一、前(qián)言
製(zhì)造業是國家的經濟基礎,是立國之本(běn)、興國之器、強國之基;作為我國(guó)實體經濟的主體,是國(guó)民經濟體係的重要組成部分。按照產品製造工藝過程(chéng)特點,製造業(yè)總體上可以分為離散(sàn)型製造、流(liú)程型製造、混合型製造。離散製造包括家電、家居、紡織、食品、火箭、飛機、國防裝備、船舶、電子設備、機床、汽車等行業,在我國製(zhì)造業中占有較大比重(chóng),是解決就業等民生問題的重要產業(yè),與居民生活(huó)息息相關。離散製造業中雖有航(háng)空、汽車、電(diàn)子等數字化(huà)、智(zhì)能化水平領(lǐng)先的行業,但也有自動化、數(shù)字化水平較低(dī)的通用及專用設備等行業,麵臨效益偏低、成本較(jiào)高的現實挑戰。同時,我國傳統離散製造業發展存在產能(néng)過剩、利潤率不高、市場(chǎng)競爭激烈等製(zhì)約因素,迫切需要加快轉型升級(jí)和提質增效,進行數字化轉型與智能化升(shēng)級。
當前(qián),我國離散製造各行業之間在行業應用基礎、市場需求、關注點等諸多維度和層麵存在顯著差異,因此離散(sàn)製造行業的數字(zì)化轉型與(yǔ)智能化升級沒有(yǒu)一成不變的路徑,需要結(jié)合行(háng)業和企業實際進行具體實施。本文(wén)在研究離散製造(zào)行業典型特征的基礎上,分析數字化轉型、智能化升(shēng)級麵臨的挑(tiāo)戰和共性關(guān)鍵技術,結合家電(diàn)、家(jiā)居、紡織、食品 4 個典型行業轉型升級案例,提出數字(zì)化轉(zhuǎn)型與智能化升級的技術路徑;總結離散型製造企業數字化轉型與智能化升級的重點任(rèn)務(wù),提出相應的對策建議。
二、離散製(zhì)造行業的典型特征
傳統離散製造行業普遍存在自動化、數字化水平較低,基礎支撐技術薄(báo)弱,產品附(fù)加值低,製造(zào)過程資源、成本和能耗較高,汙染嚴重等問題,發展智能製造是推進離散製(zhì)造(zào)行業提質增效、促進中國製造業由(yóu)大變強的重要支撐。離散製造行業的產品通常是由多個零件經過一係列(liè)不連續的工(gōng)序加工,再經裝配而(ér)成的較大型係統。離散製造行業的典型特征可概括為以下(xià) 9 個方麵。
行業維度。離散製造行業細分門類多,且各個(gè)行業的產品及其市場需求都具有不同特點,如生產(chǎn)批量、製造模式、工藝流程等。各個行業的企業規(guī)模不同,企(qǐ)業(yè)的(de)數字化(huà)、信息化、自動化(huà)以及管理運營水平也有明顯差異,相應(yīng)業務需求和(hé)未來(lái)發展(zhǎn)路徑也不相同。因此,離散製造各(gè)行業之間在應用基(jī)礎、市場需求、關注點、知識壁壘、商(shāng)業模式等方麵存在顯著差異。
產品全生(shēng)命周期維度。離散製造行業(yè)涉及研發設(shè)計、生產製造、銷(xiāo)售、運維服務、回收等多個環節(jiē),在應用場(chǎng)景、領域知識複雜度、管理方式(shì)等方麵(miàn)都具有很大的差異性,而各(gè)個環節之間既獨立存在(zài)又具有很強的關聯性。
工藝流程維(wéi)度。按定單、庫存生產,多品種、小(xiǎo)批量或單(dān)件生產,產研並重,混線生產,生(shēng)產設備不按照產品而按照工(gōng)藝進(jìn)行布置(zhì)。
自動化水平維(wéi)度。自動化水平主要指單元級的(de)自動化水平。離散製造行業的自動化水平較低,需要對每個單件、每道(dào)工序的加工質量進行檢驗,操作人員的技術水平將在很大程度上決定產(chǎn)品的質(zhì)量和生產效率。
生產計劃管理維度。產品(pǐn)的工藝過程經常變(biàn)更,需要具有良好的計(jì)劃能力和生產係統支撐。
批號管理和跟蹤維度(dù)。對批號管理和跟蹤正在(zài)完善(shàn)過程中。
作(zuò)業(yè)計劃調度維度。根據優先級、工作中心能力、設(shè)備能力等,對工序級和設備級的作(zuò)業計劃進行調度。
數據采(cǎi)集維度。以手工上報(bào)為主,結(jié)合(hé)條形碼采集等半自動化信息采集技術,進行人員、設備、物料、質量等基本信息的采集。
設備管理維度。可以進行同一種加工工藝(yì)的機床(chuáng)一般有(yǒu)多台,單台設備(bèi)故障不會(huì)對整個產品線的工藝過(guò)程產生嚴重(chóng)影響。
三、離散製(zhì)造行業數(shù)字化轉型、智能化升級麵臨(lín)的挑戰
(一)應用基(jī)礎薄弱
數字化轉型與智能化升級的前提是強化應用基礎。數字化、信息化發(fā)展的不平衡和(hé)不充分是我國離散製(zhì)造行(háng)業當前的主要矛盾。第五代移動通信技術(5G)等先進信息技術為離(lí)散製造行業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供了技術支(zhī)撐,但(dàn)工(gōng)業(yè)技術發(fā)展時間短、基(jī)礎弱,高端製造技術發展受製於人。離散(sàn)製造行業雖然規模(mó)大、門類廣,但(dàn)自動化水(shuǐ)平低(dī)、改造成本高且難度大,阻礙了離散製造行業的轉型升級。針(zhēn)對離散製造行(háng)業的需求和痛點,強化智能製(zhì)造的應用基礎與平台推廣是我國離散製造行業轉型升級的挑(tiāo)戰之一。
(二)關鍵技術缺乏
離散製造行業數字化轉型與智能(néng)化升級的基礎在於提升關鍵技術(shù)。我(wǒ)國工業的(de)發展相(xiàng)較於發達國家起(qǐ)步晚、時間短、底子薄,自主可控技術整體偏少。目前,數(shù)字化轉型與智能化升級(jí)所依賴的工(gōng)業裝備、工業軟件等核心技術(shù),在很大程度上仍依賴進口。關鍵技術的發展是企業(yè)對行業製造工藝的長期積澱與(yǔ)探索,也是外部合作機構深入理(lǐ)解企業生(shēng)產(chǎn)與運作方式並開展(zhǎn)有效合作的(de)前提(tí)。關鍵技(jì)術自主可控作為我國實(shí)現離散製造行業跨(kuà)越式發展和提質增效的重要基(jī)礎,也是麵臨的重要挑戰之一(yī)。
(三)人才與文化資源短(duǎn)缺
離散製造行業的數字化轉型與智能化升級,關鍵在於加強(qiáng)人才(cái)培養。科技創新歸根結底是人才的創新,而(ér)人才短缺是(shì)離(lí)散製造行業轉型升級過程中不可忽視的短板(bǎn)。數字化(huà)轉型(xíng)與智(zhì)能化升級又是文化重(chóng)塑的過程,敏捷、試錯、反思、學習、尊重、平等、用戶導向是更(gèng)適應(yīng)智能化時代(dài)的新文化。“自上而下”形成共識,以人為(wéi)本、服務於人、激發全(quán)員主動性,這是離散製(zhì)造行業轉型升級的重(chóng)要保障。需要加強行(háng)業人才與文化建設,激活人(rén)才(cái)創新內生動力。
(四)數據匯聚利用困難
數字(zì)化轉型與智能化升級的要素包括眾多數據的匯聚利用,因(yīn)而結構化、完整、準確、可靠、實時的數據匯聚利用是轉型(xíng)升級的前提。企業工業設備、傳感器等協議類型多樣且數(shù)字化、智能化程度較低,致使數據(jù)采集不完備、不準確;數據(jù)安全和數據所有權等敏(mǐn)感問題導致企業不願貿然使用智能化平台;數據準(zhǔn)確性不(bú)高、利用(yòng)率(lǜ)低(dī)和應用場景缺(quē)乏的問題影響企業(yè)轉型升級(jí)的積極性,在價值創造方(fāng)麵收效甚(shèn)微。因此,確保(bǎo)相關數據匯聚並準確、安全地利用,是推進(jìn)離(lí)散製造行業轉型升(shēng)級所麵臨的又(yòu)一挑(tiāo)戰。
(五)經濟效(xiào)益不明顯
數字化轉型(xíng)與智能化升級的根本目標是增加經濟效益。目前(qián),離散製造行業中的部分大企業在自身業務發展需要、政策支持與(yǔ)引導資(zī)金(jīn)投入(rù)的推動下率(lǜ)先進行了轉型升級,但中小企業轉型升級仍麵臨諸多挑戰,如應用場景不明晰、轉型成本高、收益低、轉型(xíng)成本難以抵(dǐ)消、市場化(huà)商業模式挖掘難等,導致轉型(xíng)升級動力不足。對中小企業而言,進(jìn)一(yī)步提高轉型升級效率和效益、挖掘可行的商業(yè)模式、不斷深耕應用(yòng)場景、打造高性能係統和平台,進而解決效益不(bú)明顯和應用前(qián)景不清晰問題,是離散製造行(háng)業轉型升級的長期挑戰。
四、離散製造行業數字化(huà)轉型與智能化升級的共性關鍵技術
離散製造行業數字化轉型與智能化(huà)升級將深度融合先進製造技術、新一代信息技術、第一代人工智能(AI)技術等共性(xìng)關鍵技術(shù)(見圖 1),從而提高研發生產效率、優化資源配置、創新商業模式、催生新業態和新技術。先進製造技術是工業技術生產的核心基礎,也是離散製造業數字化轉型(xíng)、智能化升級技術體係中最重要環節;新一代信息技術開拓(tuò)了與物(wù)理世(shì)界平行的虛擬世界,為人 – 機 – 物 – 法 – 環(huán)的交互、協(xié)同與共融提供了技術手段;新一代 AI 技術將推動社(shè)會經濟從“數字經(jīng)濟”走向“智能經濟(jì)”,催生一(yī)係列的新模式、新業態、新技術。
圖(tú) 1 離散製造行業數字(zì)化轉型與智能化升級共性關鍵技術
(一)先進製造技術
先進製(zhì)造技術是離散(sàn)製造行業數字化轉型與智能化升級的基石和內核,涵蓋產品全(quán)生命周期各個環節,主要包括智能設計、智能加工、智能調度、智能(néng)檢測等技(jì)術(shù)。離散製造行業中的生產設備、裝配車(chē)間、物流係統等生產資料數字化的核心是(shì)工業知識及其數字化模型,如製造機理模型、數據驅動模型、設計優化模型、管理調度模型等。基於 AI 技術的輔助(zhù),先進製造技術可以充分滿足離散製造業柔性批量生產和產品規模化定製的(de)需求,更好支持產品和服務的高質量實現。
拓撲優化(huà)技術依靠堅實的理論基礎並與大規(guī)模、高效率計算(suàn)機技術結合(hé),成為智(zhì)能設計領域的核心技術之一。拓撲優化旨在給定邊界條(tiáo)件和各類約束條(tiáo)件的基礎上,獲得最佳的材料分布形式以(yǐ)實現結構目標性能最優(yōu),近年(nián)來越來越多(duō)地用於解決各類工程設計問(wèn)題(見圖 2)。基於傳統的宏觀結構拓撲(pū)優化設(shè)計技術可實(shí)現(xiàn)工程結(jié)構的智能設計,大幅減輕結構重量並提升承載能力,最大化材(cái)料利用率;可考慮(lǜ)結構的多種物理屬性,如結構基頻、強度、熱變形等。基於拓(tuò)撲優化領域的多尺(chǐ)度設計技術可實現智能超材料設計,如通過設計材料微觀結構獲得具有負泊鬆比特性(xìng)的超(chāo)材(cái)料,通(tōng)過考(kǎo)慮材料微觀特性對結構熱傳遞(dì)的影響(xiǎng)設計出具有(yǒu)熱隱身性能的超材(cái)料。相(xiàng)應(yīng)超材料具有廣泛的應用前景。
圖(tú) 2 基於拓撲優化(huà)技術的(de)智能設(shè)計應用
(二)新一代信息技(jì)術
5G、邊緣計算、區塊鏈等新一代信息技術是數字化轉型與智(zhì)能化升級的引擎和助力。新一代信息技術高速發展並具有(yǒu)強大的滲透能力,將原本的 “數字孤島”連接起來,擴展了(le)控製生產資(zī)源和生產(chǎn)流程(chéng)的(de)空間,也為人 – 機 – 物 – 法 – 環的交互、協同與共(gòng)融(róng)提供(gòng)了手段。區(qū)塊鏈技術是離散製造係統中各智能體可靠、可信、安全、高效的聯結途徑,具有去中心化、自治化、透明不可篡改、可追溯性等特點。
5G 技術具有(yǒu)高帶寬、低(dī)時延、高可靠性、大(dà)規模節(jiē)點等(děng)優勢,結合網絡切片、邊緣計(jì)算等關(guān)鍵技術,為製造車(chē)間(jiān)關鍵要素感知數據的互聯互通(tōng)以及準確分析預測提供了重要保障,促進了(le)智能車(chē)間調度技術的發(fā)展(見圖 3)。依托 5G 技(jì)術,設(shè)計雲(yún) – 邊 – 端協同的感知體係,實現智能車間多源異(yì)構數據的(de)互聯互通;基於感知數據(jù),利用 AI 技術實現(xiàn)不確定異常事(shì)件的準確預測,將(jiāng)不確定異常事件轉(zhuǎn)化(huà)為可預測、可規避的確定(dìng)事件;根據預測結果及時調整(zhěng)調度模型,變被動響應為(wéi)主動調控,降低(dī)異常事件對生產過程的影響,確保生產計劃高效穩定地執行。
圖 3 基於 5G 的製造車間(jiān)調度技術
(三)新一代人(rén)工智能技術(shù)
新一(yī)代 AI 技術是數(shù)字化轉型與智(zhì)能化升級的(de) “頂(dǐng)層建築”。AI 技術的快速發展推動社會經濟從 “數字經(jīng)濟(jì)”走向“智能經濟”,社會形態和生產模式也將(jiāng)發生巨大變革。例如,大數據技術、深度學習技(jì)術、強(qiáng)化學(xué)習技術、人機協作智能技術、基於網絡的群體智能技術(shù)、跨媒體推理技術等的融入,最終將給離散製造業轉型升級帶(dài)來質的飛躍。基於 AI 技術(shù)的海量數據實時處理與可視化技術,建立製造流程數字孿生模型與機(jī)理混合模型,是實現離散製造過程高效率數字化智能的關鍵。
在 AI 領域,深度學習是機器學習研究中的熱門(mén)方向,近年來發展迅速。相較於傳(chuán)統的故(gù)障診斷(duàn)方法,基於(yú)深度學習的故障診斷可以自動提取(qǔ)特征而不需要複雜的信號處理過程;基於深度學習方(fāng)法可以高效地完成(chéng)表(biǎo)麵缺陷(xiàn)特征提取與定(dìng)位。多標識的領域自適應網絡故障診(zhěn)斷技術,可以節省特征工程的(de)時間,提高故障診斷的泛化程度(dù);半監督(dū)式卷積神經(jīng)網絡的表麵缺陷檢(jiǎn)測技術(shù)節省了(le)數據標記成本,在(zài)有限數據條件下實現了表麵(miàn)缺陷檢(jiǎn)測(見圖 4)。
圖 4 基於深度學習(xí)的智能診(zhěn)斷技術
五、離散製造行業(yè)數字化轉型與智能化升級的典型案例分析及(jí)技術路徑(jìng)
目前,中國製造(zào)業(yè)已(yǐ)步入平穩發展階段。我國離散製造行業普遍處於工業 2.0 的後期階段,智能製造水平(píng)相對薄弱,製造業亟待轉型(xíng)升級(jí)。離散製造行業數字化轉型與智能化升級應是全方位的,數字與智能技術的深化應用將在商業模式、服務模式、研發模(mó)式、運營(yíng)模式、製造(zào)模式、決(jué)策模式 6 個方麵推進轉型升級(見(jiàn)圖 5)。離散製造行業處(chù)於應用不同轉型升級模式(shì)進行嚐試的階段,大部分(fèn)處(chù)於轉型升級的前期階段,以製造(zào)模(mó)式轉型升級(jí)為主;部分企業嚐試進行運營模式和決策模式的轉型升級;商業模式、研發模式、服務模式的轉型升級對(duì)企業要求較高,僅有少部分企業在進(jìn)行探索應用。以離散製造行業中的 4 個典型企業為例,分(fèn)析其數字(zì)化轉型與智能化升(shēng)級技術路徑。
圖 5 離散製造行業轉型升級不同階段的轉型升級(jí)模式
(一)研發模式轉型升級
海(hǎi)爾集團公司積極實施數字化轉型,致力成(chéng)為互聯網時代智慧家(jiā)庭的引領者;已從(cóng)傳統製造家電企業轉型為麵向全社會孵化創客的平台,為中小企業提供智能製造、個性(xìng)化定製的解決方案。海爾集團公司的數字化轉型與智能化升級主要經曆了 3 個階段(見表 1)。
①定製化與信息化升級階段,通過大電(diàn)商平台的規劃,實現(xiàn)了企業(yè)對企業、企業對消費者、跨境電商等全電商(shāng)業務的融合,打通用戶的前端獲取、購買、配送、接收的全流程交互體驗,為用戶提供了家(jiā)電產品以外的增值服務。
②自動化、網絡化建設階段(duàn),海爾互聯工廠實現(xiàn)了精密裝(zhuāng)配機(jī)器人集群,引入企(qǐ)業資源(yuán)規劃係(xì)統(ERP)、製造(zào)執行(háng)係統(MES)、倉庫(kù)管理係統(WMS)等,實現產品與設備、產品與模塊、產品與人員之間的多重互聯,顛覆了傳統的串(chuàn)聯式作業(yè)模式,實(shí)現並聯式生產。
③全(quán)麵網絡化、數字(zì)化轉型、智能化(huà)探索階段,建立了 COSMOPlat 工業互聯網平台,通過聚合高水平獲獎案例,為行業提供數字化轉型實踐的路徑參考,顯現(xiàn)了工業互聯網領域數字化(huà)轉型創新價值。
整體來(lái)看,海爾集團公司積極(jí)引入先(xiān)進技術,實現了家電製造產線的自動化(huà)及智能化升級轉型,使得產品(pǐn)研(yán)發周期縮短(duǎn)了 30%,人(rén)均產值提高了 30%,產能提升近(jìn) 1 倍(bèi);COSMOPlat 為工業互聯網實際場景應用提供(gòng)了平台支撐,成為離散(sàn)製造業數字化轉型創新的價值基準。
(二)運營模式轉型升級
索(suǒ)菲亞家居股份有(yǒu)限公司(簡稱“索菲亞”)運用統一的製造運(yùn)營管理平台,以生產現場(chǎng)可視化、製造過程透明(míng)化(huà)、跨工廠績效管理標準化實現了企業的數字化轉型。索菲亞的數字化轉型與(yǔ)智能化升(shēng)級主要經曆了 4 個階段(見表 2)。
①信息化管理(lǐ)階段,運用計算機輔助設計(CAD)製圖軟件代替傳(chuán)統手工畫圖(tú),應用條碼係統、生產(chǎn)管理係(xì)統實現了信息化管理。
②信息化與自動化齊頭並進階段(duàn),在采用 ERP 係統的(de)同時,引入柔性生產線(xiàn)以提(tí)高生產效率,成(chéng)立信息與數字化中心以實(shí)現信(xìn)息化係統全麵覆蓋(gài)並全麵推廣柔性生產線。
③數字化轉(zhuǎn)型、智能化(huà)探索階段,實施“X 計劃”,上線 MES、WMS 及供應商管理係統以實現倉儲智能自動化、分揀智能自動化,規劃並建設智能工廠。
④網絡(luò)化、智能化探索階段,“未來工廠”4.0 車間投產(chǎn),以互聯(lián)網(wǎng)為依托並通過運用大數據、AI 等先進(jìn)技術手段,對商品生產、流通、銷售過程進行(háng)升級(jí)改造,進而重塑了業態結構和生態圈。
整(zhěng)體來看,索菲亞通過信息化、自動化、智能化相關技術的應用,實現了生產過程的智能化和生產管理的數字化,完成了製造模式和管理方式的轉(zhuǎn)型升級(jí),使得生產(chǎn)效益提升了 50%,人工成本降低了 30%~50%;綜合(hé)應用基(jī)於(yú)互聯網(wǎng)的大數(shù)據、AI 技術實現了商品生產、流通與銷售過程的升級改造(zào),成為離散製造業數字化轉型與智能化升級的典型案例。
(三)商業模式轉(zhuǎn)型升級
青島酷特智能股份有限公司(簡稱“酷特”)是一家服裝智造企業,形成了以大規模定製為核心(xīn)的酷特智能模式,提出了個性化定製模式和(hé)用戶直連(lián)製造(C2M)商業模式,構建(jiàn)了酷特(tè) C2M 產業互聯網生態體係,更(gèng)好滿足了消費者的個(gè)性化需求。酷(kù)特的數字化轉型與智能化升級主要經曆了 4 個階(jiē)段(duàn)(見表 3)。
表 3 青(qīng)島酷特智能股(gǔ)份有限公司數(shù)字化轉(zhuǎn)型與智(zhì)能化升級時間表
①信息化管理與自動化生產階段,選擇了大規模個性化定(dìng)製作為主要的(de)商業模式(shì),運用自動化設備升級生產工廠並推出電子商務係統。
②信息化和自動化齊頭並進階(jiē)段,引入自動化(huà)設(shè)計、MES、WMS 等新技術,初步形成 C2M 的新商業模式。
③數字化轉型、智能化探索階(jiē)段,引入數字化生產計劃係統,著力推(tuī)動數據標準化建設(shè),形成了(le)數(shù)據驅動的大規(guī)模個性化定製新(xīn)模式。
④網絡(luò)化、智能化探索(suǒ)階段,在引入智能物流和自動化倉儲係統後,物流部門的用工量減少了 80%;通(tōng)過運用物聯網(IoT)、“互聯網 +”等技術,形成了互聯網生態體係,初步建成智能工(gōng)廠。
整體來看,酷特實現了 C2M 的(de)新商業模式轉型,建(jiàn)立了人、事、物互聯互通的(de)智能工廠;與傳統模式相比,生(shēng)產效(xiào)率提高了 25%,成本下降了 50%,利潤增長了 20%,成為質量提升和供給側結構性改革的典型實踐。
(四)製造模(mó)式轉型升級
內蒙古伊利實業集團股份有限(xiàn)公司(簡稱“伊利”)是(shì)我國(guó)首批智能製造試點示(shì)範項目中唯一的乳(rǔ)製品企業,發展“智慧乳業”,引領(lǐng)全(quán)行業積極探索信息化、智能化。伊利的數字化轉型與智能化升級主要經曆了(le) 3 個階段(見表 4)。
①自動化建設階段(duàn),在連通平台、站點、在線自動包裝係統、瑞士格物流(liú)庫(kù)房等方麵實施自動化建設,實現了乳製品(pǐn)生產全過程自動(dòng)化。
②數(shù)字化、網絡(luò)化轉型階(jiē)段,搭建(jiàn)智能製造係(xì)統,實時獲取設備狀態和數據,進行(háng)統一的數(shù)據交互,形成了產品生命周期管理係統、政策法規數據庫係統、食品安全風險(xiǎn)評估係統等線上(shàng)平台。
③網絡化、智能化探索階段,投入生產計劃執行(háng)係統、全生命周期質量追(zhuī)溯係統,自主(zhǔ)研發配方管理係統等安全可控的核心軟件,實現了製造裝備升級、信息互聯互通的智能建設(shè),促使生產效率明(míng)顯提升和運營成本顯著降低。
整(zhěng)體來看(kàn),伊利將(jiāng)數字化智能化技術應用到全產業鏈,推進“智(zhì)慧乳業”建設,實現產業數字化、智能化,助力經營業績(jì)穩步提(tí)升;為消費者提供了多元(yuán)化、高品質的(de)產品與服務,也為我國乳業高質量發展探(tàn)索出新的路徑。
六、離(lí)散製造行(háng)業(yè)數字化轉型與智能(néng)化升級的(de)重點(diǎn)任務
(一(yī))突破製造智能關鍵使能技術
智能傳感器與工業互聯網(wǎng)是智能製造(zào)的基礎,重點突破智能傳感器與傳感網絡及智能終端、即插即用技術、實時網絡操作係統技術、機器對機器技術、製造 IoT 技術。大數(shù)據和知識庫是智能製造(zào)的核心,重點(diǎn)突破製造大數據挖掘技術、大數據智(zhì)能分析與管(guǎn)理技術、麵向製造大數據的綜合推理技術。智(zhì)能推理是智能製(zhì)造的靈魂,重點突破智能(néng)建模與(yǔ)仿真技術、全息人機協同係統、複雜對(duì)象智能控製係統技術、數字孿生技(jì)術(shù)。
(二)研發智能製造裝備
重(chóng)點研發的智能製造裝備包括智能機床、智能成形製造裝備、特種智能製造裝備、智能機器人、智能柔性製造產線等。智能(néng)機(jī)床應具有(yǒu)加工狀態實時感知與交互、產品工藝自主決策與優化、加工精度持久保持能力等(děng)特性,智能成型(xíng)製造裝備應具有信息獲取、模型預測、決策控製(zhì)功能,特種智能製造裝備(bèi)應具有超高溫、超高壓(yā)等超常(cháng)工作環境適應性以及超(chāo)精密、高能束等(děng)超常工藝適應能(néng)力,智能機器人應能勝任(rèn)焊接、打磨、精細裝配、機加(jiā)工、柔順控製等工作,智能柔性製造生(shēng)產(chǎn)線應具有多製造功能單元、製造島結合協作的高度柔性化和智能化能力。
(三)建設數字化、智能化車間
數字化製造車(chē)間、網絡化製造車間是(shì)智能化車間的初級形態:前者的各種設備要實現數字化管理和(hé)控製,對加(jiā)工數據進行數字化描述、集成、分析和決策(cè),進而對各種設備進行數字化控製;後者(zhě)基於集成的數(shù)據進行智能分析和決策,智能地優化整個製造過程,使資源得到最合理的配(pèi)置和優化。
(四)打造(zào)數字化(huà)、智能化工廠
數字化、智能化工廠是智(zhì)能製造(zào)的典型代(dài)表。在產品設計方麵,通(tōng)過製造工藝與成品性能的三(sān)維模擬與仿真優化,實現計算機輔助(zhù)的(de)精確可靠規劃(huá)設計。在生產製造方麵,利用工業機(jī)器人、數控機(jī)床和其他智能裝備,自動、高效、穩定地完成(chéng)各項生產操作。在運(yùn)營管理方麵(miàn),在工業互聯網的基礎上,通過有效組織和融合製造領域知識,滿足供應管理、生產營銷、質量追溯、售後運維等全價值鏈的增長需求。
(五)提供數字化、智能化服務
相較傳統製造服(fú)務,數字化、智能化服務主要體現在提(tí)高服務的狀態環境感知、服務規劃、決策和控製水平(píng)、服務質量等。在工業技術軟件服務方麵,提供網絡化(huà)智能工業軟(ruǎn)件的集成應用。在工業產品智能服務方麵(miàn),提供重大裝備的智能運維服務。在(zài)生產服務方麵(miàn),提供生產性服務過程的跟蹤、調度(dù)和(hé)優(yōu)化控製等智能服務(wù)。在雲服務方麵,提供全社會製造(zào)與(yǔ)服務能力的集成與共享服(fú)務。在社群化智能製造服務方麵,提供實多企業間的無縫社交與協同生產、智能化產品運維服務。
(六)構建標準體係和安全(quán)體係
標準體係應重點構(gòu)建:技術(shù)標準體係,如雲計算、區塊鏈、信(xìn)息物理係統(CPS)等,以技術的(de)應用(yòng)和操作為重點;產品標準體係,如工業互聯網平台,側重於技術應用和產品服務方麵;過程(chéng)標準體係,如工業化和(hé)信(xìn)息化深度融合、智能製造等,涵蓋範圍廣、類型多,應側重多個維度以分析發展(zhǎn)演進過程;安全標準體(tǐ)係,構建離散(sàn)製造行業信息安全和物理安(ān)全平台,匯(huì)聚安全(quán)數據,積累安全知識和攻防經驗,開展(zhǎn)大數據分析,進行預警、識別(bié)、審計、漏洞管理、防禦、殺毒等。
七、對策建議
(一)加快示(shì)範應用
建議積極支持和引(yǐn)導離散製造行業(yè)數字化(huà)轉型(xíng)、智能化升級和(hé)智能工廠示範;在示範基礎上(shàng),大規模推行製(zhì)造裝(zhuāng)備的數字化轉型、智能化(huà)升級工程及企業的(de)數字化轉型、智能(néng)化升(shēng)級工程,支持形成具有區(qū)域優勢的智能製造生態鏈。圍繞(rào)高端紡織、新型電力裝備、工程機械、家居、家電等重點行業(yè),實(shí)施智能製造示(shì)範項目並篩選典型(xíng)示範企業,樹立標杆企業形象並傳播推廣(guǎng)。
(二)突出“中國製造”
在離散製造行業數字化轉型與智能化(huà)升級過程(chéng)中,應突(tū)出核心技術、關鍵裝備、工業軟件的“中國製造”,警惕和防止高端裝(zhuāng)備(bèi)、核心技術“空心化”現象。在核心(xīn)技術、關(guān)鍵裝備、工(gōng)業軟件方麵推行“產學研用”一體化(huà)協同創新模式,著(zhe)力解(jiě)決(jué)離散製造行業數字化轉型與智能化升級過程中的技術難題。
(三)培育高新技術(shù)人才
離散製造行業的轉型升級需(xū)要在戰略、思想、技術、執行等方麵加強人才儲備。建議完善(shàn)職業教育與專業(yè)人才培養模(mó)式(shì),注重可持續發展(zhǎn),培養離散製造業(yè)智能化工廠方(fāng)向的專業技術與人才隊伍。推進智能製造人才隊伍建設,培養智能製造人(rén)才:一是(shì)智能製造高技術人才,培養掌握(wò)製(zhì)造技術,熟悉數字(zì)化、網絡化、智能化技術,精通智能製造技術,善於解(jiě)決工程實(shí)際問題的智能(néng)製造高技(jì)術(shù)人才;二是智能製造高技能人才,培養知(zhī)識先進(jìn)、技術精湛、能工巧匠型的智能製造高技能(néng)人才;三是高水平的智能製造管理人才,尤其是企業家群體。
(四)製定相應法律法規
探索通過立法引領產業發展,不斷完善財稅、金(jīn)融、知識產權、人(rén)才培養等配套的政策法(fǎ)規體(tǐ)係,促進製造業(yè)的長期(qī)穩定發展。建立數字(zì)資產知識產權保護機製,引入數字資產許可製度,構建透明(míng)的數字資產使用環境(jìng);加大政府財政資金支持力度,實(shí)施必要的稅收激勵政(zhèng)策,采取多元化金融支持方式(shì);利用信息技術(shù)對數(shù)字資產進行加密、標記、追溯和監控,加(jiā)強對違規行為(wéi)的法律(lǜ)約束。
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