作为促进制造业技术创新及全方位整合的推动力量,自动技术在工业领域中的应用已经成为不可忽视的焦点。尤其近年来,我们可以观察到制造业面临着重要的变革历程,包括由大批量生产向按市场或者客户个性化需求进行小批量定制生产的转型;供应链由分散模式向同步化模式的转变;设计与控制系统由松散耦合向紧密集成(即数字化工厂)的转变;生产地点由本地化转向全球范围内的采购与生产;以及从单纯关注物理资产设备转向全面重视功能性资产设备的转变等等。这些变革都在积极推动供应链集成和柔性制造的发展进程。此外,随着制造工厂对于质量、成本、效率以及安全性的日益提高的要求,企业业务管理系统的整合与集成也在加快步伐。
为了应对制造业技术发展的这一大势所趋,终端用户对于生产线操作运行的优化需求变得尤为紧迫,而装备制造商则需要进一步提升机械制造的效率。从机械装备、生产线以及工厂企业三个层面进行深入剖析,能够满足制造业发展需求的自动化技术主要涵盖了先进控制、智能控制、预测诊断等多个方面;同时,工业以太网、OPCUA、嵌入式系统、FPGA、高可靠性的软件以及软件集成等技术也发挥着举足轻重的作用。这些技术在不同层面上对自动化系统产生着不同程度的影响。
展望未来,传统功能相对固定的控制系统将会被新一代具有高度自治性的控制系统所取代。这种新型控制系统不仅具备灵活的功能特性,能够迅速适应市场对产品需求的变化以及制造工艺的调整,便于扩展,并且还具备故障容错、自我修复、强大的冗余能力以及分布式架构等优势。
总的来说,智能制造和智能制造系统具有广阔的发展前景和巨大的市场潜力,同时也具备极强的带动效应。主要表现在以下几个方面:装备制造业借助智能制造实现转型升级;劳动力成本持续攀升催生出对智能制造的强烈需求;科技进步为智能制造提供了强大动力;提升效率、效益以及质量均离不开智能制造的支持;作业环境的改善更是依赖于智能制造的实施。
智能装备是制造技术、传感与控制技术、计算机与人工智能技术深度融合的产物,是实现高效、高品质、节能环保以及安全可靠生产的高端装备,具备感知、决策、执行等多重功能。它同时集成了信息流、物料流以及能量流。具体而言,制造智能涵盖了感知与测控网络、机器学习与制造知识发现、面向制造的综合推理、图形化建模与仿真、智能全息人机交互的知识体系等多个方面。具体来看,智能制造可细分为智能制造装备、智能制造系统以及智能制造服务三大部分。
其中,智能制造装备包括工况感知与智能识别、性能预测与智能维护、智能规划与智能编程、智能数控与伺服驱动等关键环节;智能制造系统则包括系统建模与自主组织、智能制造执行系统、智能企业管控、智能供应链管理、流程智能控制等核心内容;智能制造服务则涉及服务感知与控制的互联互通、工业产品智能服务、服务过程的智能运控、制造物联网与物流智能服务、制造与服务的集成共享与协同合作等关键领域。
在我们展望未来工业化发展方向时,可以发现智能化带来的影响具有不可估量的深远意义。首先,智能化能有效提升传统制造业的生产水准,并充分满足当今高速发展的高科技行业需求;其次,智能化以其高度智能且遵循伦理规范的特点,赢得了广泛认可。此外,信息化与智能化技术为现代制造服务业提供了坚实的技术支持,进一步推动了机械制造业生产模式向全新方向转变。更为重要的是,智能化还能有效缓解环境和能源问题对机械制造业所产生的制约作用。