xiàn)聯(lián)通和集成,同時還具備一定的智能。
“互聯(lián)網(wǎng)+”制造在產(chǎn)品、制造、服務(wù)各環(huán)節(jié),相對之前的制造模式都有了顯著不同,實現(xiàn)了制造系統(tǒng)的連通和信息反饋,主要特征表現(xiàn)為:第一,在產(chǎn)品方面,數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到普遍應(yīng)用。第二,在制造方面,實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)、企業(yè)間的供應(yīng)鏈、價值鏈的連接和優(yōu)化,打通整個制造系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流、信息流。第三,在服務(wù)方面,企業(yè)與用戶通過網(wǎng)絡(luò)平臺實現(xiàn)聯(lián)接和交互,企業(yè)掌握用戶的個性化需求,用戶能夠參與產(chǎn)品全生命周期活動,將產(chǎn)業(yè)鏈延伸到為用戶提供產(chǎn)品健康保障等服務(wù)。企業(yè)生產(chǎn)開始從以產(chǎn)品為中心向以用戶為中心轉(zhuǎn)型,企業(yè)形態(tài)也逐步從生產(chǎn)型企業(yè)向生產(chǎn)服務(wù)型企業(yè)轉(zhuǎn)型。
四、新一代智能制造——數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造
新一代智能制造——數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造是智能制造的第三種基本范式。
新一代智能制造將給制造業(yè)帶來革命性變化,是真正意義上的智能制造,將從根本上引領(lǐng)和推進(jìn)第四次工業(yè)革命,為我國實現(xiàn)制造業(yè)換道超車、跨越發(fā)展帶來了歷史性機(jī)遇。
智能制造發(fā)展有兩個特性:延續(xù)性 和 融合性。
延續(xù)性:智能制造的三個基本范式同時具有時間上和目標(biāo)上的延續(xù)性,數(shù)字化制造、“互聯(lián)網(wǎng)+”制造和新一代智能制造次第展開,目標(biāo)聚焦制造業(yè)的效率和質(zhì)量提升,體現(xiàn)出新一代信息技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)融合發(fā)展的階段性特征 。
融合性:數(shù)字化制造、“互聯(lián)網(wǎng)+”制造和新一代智能制造范式并不是絕然分離的,而是相互交織、迭代升級。
綜合中國國情,基于對智能制造延續(xù)性和融合性的認(rèn)識,我國推進(jìn)智能制造應(yīng)采取三個基本范式“并行推進(jìn)、融合發(fā)展”的技術(shù)路線,從而實現(xiàn)制造業(yè)的智能升級、跨越發(fā)展。[1]
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【1】臧冀原,王柏村,孟柳,周源.智能制造的三個基本范式:從數(shù)字化制造、“互聯(lián)網(wǎng)+”制造到新一代智能制造[J].中國工程科學(xué),2018,20(4):13-18.