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智能制造重塑傳統(tǒng)制造業(yè)新格局

2024年11月18日 來源:防爆云平臺--防爆產(chǎn)業(yè)鏈服務(wù)平臺 防爆空調(diào) 防爆電氣 防爆電機 防爆風機 防爆通訊 瀏覽 428 次 評論 0 次

一、智能制造:傳統(tǒng)制造業(yè)的新方向

在當今激烈的市場競爭環(huán)境下,傳統(tǒng)制造業(yè)面臨著諸多挑戰(zhàn)。智能制造作為傳統(tǒng)制造業(yè)的新方向,具有至關(guān)重要的意義。一方面,消費者需求日益?zhèn)€性化和多樣化,傳統(tǒng)的大規(guī)模生產(chǎn)方式難以滿足市場需求。據(jù)統(tǒng)計,目前消費者對于個性化產(chǎn)品的需求正以每年約 20% 的速度增長。智能制造通過大數(shù)據(jù)分析和機器學習等技術(shù),能夠?qū)崟r捕捉和分析消費者的需求,實現(xiàn)快速、靈活、個性化的生產(chǎn),從而提升消費者的滿意度和忠誠度。

另一方面,市場競爭日益激烈,企業(yè)需要不斷提高生產(chǎn)效率和降低成本,才能在競爭中立足。智能制造通過引入先進的自動化設(shè)備和智能化技術(shù),可以大大提高生產(chǎn)效率,減少人力投入,同時保證產(chǎn)品的質(zhì)量和精度。例如,某智能制造企業(yè)在生產(chǎn)過程中,采用自動化生產(chǎn)線和智能化管理系統(tǒng),生產(chǎn)效率提高了 30%,人力成本降低了 20%。

此外,智能制造對于環(huán)境保護也具有重要意義。傳統(tǒng)制造業(yè)能源消耗大,排放多,對環(huán)境造成了嚴重的破壞。而智能制造通過優(yōu)化生產(chǎn)過程,減少能源消耗,降低廢棄物排放,可以實現(xiàn)綠色生產(chǎn),有助于保護環(huán)境,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

綜上所述,智能制造作為傳統(tǒng)制造業(yè)的新方向,能夠有效應對市場競爭、滿足消費者需求,同時實現(xiàn)環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展,是傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的必然選擇。


二、智能制造的發(fā)展現(xiàn)狀

(一)國內(nèi)外智能制造發(fā)展態(tài)勢

在政策支持方面,美國、德國、日本、韓國等世界主要工業(yè)大國紛紛實施 “再工業(yè)化” 戰(zhàn)略,以智能制造為主要抓手,力圖搶占全球制造業(yè)新一輪競爭制高點。例如,美國政府大力推動以發(fā)展智能制造為重點的 “制造業(yè)回流” 戰(zhàn)略,重視創(chuàng)新在其中的引領(lǐng)作用;德國在 2013 年正式推出德國工業(yè) 4.0 戰(zhàn)略,以信息物理系統(tǒng)為中心,促進高端制造等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展;日本政府針對先進制造部門采用資金推動戰(zhàn)略,鼓勵技術(shù)創(chuàng)新和進步;韓國在 2014 年提出 “制造業(yè)革新 3.0 戰(zhàn)略”,意圖實現(xiàn)國家產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。

企業(yè)投入方面,全球?qū)I(yè)機器人的需求明顯加快。2023 年,全球工業(yè)機器人安裝量增加至 59.3 萬臺,漲幅達 7% 左右,銷售額達到 210 億美元。數(shù)控機床作為典型的機電一體化產(chǎn)品,需求也在不斷擴大,2023 年全球數(shù)控機床市場規(guī)模達到 1590 億美元。

技術(shù)研發(fā)和應用推廣上,我國也在積極推進智能制造。全國人大代表鐘錚提出關(guān)于加大智能制造支持力度,加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力的建議,加快推動 “智能制造專項” 立項實施,加快智能制造應用普及,加快形成我國自己的智能制造標準和評價體系。2023 年,我國智能制造行業(yè)產(chǎn)值規(guī)模達 3.2 萬億元,全球智能制造產(chǎn)值規(guī)模在 18247 億美元左右。

(二)河北制造業(yè)現(xiàn)狀及轉(zhuǎn)型探索

河北作為制造業(yè)大省,傳統(tǒng)制造業(yè)面臨著轉(zhuǎn)型升級的壓力。目前,河北制造業(yè)在智能化、綠色化、服務(wù)化方面積極探索轉(zhuǎn)型實踐。

在智能化方面,我省以深化新一代信息技術(shù)與制造業(yè)融合為主線,制造業(yè) “智改數(shù)轉(zhuǎn)網(wǎng)聯(lián)” 取得顯著成效。實施工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展、數(shù)字化轉(zhuǎn)型 “扶優(yōu)培強”,加快傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型。例如,河鋼數(shù)字基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺的重點行業(yè)生產(chǎn)設(shè)備智能運維系統(tǒng)項目入選 2023 年國家產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)再造和制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展專項項目計劃;我省 9 個項目入選國家 2023 年新一代信息技術(shù)與制造業(yè)融合發(fā)展示范,數(shù)量居全國第四位。

在綠色化方面,河北制造業(yè)積極踐行綠色發(fā)展理念。以嶺藥業(yè)被評選為首批*綠色工廠,建設(shè)覆蓋整個廠區(qū)的雨水回收和中水回收系統(tǒng),中藥渣經(jīng)發(fā)酵處理產(chǎn)生沼氣等資源,實現(xiàn)了環(huán)保、節(jié)能、減排、節(jié)水。

在服務(wù)化方面,實施縣域特色產(chǎn)業(yè)集群 “領(lǐng)跑者” 培育行動,建立 “領(lǐng)跑者” 企業(yè)與集群中小企業(yè)精準配套供需機制,舉辦資本市場賦能產(chǎn)業(yè)集群百縣行活動,實施特色產(chǎn)業(yè)集群 “共享智造” 行動,強化產(chǎn)業(yè)集群梯度培育。

三、智能制造的關(guān)鍵技術(shù)應用

(一)智能機床在制造業(yè)中的應用

智能機床作為最新一代加工設(shè)備,具有諸多優(yōu)勢,為智能制造注入了強勁的生產(chǎn)力。其優(yōu)越的減振性能,可最大程度抑制機床加工軸在加速和減速過程中產(chǎn)生的振動,嚴重影響加工精度和表面粗糙度等參數(shù)的問題得以有效解決。采用熱補償技術(shù),在加工過程中產(chǎn)生大量熱量使工件和刀具受溫升而變形的情況能夠得到精確補償。智能防撞功能更是在人工誤操作時,可提前檢測內(nèi)部干涉和撞擊的可能性,并于撞擊前立即停機,保護設(shè)備和工件免于碰撞。

智能機床對制造業(yè)的推動作用不可小覷。搭載智能數(shù)控系統(tǒng),在獲取加工對象以后,自動選擇最優(yōu)加速度、轉(zhuǎn)角、平滑度、加工路線等參數(shù)進行加工,同時對整個加工過程進行自身監(jiān)測,并實時分析周圍環(huán)境因素自動補償,以保證產(chǎn)品精度。智能機床的出現(xiàn),為未來裝備制造業(yè)實現(xiàn)全盤生產(chǎn)自動化創(chuàng)造了條件。通過自動抑制振動、減少熱變形、防止干涉、自動調(diào)節(jié)潤滑油量、減少噪音等,可提高機床的加工精度、效率。對于進一步發(fā)展集成制造系統(tǒng)來說,單個機床自動化水平提高后,可以大大減少人在管理機床方面的工作量。

(二)智能機器人在制造業(yè)中的應用

智能機器人集仿生技術(shù)、傳感技術(shù)、控制理論、信號處理等技術(shù)于一身,已在河北省的機械、汽車、化工等領(lǐng)域廣泛應用。在長城汽車焊接生產(chǎn)線,采用智能機械手完成點焊、涂膠、搬運等一系列工序。智能機器人根據(jù)各節(jié)點的工作環(huán)境和任務(wù),獲取主動感知,執(zhí)行任務(wù)規(guī)劃,自適應調(diào)整生產(chǎn)進度。

智能機器人在提高生產(chǎn)效率方面作用顯著。首先,工業(yè)機器人具備高度自動化的特點,能夠按照預設(shè)的程序和指令,自動完成各種生產(chǎn)任務(wù),這種自動化生產(chǎn)方式不僅提高了生產(chǎn)效率,還降低了人為因素對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。其次,工業(yè)機器人具有高精度和高穩(wěn)定性的特點,能夠確保生產(chǎn)過程中的精確度和一致性,提高產(chǎn)品質(zhì)量。例如,在汽車制造廠中,機器人可以自動化焊接、組裝和噴漆等工序,能夠 24 小時不間斷工作,減少因人工疲勞導致的生產(chǎn)效率下降。再者,智能機器人可以替代部分人工崗位,完成一些繁重、危險和單調(diào)的工作,這不僅可以降低企業(yè)的勞動力成本,還可以提高員工的工作環(huán)境和工作質(zhì)量。同時,工業(yè)機器人具有自診斷和自維護功能,能夠在出現(xiàn)異常情況時及時報警并進行維護,降低故障率。


四、智能制造實施的關(guān)鍵要素

(一)數(shù)據(jù)采集與處理

在智能制造中,數(shù)據(jù)采集與處理至關(guān)重要。數(shù)據(jù)采集是智能制造的基礎(chǔ),通過傳感器、設(shè)備接口采集以及人工錄入等方法,收集生產(chǎn)過程中的大量數(shù)據(jù),如溫度、壓力、速度、設(shè)備運行狀態(tài)、生產(chǎn)進度和產(chǎn)品質(zhì)量等信息。例如在閥門制造工廠中,安裝在生產(chǎn)線上的傳感器可以實時監(jiān)測閥門的尺寸、密封性和表面質(zhì)量,確保產(chǎn)品符合嚴格的質(zhì)量標準。同時,設(shè)備的運行數(shù)據(jù)可以幫助工程師及時發(fā)現(xiàn)潛在的故障隱患,提前進行維護和保養(yǎng),避免生產(chǎn)中斷。

數(shù)據(jù)處理包括數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)可視化等步驟。數(shù)據(jù)清洗去除異常值、填補缺失值、糾正錯誤數(shù)據(jù),確保數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。數(shù)據(jù)分析運用統(tǒng)計分析、機器學習、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù),提取有價值的信息和知識,如分析生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵因素、預測設(shè)備故障、優(yōu)化生產(chǎn)流程等。數(shù)據(jù)可視化將分析結(jié)果以直觀、易懂的形式展示出來,幫助決策者快速了解生產(chǎn)狀況和問題。

然而,數(shù)據(jù)采集與處理也面臨一些挑戰(zhàn)。一方面,要確保數(shù)據(jù)安全與隱私保護,企業(yè)需要采取加密技術(shù)、訪問控制、數(shù)據(jù)備份等安全措施,同時遵守相關(guān)法律法規(guī),保護用戶隱私權(quán)益。另一方面,要解決數(shù)據(jù)集成與共享的問題,由于智能制造涉及多個系統(tǒng)和設(shè)備,數(shù)據(jù)往往分散在不同的數(shù)據(jù)源中,需要建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準和接口規(guī)范,以及有效的數(shù)據(jù)管理機制。此外,還需提升數(shù)據(jù)分析能力,企業(yè)可以通過培訓和引進人才、與高校和科研機構(gòu)合作等方式,提升自身的數(shù)據(jù)分析能力,選擇適合企業(yè)需求的數(shù)據(jù)分析軟件和平臺,提高數(shù)據(jù)分析的效率和準確性。

(二)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺在智能制造中發(fā)揮著重要作用。它能夠提供數(shù)據(jù)分析服務(wù),通過收集和整合來自不同設(shè)備和系統(tǒng)的數(shù)據(jù),進行深入分析,為企業(yè)提供決策支持。例如,通過對生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的分析,企業(yè)可以優(yōu)化生產(chǎn)流程,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。同時,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺促進企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型,為企業(yè)提供一站式的數(shù)字化解決方案,包括設(shè)備連接、數(shù)據(jù)管理、應用開發(fā)等。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺還可以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同創(chuàng)新。通過平臺,企業(yè)可以與上下游企業(yè)進行信息共享和業(yè)務(wù)協(xié)同,提高整個產(chǎn)業(yè)鏈的效率和競爭力。例如,在汽車制造行業(yè),工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺可以連接汽車制造商、零部件供應商和經(jīng)銷商,實現(xiàn)生產(chǎn)計劃、庫存管理和銷售預測的協(xié)同優(yōu)化。

此外,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺為中小企業(yè)提供了發(fā)展機遇。中小企業(yè)可以通過接入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺,獲得先進的技術(shù)和服務(wù),降低數(shù)字化轉(zhuǎn)型的成本和風險,提升自身的競爭力。例如,一些工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺為中小企業(yè)提供云制造服務(wù),讓中小企業(yè)可以共享高端制造設(shè)備和技術(shù)資源,實現(xiàn)低成本、高效率的生產(chǎn)。

(三)人工智能技術(shù)的應用

在智能制造中,人工智能技術(shù)的應用涵蓋智能決策、感知、控制和優(yōu)化等方面。智能決策方面,人工智能可以通過對大量數(shù)據(jù)的分析和學習,為企業(yè)提供決策支持。例如,在生產(chǎn)排程中,人工智能可以根據(jù)訂單需求、設(shè)備狀態(tài)、原材料供應等因素,自動生成最優(yōu)的生產(chǎn)計劃。

感知方面,人工智能技術(shù)可以通過傳感器和圖像識別等技術(shù),實現(xiàn)對生產(chǎn)環(huán)境和設(shè)備狀態(tài)的實時感知。例如,在智能工廠中,通過安裝攝像頭和傳感器,可以實時監(jiān)測生產(chǎn)線上的設(shè)備運行狀態(tài)和產(chǎn)品質(zhì)量,及時發(fā)現(xiàn)問題并進行處理。

控制方面,人工智能可以實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的智能控制。例如,在工業(yè)機器人的控制中,人工智能可以根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)和環(huán)境變化,自動調(diào)整機器人的動作和路徑,提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

優(yōu)化方面,人工智能可以通過對生產(chǎn)過程的優(yōu)化,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。例如,在能源管理中,人工智能可以根據(jù)設(shè)備運行狀態(tài)和生產(chǎn)需求,自動調(diào)整能源供應,實現(xiàn)能源的高效利用。

(四)信息安全與保障

在智能制造中,信息安全至關(guān)重要。隨著智能制造的發(fā)展,企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備、管理系統(tǒng)和產(chǎn)品越來越智能化和網(wǎng)絡(luò)化,這也帶來了更多的信息安全風險。例如,黑客可以通過網(wǎng)絡(luò)攻擊企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備,導致生產(chǎn)中斷或產(chǎn)品質(zhì)量下降;企業(yè)的敏感信息如生產(chǎn)工藝、客戶數(shù)據(jù)等也可能被泄露,給企業(yè)帶來巨大的損失。

為了保障信息安全,企業(yè)需要采取一系列措施。首先,加強網(wǎng)絡(luò)安全防護,建立健全的網(wǎng)絡(luò)安全防護體系,包括防火墻、入侵檢測系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)等,及時發(fā)現(xiàn)和阻止網(wǎng)絡(luò)攻擊。其次,進行數(shù)據(jù)加密保護,對重要數(shù)據(jù)進行加密存儲和傳輸,確保數(shù)據(jù)在傳輸和存儲過程中不被竊取或篡改。再者,定期進行安全審計,建立定期的安全審計機制,對系統(tǒng)進行安全漏洞掃描和評估,及時發(fā)現(xiàn)和修復安全隱患。同時,加強員工安全意識培訓,提高員工對網(wǎng)絡(luò)安全的重視程度和應對能力。

此外,企業(yè)還需要遵守相關(guān)的信息安全法規(guī)和標準,如《網(wǎng)絡(luò)安全法》、ISO 27001 等,建立完善的信息安全管理體系。在供應鏈協(xié)同中,企業(yè)也需要加強信息安全保障,建立嚴格的供應商準入標準,在采購合同中明確信息安全相關(guān)條款,定期對供應商的信息安全狀況進行監(jiān)控和評估。


五、智能制造實踐案例分析

(一)國內(nèi)外典型企業(yè)案例

德國西門子

西門子在智能制造領(lǐng)域有著深厚的積累和領(lǐng)先的技術(shù)。在產(chǎn)品設(shè)計階段,有不同的工業(yè)軟件工具,能實現(xiàn)產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計、驗證和仿真,在軟件環(huán)境中就可進行力學、電磁感應、溫度等方面實驗,提早預知產(chǎn)品設(shè)計缺陷,加快設(shè)計反復和速度。在虛擬生產(chǎn)階段,產(chǎn)線的設(shè)計和仿真也在軟件環(huán)境中建立數(shù)字化雙胞胎,預先知道產(chǎn)能規(guī)劃、瓶頸及與人互動情況。西門子還在工業(yè)自動化方面處于業(yè)界領(lǐng)先地位,通過全集成自動化實現(xiàn)高效、安全的生產(chǎn),并建立了縱深防御的信息安全體系。其位于德國安貝格的電子工廠,生產(chǎn)合格率高達 99.9988%,整個生產(chǎn)過程中,機器和計算機自行處理 75% 的工作量,其余由工人完成。每天上千臺掃描儀將從單件產(chǎn)品上采集約 5000 萬條生產(chǎn)過程數(shù)據(jù),通過軟件定義所有生產(chǎn)過程和指令,實現(xiàn)細致入微地觀察每一件產(chǎn)品的生命周期。

美國通用電氣

美國通用電氣公司的 “智能制造技術(shù)” 項目通過整合各類制造數(shù)據(jù)和信息,實現(xiàn)制造過程的實時監(jiān)控和優(yōu)化調(diào)度。對制造過程中的各種數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控,掌握生產(chǎn)現(xiàn)場實際情況,包括設(shè)備狀態(tài)、原材料消耗、產(chǎn)品質(zhì)量等信息,及時發(fā)現(xiàn)問題并調(diào)整。通過對制造數(shù)據(jù)和信息的整合,實現(xiàn)制造過程的優(yōu)化調(diào)度,提高生產(chǎn)效率。該項目還有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量,通過實時監(jiān)控和分析生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)潛在質(zhì)量問題并改進。同時,降低生產(chǎn)成本,合理安排生產(chǎn)資源,避免浪費,改進低效環(huán)節(jié)。通用電氣醫(yī)療的 “高端 CT 探測器智能柔性制造項目” 榮膺 “年度十大典型案例”,充分運用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字化技術(shù),融合先進管理理論和技術(shù),打造了高柔性、高質(zhì)量、高智能的高端 CT 探測器制造體系,實現(xiàn)了探測器核心部件整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)各工序質(zhì)量及整體質(zhì)量的大幅提升,有效保障了探測器生產(chǎn)全供應鏈的質(zhì)量管理與穩(wěn)定交付。

中國海爾

海爾已累計擁有 9 座 “燈塔工廠” 和 1 座 “可持續(xù)燈塔工廠”,是全球擁有燈塔工廠數(shù)量最多的中國企業(yè)。海爾膠州空調(diào)互聯(lián)工廠以 “In China for Global” 的世界工廠創(chuàng)新模式,成功入選第 12 批燈塔工廠。采用大數(shù)據(jù)、高級算法和生成式人工智能等技術(shù),優(yōu)化了整個價值鏈,將設(shè)計周期縮短了 49%,訂單交付時間縮短了 19%,海外市場故障率降低了 28%。海爾青島洗衣機互聯(lián)工廠應用了 5.5G 高頻定位、數(shù)字孿生等先進技術(shù),打造了智能化生產(chǎn)線,提高制造效率,檢測線上只需 2 個人,智慧檢測的效率提高了 30%,外觀檢測效率提高了 56%,且實現(xiàn)了零漏檢。從大規(guī)模制造向大規(guī)模定制轉(zhuǎn)型,形成了以訂單為導向的生產(chǎn)體系,產(chǎn)品不入庫率達到了 85%。

富士康

富士康在鄭州的 D06 “燈塔” 工廠車間科技感十足,節(jié)能高效,工業(yè)機器人和自動化設(shè)備高效運作,讓學生們感受到了智能制造的魅力。在貴州,富士康實踐智能制造與大數(shù)據(jù)的結(jié)合,建設(shè) “關(guān)燈工廠”,把工人從單調(diào)的流水線上解放出來,由機器人處理。富士康在數(shù)字化轉(zhuǎn)型方面進行大量投入,引入先進的自動化生產(chǎn)線、人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析等,提高生產(chǎn)效率、降低成本并改善質(zhì)量。通過構(gòu)建工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺,實現(xiàn)設(shè)備互聯(lián)互通和實時數(shù)據(jù)采集、遠程監(jiān)控。在人工智能和機器學習領(lǐng)域廣泛應用,優(yōu)化生產(chǎn)線調(diào)度、預測設(shè)備維護需求等。積極布局 5G 和云計算領(lǐng)域,支持更高效的生產(chǎn)和更快速的產(chǎn)品上市。

(二)案例成功因素與啟示

持續(xù)改進:這些企業(yè)都在不斷進行技術(shù)創(chuàng)新和管理優(yōu)化,持續(xù)改進生產(chǎn)流程和產(chǎn)品質(zhì)量。例如西門子不斷打造面向智能制造的產(chǎn)品鏈,海爾不斷迭代升級工廠技術(shù),通用電氣持續(xù)優(yōu)化智能制造項目,富士康也在不斷投入進行數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

政策支持:各國政府紛紛出臺政策支持智能制造發(fā)展,為企業(yè)提供了良好的發(fā)展環(huán)境。德國推出工業(yè) 4.0 戰(zhàn)略,美國推動 “制造業(yè)回流” 戰(zhàn)略,中國也在積極推進智能制造,出臺了一系列政策支持企業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

市場導向:這些企業(yè)都以市場需求為導向,不斷滿足消費者個性化、多樣化的需求。海爾通過大規(guī)模定制滿足用戶對智慧家庭個性化定制需求,富士康通過智能制造實現(xiàn)快速、靈活、個性化的生產(chǎn),通用電氣醫(yī)療的智能柔性制造項目也是為了滿足快速增長的市場需求。

合作共贏:企業(yè)之間、企業(yè)與高校和科研機構(gòu)之間的合作也是成功的重要因素。西門子與九牧共同開拓廚衛(wèi)行業(yè)智能制造轉(zhuǎn)型,通用電氣醫(yī)療與先進管理理論和技術(shù)融合,海爾旗下的卡奧斯 COSMOPlat 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺為中國制造企業(yè)賦能。這些合作實現(xiàn)了資源共享、優(yōu)勢互補,共同推動了智能制造的發(fā)展。


六、智能制造的挑戰(zhàn)與對策

(一)面臨的挑戰(zhàn)

  1. 人才挑戰(zhàn):智能制造需要大量具備跨學科知識和技能的人才,如既懂機械制造又懂計算機、人工智能、運營管理、自動化、通訊等多學科知識的專業(yè)人才。目前市場上符合要求的智能制造人才相對短缺,復合型人才缺口較大。據(jù)統(tǒng)計,到 2025 年智能制造需要 380 萬人,屆時缺口大約 100 萬人。此外,職業(yè)教育在培養(yǎng)智能制造人才方面還存在一些問題,如學校教育大多只是開設(shè)了相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)課程,嚴重缺乏系統(tǒng)的、與專業(yè)教學實際生產(chǎn)相匹配的教學實驗平臺,導致人才培養(yǎng)系統(tǒng)性差。
  2. 技術(shù)挑戰(zhàn):現(xiàn)階段 “人工智能 + 制造” 面臨諸多技術(shù)挑戰(zhàn)。一是人工智能的價值難以被準確衡量,部分細分行業(yè)人工智能應用路徑尚不明晰,應用風險、收益和成本難以準確核算。二是部分領(lǐng)域數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理能力有待提升,制造業(yè)各場景數(shù)據(jù)量巨大,各設(shè)備數(shù)據(jù)協(xié)議標準尚未統(tǒng)一,數(shù)據(jù)互聯(lián)互通存在困難。三是工業(yè)深水區(qū)的解決方案仍待探索,目前人工智能應用多集中在質(zhì)量檢測等少數(shù)熱門場景,更多應用場景還有待挖掘。四是智能制造關(guān)鍵核心基礎(chǔ)技術(shù)仍然薄弱,與西方發(fā)達國家相比,我國在核心技術(shù)、關(guān)鍵設(shè)備和關(guān)鍵元器件方面差距較大,如高端數(shù)控機床 80% 依賴國外,現(xiàn)在依賴性更強了,有數(shù)據(jù)顯示已經(jīng)到了 90%。
  3. 成本挑戰(zhàn):智能制造轉(zhuǎn)型需要大量的資金投入,包括設(shè)備購置、技術(shù)研發(fā)、人才培養(yǎng)等方面。對于中小企業(yè)而言,資金短缺是制約其智能制造轉(zhuǎn)型的重要因素。目前絕大多數(shù)制造企業(yè)利潤率很低,缺乏自主資金投入智能制造。在 “專項”、“示范” 以及 “機器換人” 等政策刺激下,一些國有企業(yè)和大型民營企業(yè)爭取到各級政府給予的資金扶持,而中小企業(yè)只能 “隔岸觀火”,自力更生,有的連機器換人也十分困難。
  4. 政策挑戰(zhàn):雖然各國政府紛紛出臺政策支持智能制造發(fā)展,但政策的落地實施還存在一些問題。例如,企業(yè)對智能制造的總體認識不足,對于各種概念如何理解、如何應用相關(guān)的技術(shù)、如何取得實效等問題一知半解。企業(yè)內(nèi)部缺少智能制造方面的人才,懂生產(chǎn)自動化的不懂信息化,搞信息化的不懂自動化,缺乏統(tǒng)一的部門來系統(tǒng)規(guī)劃和推進智能制造。在推進智能制造過程中,企業(yè)也仍然是頭痛醫(yī)頭,缺乏章法。分不清自動化和智能化的區(qū)別,認為機器換人、自動化生產(chǎn)線、無人工廠、黑燈工廠就是智能制造,而實際上,高度自動化是工業(yè) 3.0 的理念,真正的智能制造應該是精益、柔性、綠色、節(jié)能和數(shù)據(jù)驅(qū)動,能夠適應多品種小批量生產(chǎn)模式。

(二)應對策略

  1. 加強技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新:突破短板、以新帶舊,加強模型積累,通過人工智能、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)彌補工業(yè)機理、自動化等短板領(lǐng)域,實現(xiàn)換道超車。同時聚焦融合,強化前瞻性技術(shù)研究部署,提前布局工業(yè)智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺等新增長點核心技術(shù),搶占市場先發(fā)優(yōu)勢。財政部、科技部、工業(yè)和信息化部等部門要抓緊推動智能制造系統(tǒng)和機器人重大專項(2030)的立項實施,有效支撐制造業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型。
  2. 降低設(shè)備成本:政府可以提供財政資金支持,例如設(shè)立專項資金、補貼和獎勵企業(yè)參與智能制造轉(zhuǎn)型,這些資金可用于研發(fā)創(chuàng)新、技術(shù)引進、設(shè)備購置、人才培養(yǎng)等方面。鼓勵銀行業(yè)金融機構(gòu)對智能制造企業(yè)給予信貸傾斜,采取 “政府政策 + 智能制造供應商 + 融資擔保 + 產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)” 的模式,對實施智能化轉(zhuǎn)型升級的企業(yè)進行政策組合支持。通過減稅優(yōu)惠、融資支持等方式,為企業(yè)降低成本,鼓勵企業(yè)投入智能制造轉(zhuǎn)型。
  3. 培養(yǎng)引進專業(yè)人才:重視智能制造人才的培養(yǎng),企業(yè)目前在推進智能制造所遇到的各種困難很大程度上是因為缺少專業(yè)人才,無法組成專業(yè)的實施部門。智能制造涉及多個學科,其人才培養(yǎng)方式應該是以制造為基礎(chǔ),同時再兼顧學習其他專業(yè)和學科。需要在專業(yè)設(shè)置、課程設(shè)置、師資配置、實驗條件等方面進行改革,以適應智能制造人才培養(yǎng)的需要。尤其值得重申的是,智能制造人才的培養(yǎng)必須以機械或制造為主體。加強人才培養(yǎng)和引進工作,通過內(nèi)部培訓、外部招聘等方式提升員工素質(zhì)和能力。與教育機構(gòu)合作,共同培養(yǎng)適應智能制造需求的高素質(zhì)人才。
  4. 爭取政策支持:政府應制定智能制造轉(zhuǎn)型的發(fā)展規(guī)劃和指導意見,提供政策咨詢和指導服務(wù),幫助企業(yè)了解和適應智能制造政策環(huán)境。加大力度鼓勵協(xié)同創(chuàng)新,突破行業(yè)壁壘,匯聚創(chuàng)新資源,促進多元投資,打造一個開放、合作、共贏的制造業(yè)技術(shù)創(chuàng)新生態(tài)圈,引領(lǐng)協(xié)同發(fā)展的產(chǎn)業(yè)體系。加快智能制造應用普及,加快形成我國自己的智能制造標準和評價體系,打造一批事實上的智能制造國際標準,加快塑造智能制造中國品牌。

七、智能制造的未來展望

(一)重塑傳統(tǒng)制造業(yè)格局

智能制造將持續(xù)重塑傳統(tǒng)制造業(yè)格局,從生產(chǎn)方式、管理模式到市場競爭態(tài)勢都將發(fā)生深刻變革。在生產(chǎn)方式上,智能制造推動傳統(tǒng)的大規(guī)模批量生產(chǎn)向個性化定制和柔性生產(chǎn)轉(zhuǎn)變。以消費者需求為導向,通過大數(shù)據(jù)分析和智能算法,實現(xiàn)快速響應市場變化,滿足不同客戶的個性化需求。例如,根據(jù)市場調(diào)研數(shù)據(jù)顯示,未來五年內(nèi)個性化定制產(chǎn)品的市場份額有望增長 30% 以上。在管理模式上,數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策機制將更加普及,企業(yè)能夠?qū)崟r掌握生產(chǎn)過程中的各種信息,精準分析并做出科學決策,提高管理效率和資源利用率。同時,智能制造將促進制造業(yè)與服務(wù)業(yè)的深度融合,制造業(yè)企業(yè)不再僅僅是產(chǎn)品的生產(chǎn)者,更是綜合服務(wù)的提供商,為客戶提供從產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)到售后服務(wù)的全流程解決方案。

(二)未來發(fā)展?jié)摿?

隨著技術(shù)的不斷進步,智能制造的未來發(fā)展?jié)摿薮蟆R环矫?,人工智能、大?shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)將不斷融合創(chuàng)新,為智能制造提供更強大的技術(shù)支撐。預計到 2030 年,人工智能在智能制造中的應用將實現(xiàn)跨越式發(fā)展,智能決策、智能控制和智能優(yōu)化將更加精準高效。例如,通過深度學習算法,智能設(shè)備能夠自主學習和優(yōu)化生產(chǎn)工藝,提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。另一方面,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺將進一步發(fā)展壯大,實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的深度協(xié)同。企業(yè)間可以實時共享生產(chǎn)計劃、庫存信息和市場需求,優(yōu)化資源配置,降低成本,提高整個產(chǎn)業(yè)鏈的競爭力。據(jù)統(tǒng)計,未來幾年工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的市場規(guī)模將以每年 20% 以上的速度增長。

(三)未來發(fā)展趨勢

  1. 數(shù)字化設(shè)計與仿真將成為主流。企業(yè)將更多地采用虛擬設(shè)計、數(shù)字孿生等技術(shù),在產(chǎn)品研發(fā)階段就能夠模擬實際生產(chǎn)過程,提前發(fā)現(xiàn)問題并進行優(yōu)化,縮短產(chǎn)品上市時間。
  2. 智能工廠將更加普及。高度自動化與智能化的生產(chǎn)模式將廣泛應用于各個行業(yè),機器人、自動化設(shè)備和智能系統(tǒng)將成為工廠的主要生產(chǎn)力量,提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量穩(wěn)定性。
  3. 綠色制造將深入人心。智能制造將更加注重環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展,通過優(yōu)化生產(chǎn)過程、降低能源消耗和減少廢棄物排放,實現(xiàn)綠色生產(chǎn)。例如,采用智能能源管理系統(tǒng),根據(jù)生產(chǎn)需求自動調(diào)整能源供應,降低能耗 20% 以上。
  4. 供應鏈協(xié)同將更加緊密。通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺,實現(xiàn)供應鏈全環(huán)節(jié)的網(wǎng)絡(luò)化調(diào)度管控,提高供應鏈的可靠性和靈活性,降低庫存成本。

智能制造作為傳統(tǒng)制造業(yè)的新方向,未來將持續(xù)發(fā)揮重要作用,重塑傳統(tǒng)制造業(yè)格局,推動制造業(yè)向更高質(zhì)量、更高效益、更可持續(xù)的方向發(fā)展。

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