出版时间:2015年04月 |
作为20世纪人类最伟大的发明之一,互联网正逐步成为战略性基础设施,与国民经济各行业加速融合,推动传统产业转型升级,不断催生新兴业态,引发经济社会发展的深刻变革。
一 智能制造重塑制造业发展形态,各国抢占高端制造业制高点
为在新一轮技术革命和产业变革中抢占制高点,发达国家纷纷实施以重振制造业为核心的“再工业化”战略,高端制造业全球竞争变得愈加激烈。德国提出“工业4.0”,强调通过信息网络与物理生产系统的融合,即建设信息物理融合系统(Cyber-Physical System,CPS)来改变当前的工业生产与服务模式。美国提出工业互联网,强调通过智能机器间的连接并最终将人机连接,结合软件和大数据分析来重构全球工业。这两个概念背后的最大公约数是智能制造。
智能制造是一种新的制造模式,具有泛在感知、互联集成、精准控制、智能诊断和人机交互等特征。
1.智能制造重塑制造业发展形态
(1)智能工厂革新生产方式
全球正在掀起智能工厂、智能制造热潮,在传统工业自动化基础上实现网络制造。德国“工业4.0”的核心是“智能工厂”,强调通过信息网络与工业生产系统的充分融合,来改变当前的工业生产与服务模式。在“工业4.0”时代,产品与工业生产设备之间、不同的工业生产设备之间,通过网络环境下的数据交互连接到一起,让工厂内部的纵向之间以及工厂与工厂横向之间,都能通过CPS联结为一个整体,从而形成生产的智能化。智能工厂通过整合制造和业务规划流程不同阶段使用的各种IT系统实现横向一体化,这些流程涉及公司内部和与其他公司之间的材料、能源和信息交换;通过整合不同层次的各种IT系统实现垂直一体化。这种整合的目标是提供端对端的解决方案。
智能工厂将原来自动化工厂孤立的点通过网络连接起来,通过CAM、CAPP、MES等数字化制造技术与人工智能的集成应用,建设柔性制造单元、数字化车间、智能工厂、智能制造系统。通过引入物联网,开放一部分资源供产业链上下游共享,提升整体效率,降低工厂物流风险。在资源配置方面,智能工厂通过网络将价值链与生产过程分解到不同国家和地区,技术研发、生产以及销售的多地区协作日趋加强。同时,通过将信息技术融入工厂管理,实现工厂信息集成化、管控智能化和人机一体化,将促进工厂业务流程优化,组织结构从集中控制、科层分权向分布式、扁平化的智能型组织方向发展。
(2)智能装备广泛应用于制造流程
随着机器人、自动化生产线等智能装备的蓬勃发展,智能装备在制造业中将得到广泛应用。互联网技术的发展,特别是采用IPv6的下一代互联网的发展,将大大扩张互联网的地址容量,使得每一台设备、每一件产品都能分配一个网址,实现互联互通。制造机械、机器人、输送机和仓储系统及生产设施等制造资源装备传感器和感应器,在不同情况下能自我管理,自我配置,自我优化,形成具有感知、决策、执行等功能特征的智能生产系统,实现机器之间、人机之间、机器和产品之间的信息交互。
国际机器人联合会的统计数据显示,目前全球制造企业在生产制造中使用的机器人总数已经超过百万台。互联网技术的支撑使机器人从过去的单台设备应用进入现在“机器人+互联网”的数字化工厂。机器人的优势非常明显,不仅能提高生产效率,还能有效改善产品质量,成本也在逐年下降。统计数据显示,使用机器人的制造企业,产品质量合格率从过去的60%提高到现在的100%。近10年来机器人的成本下降了50%多,未来还将以每年5%的速度持续下降。机器人的应用将迎来爆发期。
国际机器人联合会(IFR)的统计数据显示,2013年我国采购了3.6万台工业机器人,第一次超过日本成为世界最大的工业机器人市场,相当于2013年全球每5台工业机器人中就有1台被中国买下,这一采购量同比增长了近60%。日本排第二,采购了26015台;美国居第三,采购23679台。
近年来,美国、英国、德国、日本、韩国等国家纷纷出台重要的国家战略,推动机器人相关产业发展。美国推出自主机器人研究计划、未来作战系统(FCS)、联合机器人研究计划、无人机研究路线图、无人水下航行器(UUV)总体规划等。欧洲联合空中力量能力中心(JAPCC)出台无人机系统飞行计划、欧盟第七框架计划(FP7)、欧洲机器人研究路线图等。日本政府非常重视机器人发展,采