一、前言
製造業是國家的經濟基礎,是立國之本、興(xìng)國(guó)之器、強(qiáng)國之基;作為我國實體經濟的主體,是國民(mín)經(jīng)濟體係的重要組成部分。按照產品製造(zào)工藝過程特點,製造業總體上(shàng)可以分為離散型製造、流程型製造、混合(hé)型製造。離散製造包括家電、家居、紡織(zhī)、食品、火箭、飛機、國防裝備、船舶、電子設備、機床、汽車等行業,在我國製造業中(zhōng)占(zhàn)有較大比(bǐ)重,是解(jiě)決就業(yè)等民生問題的重要產業,與居民生活息(xī)息相關。離散製造業中雖有航空、汽車、電子等數字化、智能化水平(píng)領先的行(háng)業,但也有自動化(huà)、數字化水平較低的通用及(jí)專用設備等(děng)行業,麵臨效益偏低(dī)、成本較高的現實挑戰。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(shì)場競爭激烈等製約因素,迫切需要加快轉型(xíng)升級和提質增效,進行數字化轉型與智能化升級。
當前,我國離散製造各行業之(zhī)間(jiān)在行業應用(yòng)基礎、市場需求、關注點等諸多維(wéi)度和層麵存在顯著差異,因(yīn)此離散製造行業的數字化轉型(xíng)與智能(néng)化升級沒有(yǒu)一成不變的路徑,需要結合行業和(hé)企(qǐ)業實際進行具體實施。本文(wén)在研究離散製造行業典型特征的(de)基礎上,分析數字化轉型、智能化升級麵臨的挑戰和共性關鍵(jiàn)技術,結合家電、家居、紡織、食(shí)品 4 個(gè)典型行業轉(zhuǎn)型升級案例,提出數字化(huà)轉型與(yǔ)智能化升級的技術路徑;總結離散型製造企業數字(zì)化轉型與智能化升級的重點任務,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(huà)、數字化水平較低,基礎支撐技術(shù)薄弱,產品附加值低,製造(zào)過程資源、成本和能耗較高,汙染嚴重等問題,發展(zhǎn)智能製造是(shì)推進離散製造行業提(tí)質增效、促進中國製造業由大變強的重要(yào)支撐(chēng)。離散(sàn)製造行(háng)業的產品通常是由多個零件經過(guò)一係列不(bú)連續的工序加工,再經裝配而成的較(jiào)大型係統。離散製造行業的典型特征可概括為以下 9 個方麵。
行業維度(dù)。離散製造行業細分(fèn)門類多,且各個行業的產品及其(qí)市場需求都具有不同特點,如生產批量、製造模式、工藝流程等。各個行業的(de)企業規模不同,企業的數字化、信息化、自動化以及管理運營水平也有明顯差異,相應業(yè)務(wù)需求和未來發展(zhǎn)路徑也不相(xiàng)同。因此,離散製造各行業之間在應用基礎(chǔ)、市(shì)場需求、關注點、知識壁壘、商業模式等方麵存在顯著差異。
產品全生命周期維度。離散製造行業涉及研發設計、生產(chǎn)製造、銷售、運維服務、回收等多個環節,在應用場(chǎng)景、領域知識複雜度、管理方(fāng)式等(děng)方麵都具有很大(dà)的差異性,而各個環節之間既獨立存在又具有很強(qiáng)的關聯性。
工藝流程維度。按定(dìng)單、庫存生產,多品種、小批量或(huò)單件生產,產(chǎn)研並重,混線生產,生產設備不按照產品而按照工藝進行布置。
自動化水平維度(dù)。自動(dòng)化水平主要指單元(yuán)級的自動化水平。離散製造行業的自動化水平較低,需要對每個單件、每道工序的(de)加工質(zhì)量進行檢驗,操作人員的技術水平將(jiāng)在很大程度上決定(dìng)產品(pǐn)的質量和生產效率。
生產計劃管理維(wéi)度。產品的工藝過程經常變更(gèng),需要具有良好的計劃能力和生產係統支撐。
批號管理和跟(gēn)蹤維度。對批號管理和跟(gēn)蹤正在完善過程中。
作業計劃調(diào)度維度。根據優先級、工作(zuò)中心能(néng)力、設備能力等,對工序級和設備級的作業(yè)計劃進行調度。
數據采集維度。以手工上報為主,結合條形碼采集等半(bàn)自動化信(xìn)息采集技術,進行(háng)人員、設備、物料、質量等基本信息的(de)采集。
設備(bèi)管理維度。可以進(jìn)行同一種加工工藝的機床一般有多(duō)台,單台設備故障不會對整個產品線的工藝過程產生嚴重影響。
三(sān)、離散製(zhì)造行業(yè)數字化轉型(xíng)、智能化升(shēng)級麵臨的挑戰
(一)應用基礎薄弱(ruò)
數字化轉型與智能化升級的前提是(shì)強化應(yīng)用基礎。數字化、信息化(huà)發(fā)展的不平衡和不充分是我國離散製造行業當前(qián)的主(zhǔ)要矛盾(dùn)。第五(wǔ)代移動(dòng)通信技術(5G)等先進信息技術為離散製造行業轉(zhuǎn)型升級提供了技術支撐,但工業(yè)技術發展時間短、基礎弱,高端製造技術發展受製於人(rén)。離散製造行業雖然規模大、門類廣,但自動化水平低、改造成本高且難度大(dà),阻礙了(le)離散製造行業的轉型升級。針對離散製造行業的需求和痛點,強化(huà)智能製造的應用基礎與(yǔ)平台推廣是我國離散製(zhì)造行業轉型升級的挑戰之一。
(二(èr))關鍵技術缺乏
離散製造行業(yè)數字化轉(zhuǎn)型與智能化升級的基礎在於提升關(guān)鍵技術。我國工業的發展相較於發達國家起步晚、時(shí)間(jiān)短、底子薄,自主可控技術整體偏少。目前,數字化轉型與智能化升級所依賴的工業裝備、工(gōng)業軟件等核心技術,在很(hěn)大程度上仍依賴進口。關鍵(jiàn)技術(shù)的發展是企業對行業製(zhì)造工藝的長期積澱與探索,也是外部合作機構深入理解(jiě)企業生(shēng)產與運作方式並開展有效合(hé)作(zuò)的前提。關鍵技術(shù)自(zì)主可控作(zuò)為我(wǒ)國實現離(lí)散製造行業跨越式發展和提(tí)質增效的重要基礎(chǔ),也是麵臨(lín)的重要(yào)挑(tiāo)戰之一。
(三)人才與文化資源短缺
離散製造(zào)行(háng)業的數(shù)字化轉型與智(zhì)能化升級,關鍵在於加強人才培(péi)養。科技創新(xīn)歸(guī)根結底是人才的創新,而人(rén)才短缺(quē)是離(lí)散製造行業(yè)轉型升級過程中不可忽視的短板(bǎn)。數字化轉型與(yǔ)智能化升級又是文化重塑的過(guò)程,敏捷、試錯、反思(sī)、學習、尊重、平等、用戶導向(xiàng)是更適應智能化時(shí)代的新(xīn)文化。“自上而(ér)下”形成共(gòng)識,以人為本、服務於人、激發(fā)全(quán)員主動性,這是(shì)離散製造行業轉型升級的重要保(bǎo)障。需(xū)要加強行業人才與文化(huà)建設,激活人才創(chuàng)新內生動(dòng)力。
(四)數據(jù)匯聚利用困(kùn)難
數字化轉(zhuǎn)型與智能化升級的要素包括眾多數據的匯聚利用,因而結構化(huà)、完整、準確、可靠、實時的數據匯聚利用是轉(zhuǎn)型升級的前提。企業工業設備、傳感器(qì)等協議類型多樣且數字化、智能化(huà)程度較低(dī),致使數(shù)據采集不(bú)完備、不準確;數據安全和數據(jù)所有權等敏感問(wèn)題導致企業不願貿然(rán)使用(yòng)智能(néng)化平台;數(shù)據準確性不高、利用率低和應用場景缺(quē)乏(fá)的問題影響企業(yè)轉型升級(jí)的積(jī)極性,在價值創造方麵收效甚微。因此,確保相關數據匯聚並準確(què)、安全地利用,是推進離散製造(zào)行業轉型升級所麵臨的又一(yī)挑戰。
(五)經濟效益不明顯
數字化(huà)轉型與智能化升級的根本(běn)目標是增加經濟效益。目前,離散製造行業中的(de)部分大企(qǐ)業(yè)在自身業(yè)務發展需要、政策支(zhī)持與引導資金投入的推(tuī)動下率先進行了轉型升級,但中小企業轉型(xíng)升(shēng)級仍麵臨諸多挑戰,如應(yīng)用場景不明晰、轉型成本高(gāo)、收益低、轉型成本難以抵消、市場化商業模式挖掘難等,導致(zhì)轉型升級動(dòng)力不(bú)足。對中小企業而言,進一步(bù)提高轉型升級(jí)效率和效益、挖掘可行的商業模(mó)式、不斷深耕應用場景、打造高性(xìng)能係統和平台,進而(ér)解(jiě)決(jué)效(xiào)益不明顯和應用前景不清(qīng)晰(xī)問題,是離散製(zhì)造行業轉型升級的長期挑戰。
四、離散製造(zào)行業數(shù)字化轉型與智能化升級的(de)共(gòng)性關鍵技術
離散製造行業數字化轉型與(yǔ)智能化升級將深(shēn)度融合先進製造技術、新一代信(xìn)息技術、第一代人(rén)工智能(AI)技術等共性關鍵技術(見圖 1),從而提高(gāo)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(shēng)產的核心基礎,也是離散製造業數字(zì)化轉型、智能化升級技術(shù)體係中最重要環節;新一代信息技術開拓了與物(wù)理世界平行的虛擬(nǐ)世界,為人 – 機 – 物 – 法 – 環的(de)交互、協同與共融提供了技術手段;新一代 AI 技術將推動社會(huì)經濟從“數字經濟(jì)”走向“智能經濟”,催生一係列的新模式、新業態(tài)、新技術。
圖 1 離散製造行業數字化轉型與智能化升級共性(xìng)關鍵技(jì)術
(一(yī))先進製造技術
先(xiān)進製造技術是離散製造行業數字(zì)化轉型與智能化升級的基石和內核,涵(hán)蓋(gài)產品全生命周期各個環節,主要包括智能設(shè)計、智能加工、智能調度、智(zhì)能檢測等技術。離散製造行業中的(de)生(shēng)產設備、裝配車間、物流係統等生產資料數字化的核(hé)心是工業知識及其數字化模型,如製造機理(lǐ)模型、數據驅動模型、設計優化模型、管理調(diào)度模型等。基於 AI 技術的輔助(zhù),先(xiān)進製造技術可以充分滿足離散製造業柔性批(pī)量生產和(hé)產品規模化定製的需(xū)求(qiú),更(gèng)好支持產品和服務的高質量實現(xiàn)。
拓(tuò)撲優化技術依靠堅實的理論基礎(chǔ)並與大規模、高(gāo)效率計算機技術結合,成為智能設計(jì)領域的(de)核心技術之一。拓撲優化旨在給定邊界條件和(hé)各類約(yuē)束(shù)條件的基礎上,獲得最佳的材料分布形式以實(shí)現結構目標性能最優,近年來越來越多地用於解決各類工程(chéng)設計問題(見圖 2)。基於傳統的宏觀結構拓撲優化設計技術可實現工(gōng)程結(jié)構的智能設計,大幅減輕結構重量並提升承載能(néng)力,最大化材料利用率;可考慮結構的多種物理屬性,如結構(gòu)基(jī)頻、強度、熱變形等。基於拓撲優化領(lǐng)域的多尺(chǐ)度設(shè)計技術可實現智能超材料(liào)設計,如通過設計材料微觀結(jié)構(gòu)獲得具有負泊鬆比特性的超材料,通過(guò)考慮材料微(wēi)觀特性對結構熱傳遞的影響設計出具有熱隱身性能的超材(cái)料。相應超材(cái)料具有廣泛的應用(yòng)前景。
圖 2 基(jī)於拓(tuò)撲優化技術的智能(néng)設計(jì)應用(yòng)
(二)新一(yī)代信息技術
5G、邊緣計算、區塊(kuài)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(dài)信息技術高速發展並具有強大的滲(shèn)透能力,將原本的 “數字孤島(dǎo)”連接起來,擴展了(le)控製生產(chǎn)資源和生產流程的空間,也為人 – 機 – 物 – 法 – 環的交互(hù)、協同與共融提供了手段。區塊鏈(liàn)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(zì)治化、透明不可篡改、可追(zhuī)溯性(xìng)等(děng)特點。
5G 技術具有高帶寬、低時延、高可靠性、大規(guī)模節點等優勢,結合網絡切片、邊緣(yuán)計算等關鍵技術,為製造車間關(guān)鍵要(yào)素感(gǎn)知數(shù)據的互聯互通(tōng)以及準確分析預測(cè)提供(gòng)了重要保障,促進了智能車間調度技術的發展(見圖 3)。依托 5G 技術(shù),設計雲 – 邊 – 端協同的感知體係(xì),實現智能車間多源異構數據的互(hù)聯互通;基(jī)於感(gǎn)知數據,利用 AI 技術實現不確定異常事件的準確預測(cè),將(jiāng)不確(què)定異常事件轉(zhuǎn)化為可預測、可規避(bì)的確定事件;根據預測結(jié)果(guǒ)及時調整調(diào)度模型,變被動響應為主(zhǔ)動調控(kòng),降低異常事件對生產過程的影(yǐng)響,確保生產計劃高效穩定地(dì)執行。
圖 3 基於 5G 的製造車間調度技術
(三)新一代人工智能技術
新(xīn)一代 AI 技術是數字化轉型與智能(néng)化升級的 “頂層建築”。AI 技術的快速發展推動社會經濟從 “數(shù)字經濟”走(zǒu)向“智(zhì)能經(jīng)濟”,社會形(xíng)態和生產模式也將發生巨大變革。例如,大數據技術、深度學習技術、強化學習技術、人機協作智能技術、基於網絡的群體智能技術、跨媒體推理技術等的融入,最終將給離散(sàn)製(zhì)造(zào)業轉型升級帶來(lái)質的飛躍。基於 AI 技術的海量數據實時處理與可視化(huà)技術,建立製造流程數字孿生模型與機理混合模型,是實現離散製(zhì)造過程高效率數字化智能的關鍵。
在(zài) AI 領域,深度學習是機器學習研究中的熱門方向,近年來發展迅速。相較於傳統的故障診斷方法,基於(yú)深度學習的故障(zhàng)診斷可以自動提取特征而不需要(yào)複(fù)雜的信號處理過程;基於深度學習(xí)方法可以高效地完成表麵缺陷特征提取與定位。多標識(shí)的(de)領域自適應網絡故障診斷技術,可以節省特征工程的時間,提高(gāo)故障診斷的泛化程度;半監督式卷積神經網絡的表麵缺陷檢測技術節省了數據標(biāo)記成本,在(zài)有限數據條件下實現了表麵缺陷檢(jiǎn)測(cè)(見圖 4)。
圖 4 基於深度學習的智能診斷技術
五、離散製造行業數字化轉型與智能化升級的典(diǎn)型案例分析及(jí)技術路徑
目前,中國製造業已步入平穩發展階段。我國離散(sàn)製造行業普遍處(chù)於(yú)工業 2.0 的後期階段,智(zhì)能製造水平相對薄弱,製造(zào)業亟待轉(zhuǎn)型升級。離散製造(zào)行業數字化轉型與智(zhì)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(mó)式、服務模式、研發模式、運營模式、製造模式、決(jué)策模式 6 個方麵推進(jìn)轉型升級(見圖 5)。離散製造行業處於應用不(bú)同轉型升級模式進行嚐試的(de)階段,大(dà)部分處於轉型升級的前期階段,以製(zhì)造模式轉(zhuǎn)型升級為主;部分企業嚐試進行(háng)運(yùn)營模式和決策模式的轉(zhuǎn)型升級;商業模式、研發模式、服務模式的轉型升級對企業要求較高(gāo),僅有(yǒu)少部分企業(yè)在進行探索應用。以離散製造行業中的 4 個典型企業為例,分(fèn)析其數字化轉型與智能化(huà)升級技術路徑。
圖 5 離散製造(zào)行業轉型升級不同階段的轉(zhuǎn)型升級模式
(一)研發模式轉(zhuǎn)型升級
海爾集團公(gōng)司積極實施數字化轉型,致力成為互聯網時代智(zhì)慧家庭的(de)引領者(zhě);已從(cóng)傳統製造家電企業轉型為麵向全社會(huì)孵(fū)化創(chuàng)客的平台,為中小企業提供智能製造、個性化(huà)定製(zhì)的解決方案。海爾集團公司的數(shù)字化轉型與智能化(huà)升級主要經曆了 3 個階段(duàn)(見表(biǎo) 1)。
①定製化與信息化(huà)升級(jí)階段,通過大電商平台的規劃,實現了企業對企(qǐ)業、企業(yè)對消費者、跨境電商等全電商業(yè)務的(de)融合,打通用戶的前(qián)端獲取、購(gòu)買、配送、接收的全流程交(jiāo)互體驗,為用戶提供了家電產品以(yǐ)外的增值服務。
②自動化、網絡化建設階段,海爾互聯工廠實現了精密裝配機器人集群,引入企業資源規劃係統(ERP)、製造執行係統(MES)、倉庫管(guǎn)理係統(WMS)等,實(shí)現產品與設備、產品與模塊(kuài)、產品與人員之間(jiān)的多重互聯,顛覆了傳統的串聯式作業模式(shì),實現並聯式生產。
③全麵網絡化、數字化轉(zhuǎn)型、智(zhì)能化探索階段,建立了 COSMOPlat 工(gōng)業互聯網(wǎng)平台(tái),通過聚合高水平獲獎案例,為行業提供數字化轉(zhuǎn)型實踐的路徑參考,顯現了工業互聯網(wǎng)領域數字化轉型創新價值。
整體來看,海爾集(jí)團(tuán)公司積極(jí)引入先進技術,實現了家電製造產(chǎn)線的自動化及智能(néng)化升級轉型,使得產品研發周期縮短了 30%,人均產值提高了 30%,產能提升近 1 倍;COSMOPlat 為工業互聯網實際場景應用提(tí)供了平台支撐,成為(wéi)離散製造業數字(zì)化轉型創新的價值基準。
(二)運營模式轉型升級
索菲亞家居股份有(yǒu)限公司(簡(jiǎn)稱“索菲亞”)運用統一的製造(zào)運營管理平台(tái),以生產現場可視(shì)化、製(zhì)造過程透明化、跨工廠績效管理(lǐ)標準化(huà)實現了企業的數字化轉型(xíng)。索菲亞的數字化轉型與智能化(huà)升(shēng)級主要經曆了(le) 4 個階段(duàn)(見表(biǎo) 2)。
①信息化管理階段,運用計算機輔助設(shè)計(CAD)製(zhì)圖軟件代替傳統手工畫圖(tú),應用條碼係統、生產管理係統實現了信息化管理。
②信息化與自動化齊頭並(bìng)進(jìn)階段,在采用 ERP 係統的同時,引入(rù)柔性生(shēng)產線以提高生產效率,成立信(xìn)息與數字化中心以實現信息化係統全麵覆(fù)蓋並全麵推廣柔性生產線。
③數字化轉(zhuǎn)型、智能化探索階段,實施(shī)“X 計劃”,上線 MES、WMS 及供應商(shāng)管理係統(tǒng)以實現(xiàn)倉儲智能自(zì)動化、分揀智能自動化,規劃並建設智能工廠。
④網絡化(huà)、智能化探索(suǒ)階(jiē)段,“未來工廠”4.0 車間投產,以互聯網為依托並通過運用大(dà)數據、AI 等先進(jìn)技術手段(duàn),對(duì)商品生產、流通、銷售過程進行升級改造,進而重(chóng)塑了業態結構(gòu)和生態圈。
整體(tǐ)來看,索菲亞通過信息化(huà)、自動化(huà)、智能化相(xiàng)關技術(shù)的應用,實現了生產過程的(de)智能化和生產管理的(de)數字化,完成了製造模式(shì)和管理方式的轉型升級,使得生產效益(yì)提升了 50%,人工成本降低(dī)了 30%~50%;綜合應用(yòng)基於互聯網的(de)大數據、AI 技術實(shí)現了(le)商品(pǐn)生產、流通與銷售過程(chéng)的升級改造,成為離散製造業數字(zì)化轉型與(yǔ)智(zhì)能化升級的典型(xíng)案例。
(三)商業模式轉型升級
青島酷特(tè)智能股份有限公司(簡稱“酷特”)是(shì)一家服裝智造企業,形成(chéng)了以大規模定製為核心的酷特智能模式,提出了個性(xìng)化定製模式和(hé)用戶直連製造(C2M)商業模式,構建了酷特 C2M 產業互聯網生態體係,更好滿足(zú)了消費者的個性化需求。酷特的數字化轉型與智能化升(shēng)級主要經曆了 4 個階段(見表 3)。
表(biǎo) 3 青島(dǎo)酷特智能股份有限公司數字化轉型與智能化升級時間表
①信息化管理與自動化(huà)生產階段(duàn),選擇了大規模個性化定製作為主要的商業模式,運用自(zì)動化設備升級生產工廠並推出電子(zǐ)商務係統。
②信息化和自動化齊頭並進階段,引入自動化設計、MES、WMS 等新技術,初步形成 C2M 的新(xīn)商業模式。
③數字化轉型、智能化探索階段,引入數字化生產(chǎn)計劃係統,著(zhe)力(lì)推動數據標準(zhǔn)化建設,形成了數據驅動的大規模個(gè)性化定製新模式(shì)。
④網絡化、智能化探索階段,在引入智能物流和自動化倉儲(chǔ)係統後,物流部門的(de)用工量減少了 80%;通過運(yùn)用物聯網(IoT)、“互聯網 +”等技術,形成了互聯網(wǎng)生態體係,初步建成智(zhì)能工廠。
整體來看,酷特實現了 C2M 的新商業模式轉型(xíng),建立了人、事、物互聯(lián)互通的(de)智(zhì)能工廠;與傳統模式相比,生產(chǎn)效率提高了 25%,成本下降了 50%,利潤增長了 20%,成為質量提升和供給(gěi)側結構性改革的典型實(shí)踐。
(四)製造(zào)模式轉型升級(jí)
內蒙(méng)古伊利實業集團股(gǔ)份有限公司(簡稱“伊利(lì)”)是我國首(shǒu)批智能製造試點示範項目中唯一的乳(rǔ)製品企業,發展“智慧乳業”,引領全行業積極探索信息(xī)化、智(zhì)能(néng)化。伊利的數字化轉型(xíng)與智能化升級主要經曆了 3 個階(jiē)段(見表 4)。
①自動化建設階段,在連通平台、站點、在線自動包裝係統、瑞士(shì)格(gé)物流庫房等(děng)方麵實施自動化建設,實現(xiàn)了乳製品生產全過(guò)程自(zì)動化(huà)。
②數字(zì)化、網絡化轉型階段,搭建智(zhì)能製造係統,實時獲取設備狀態和數據,進行統一的數據交互,形成(chéng)了產品生命周期管理係統、政策法規數(shù)據庫係統、食品安(ān)全風險評估係統等線上平台。
③網絡化、智能化探索階段,投入生產計劃執行係統、全生命周期質量追溯(sù)係統,自主研發配方(fāng)管理係統等安全可控的(de)核心軟件,實現了製造裝(zhuāng)備升級(jí)、信息互聯互通的智能建(jiàn)設(shè),促使生產效率明顯提升(shēng)和運營成本顯著降低。
整體來(lái)看,伊利將數字化智能化技術應用到全產業鏈(liàn),推進“智慧(huì)乳業”建設,實現產業數字化、智能(néng)化,助力經營業績穩步(bù)提升;為消費者提供了多元化(huà)、高品質的產(chǎn)品與服務(wù),也為我國乳業高質量發展探索出新的路徑。
六、離散製造行(háng)業(yè)數字化轉型(xíng)與智能化升(shēng)級的(de)重點任務
(一)突破製造智能關鍵使能技術
智能傳感器與工業互聯(lián)網是智能製造的基礎,重(chóng)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(shù)。大數據和知識庫是智能製造的核心,重點突破製(zhì)造大(dà)數據挖掘技術、大(dà)數據智能(néng)分析與管(guǎn)理技術、麵向製造大數據的綜合推理(lǐ)技術(shù)。智能推理是智(zhì)能製造的靈魂,重點突破智能建模與仿真技(jì)術、全息人機協同係統、複(fù)雜對象智能(néng)控製係統技術(shù)、數字孿(luán)生技術。
(二)研發智能製(zhì)造裝備
重(chóng)點研發的智能製(zhì)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(qì)人、智能(néng)柔性(xìng)製造產線(xiàn)等(děng)。智能機床應具有加工(gōng)狀態實時感知與交互、產品(pǐn)工(gōng)藝(yì)自主決策與優化、加(jiā)工精度(dù)持久保持能力等特性,智能成(chéng)型製造裝備應具有信息獲取、模型預測、決策(cè)控製功能,特種智能製(zhì)造裝備應具有超高溫、超高壓等超(chāo)常工作環境適應性以及超精密(mì)、高能束等超(chāo)常工藝適應能力,智能機器人應能勝任焊接、打(dǎ)磨、精細裝配、機加工、柔順控製等(děng)工(gōng)作,智(zhì)能柔性製造生產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(zhì)能化車間
數字化製造車間、網絡化製造車間是智能化車間的初級形(xíng)態:前者的各種設備要實現數字化管理和控製,對加工數據(jù)進行數字化描述、集成(chéng)、分析和決策,進而對各種設備進(jìn)行數字化控製;後(hòu)者(zhě)基(jī)於集成的數據進(jìn)行智能分析和決策,智(zhì)能地優化整個(gè)製造過程,使資源得到(dào)最合理的配置和優化。
(四)打造數字化、智能化工廠
數(shù)字化、智能化工廠是智能製造的典型代表(biǎo)。在產品(pǐn)設計方麵,通過(guò)製造工藝與成品性(xìng)能的三維模擬與(yǔ)仿真(zhēn)優化,實現計算機輔助的精確可靠規劃設計。在生(shēng)產製造方麵,利(lì)用工業機器人、數控機床和其他智能裝備,自動、高效、穩定地完成各(gè)項生產操作。在運營(yíng)管理方麵,在工業互聯網的基礎上,通過有效組織和融合製(zhì)造(zào)領域知識,滿足供(gòng)應管理、生產營銷(xiāo)、質(zhì)量追溯、售(shòu)後運維等全價值鏈的增長需求。
(五)提供數字(zì)化、智能化服務
相較傳統製造服務,數字化、智能化服務主要體現在提高服務的(de)狀態環境感知、服務規劃、決(jué)策和控製水平、服務質量等。在工業技術軟件服務方(fāng)麵(miàn),提供網絡化智(zhì)能工業軟件的集成應(yīng)用。在工業產品智能服務方麵,提供重大裝備的智能運維服務。在生產服務方麵,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。在雲(yún)服務方麵,提(tí)供全社會製造與服務能力的集成與共享服務。在社群化智能製造服(fú)務方麵,提供實多企業間的無縫社(shè)交與協同生產、智能(néng)化產(chǎn)品運維服務。
(六)構建標準體係(xì)和(hé)安全體係
標(biāo)準體係應重點(diǎn)構建:技術(shù)標準體係,如雲計(jì)算、區塊鏈、信息物理係統(CPS)等,以技術的應用和操作為(wéi)重點;產品標準體係,如工業互(hù)聯網平台,側重於技術應用和產(chǎn)品服(fú)務方麵;過程標準體係,如工業化和信息化深度融合、智能製造等,涵蓋範圍廣、類型多,應(yīng)側重多個維度以(yǐ)分析發展演(yǎn)進過程;安全標準體係,構建離(lí)散製造行業信息安全和物(wù)理(lǐ)安全平台,匯聚(jù)安全數據,積累安全知識和攻防經驗,開展大數據分析,進行預警(jǐng)、識別、審計、漏洞管理、防禦、殺毒(dú)等。
七、對策建議
(一)加快(kuài)示(shì)範應用
建(jiàn)議積極支持和引導離散製造行業數字化轉型、智能化升級和智能(néng)工廠示範(fàn);在(zài)示範基礎上,大規模推行製造裝備的數(shù)字化轉型、智能化升(shēng)級工(gōng)程及企業的數字化轉型(xíng)、智(zhì)能化升級工程,支持形成(chéng)具有區域優勢的智能製造生態鏈。圍繞(rào)高端紡織、新(xīn)型(xíng)電力裝備、工程機(jī)械、家(jiā)居、家電等重點行業(yè),實施智(zhì)能製造示範項目並篩選典型示範(fàn)企業,樹立標杆企業形象並傳播推廣。
(二)突出“中國製造(zào)”
在離散製造行(háng)業數字化轉型與智(zhì)能化升級過程中,應突出核(hé)心技術、關鍵裝備、工業(yè)軟件的“中國製造”,警惕和防止高端裝備、核心技術“空心化”現象(xiàng)。在核心技術、關鍵裝備、工(gōng)業軟件方麵推行“產學研(yán)用”一體化(huà)協同創新模式,著力解決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(sān))培育高(gāo)新技術人才
離散製造行業的轉(zhuǎn)型升級需(xū)要在戰略、思想、技(jì)術、執行等方麵加強人才儲備(bèi)。建議完(wán)善職業教育與專業(yè)人才培養模式,注重可持(chí)續發展,培養(yǎng)離散(sàn)製造業智能化工廠方向的專業技術與人才隊伍。推進(jìn)智能(néng)製造人才隊(duì)伍建設,培養智能製造人才:一是智(zhì)能製造高技術人才,培(péi)養掌握製造技術,熟悉數字化、網(wǎng)絡化、智能化技術,精(jīng)通(tōng)智能製造技術,善於解決工(gōng)程實際問(wèn)題的智能(néng)製造高技術人(rén)才;二是智能製造高技能人才,培養知識先進、技術精湛、能工巧匠型的智能製造(zào)高(gāo)技能人才;三是高水(shuǐ)平的智(zhì)能製造(zào)管(guǎn)理人才,尤(yóu)其是企業家群(qún)體。
(四)製定(dìng)相應法(fǎ)律法(fǎ)規
探索通過立法引領產業發展,不(bú)斷完善財稅、金融、知識產(chǎn)權、人才培養等配套(tào)的政策(cè)法規體係,促進製造業的長期穩定發展。建立數(shù)字資產知識產權(quán)保護機製,引入數(shù)字(zì)資產(chǎn)許可製度,構建透明的數字(zì)資產使用環(huán)境;加大政府財政資金支持力度,實施必要的稅收激勵(lì)政策,采取多元化金融支持方式(shì);利用信息技術對數字資產進行加密、標(biāo)記、追溯和(hé)監控,加強對違規行為的法律約束。
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