智能工廠的中國路徑
http://m.sharifulalam.com 2015-02-28 09:39 來源：中國科學報
當人工智能、機器人和數字制造技術相結合，制造業的競爭格局將會徹底改變，中國“世界工廠”的地位正在遭遇挑戰。
或許在不久的將來，工廠生產線可以按照工人希望的時間開工，生產車間里也無需技術員操作，機器人知道自己下一步該做什么。如今，智能工廠這種先進的制造模式正在重塑制造業新格局。
不過，機械科學研究總院原副院長屈賢明對記者表示，雖然國內已有不少企業試點示范初級智能工廠，但總體上我國智能工廠仍處在探索階段。
“在我國，發展智能制造、建設智能工廠不要跟在別國后面爬行。”屈賢明說，“要走并行發展之路。”
一場制造業的革命
智能工廠是工業4.0的核心概念，它是一個基于計算機科技，同時擁有高度協同性的生產系統，包括實時監控系統、自動化流程管理、環境監測和環境管理等系統。
以物流智能化配送為例，沈陽新松機器人自動化股份有限公司高端裝備事業部總經理劉長勇向記者描述稱，在智能工廠的數字化物流車間，可以自動實時收集現場的質量、物料信息，并自動記錄作業人員與作業時間等作業信息，實現生產現場實時監控，達到透明化管理。
由于智能工廠中的機器全部由軟件來控制，工人只需操作計算機就能完成生產，也大大解放了工人的勞動力。
深圳雷柏就是3C（電腦、通訊、消費性電子）行業“第一個吃螃蟹”、實施機器換人的企業，如今，該企業工人數量已經從2011年的3200人壓縮到目前的800多人；而一家生產中高檔數控加工設備的企業寧夏小巨人，在經歷“數控單機—制造單元—解決方案”的演變后，也從為用戶提供產品為中心發展成為提供數字化制造解決方案的整體方案商。
在屈賢明看來，智能工廠如今呈現出六大特征：具有產品結構和動力學的三維模擬與仿真優化，實現產品設計手段與設計過程的數字化智能化；具有能參與網絡集成和網絡協同能力的智能生產線；具有即插即用的軟件集成平臺，可對生產線或整個工廠的運行進行模擬仿真；具有工藝數據庫和知識庫，能逐步積累專家經驗和知識，實現工藝參數和作業任務的多目標優化；制造信息全過程跟蹤以及產品質量可追溯；實現產品生命周期管理（PLM）、制造企業生產過程執行管理系統（MES）、企業資源計劃（ERP）的系統制造和綜合管控。
發展應循序漸進
當人工智能、機器人和數字制造技術相結合，制造業的競爭格局將會徹底改變，中國“世界工廠”的地位正在遭遇挑戰。
寧夏巨能機器人有限公司董事長孫文靖表示，中國裝備的數控化率還只有30%，數字化、自動化、智能化都還在孕育中，如果中國的制造業不能盡快升級，不久的將來，將無法與發達國家競爭。
不久前，工信部發布《原材料工業兩化深度融合2015至2018年推進計劃》，提出到2018年底，培育打造15~20家標桿智能工廠，關鍵崗位機器人推廣5000個。
不過，屈賢明認為，發展智能工廠不能一蹴而就，而是要循序漸進。與此同時，智能工廠也不能理解為只是現成的硬件集成，或者只是建條數字化、智能化生產線，加蓋一個廠房以及買點高端設備、搞點信息化，而是要做好頂層設計和總體架構設計，不能盲目炒作、跟風。
為此，屈賢明提出適合中國國情的智能工廠發展路徑。
第一階段到2020年，主要是打好基礎，即制定智能工廠標準、突破核心基礎部件并實現產業化、實現關鍵制造裝備和生產線的數字化和智能化，做好智能工廠初級階段即以智能制造裝備為基礎的數字化工廠的試點示范，培育專業的從事提供智能工廠集成的公司，培養人才隊伍。
第二階段到2025年，在重點行業、重點企業推廣建設初級階段的數字化工廠，并爭取建成幾家真正意義上的智能工廠。
第三階段到2030年，智能工廠在重點大型企業及“專、精、特”企業推廣。
當下主要任務
在孫文靖看來，單純的設備性能提升對生產效率的貢獻是有限的，只有制造模式和管理模式的改變，才能讓生產力得到飛躍式的提高。而智能工廠并非高深莫測、遙不可及，也看得見、摸得著。
對此，屈賢明表示，在當前階段，國內主要任務是建立跨領域、跨行業、跨部門的智能工廠綜合標準化體系，制定一批當前急需的基礎標準和技術標準，保證各廠家設備的通用性。
例如，智能裝備硬件數據接口統一，以實現設備與管理系統之間的雙向通訊；智能裝備信息接口統一，各廠家和控制系統供應商就能夠統一使用固定的數據格式，管理系統即可采集和處理相關數據。
為保證智能工廠的“咽喉”不卡在別人手中，避免智能制造裝備重蹈“空殼化”的覆轍。屈賢明稱，當前還要在傳感器、在線測量儀表、智能控制裝置、工業機器人、伺服傳動和精密傳動裝置、工業軟件等核心基礎部件方面實現突破，并實現產業化。
不僅如此，還要實現制造裝備和物流裝備的數字化和自動化，并逐漸實現智能化。同時注重搭建通用型軟件平臺，企業結合實際進行二次開發。“然后就可以對智能工廠的各個系統進行深入開發，將生產數據與智能化軟件、硬件有機地結合在一起。”屈賢明說。
在此基礎之上，我國就可以進行不同類型智能工廠的模型和試點示范。屈賢明建議，近三年可選擇30家企業進行智能工廠初級階段—數字化工廠的試點示范。
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