智能制造的本质、发展趋势和影响
国际金融危机爆发以来,各国纷纷加大科技创新投入,在全球范围内引发了以绿色、低碳、智能为特征的新一轮技术创新浪潮。在新科技革命和产业变革背景下,智能制造必将对全球制造业的发展和转型升级产生深远影响。
智能制造的本质。智能制造(Intelligent Manufacturing, IM)是以新一代信息技术为基础,配合新能源、新材料、新工艺,贯穿设计、生产、管理、服务等制造活动各个环节,具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称。虚拟网络和实体生产的相互渗透是智能制造的本质,一方面,信息网络将彻底改变制造业的生产组织方式,大大提高制造效率;另一方面,生产制造将作为互联网的延伸和重要结点,扩大网络经济的范围和效应。以网络互连为支撑,以智能工厂为载体,构成了制造业的最新形态,即智能制造。这种模式可以有效缩短产品研制周期、降低运营成本、提高生产效率、提升产品质量、降低资源能源消耗。从软硬结合的角度看,智能制造即是一个“虚拟网络+实体物理”的制造系统。美国的“工业互联网”、德国“工业4.0”以及我国的“互联网+”战略都体现出虚拟网络与实体物理深度融合——即智能制造的特征。
智能制造的发展趋势。20世纪80年代末,信息技术尚未对人类生产生活造成巨大影响之时,智能制造的概念就已经在欧美日等发达国家被提出。进入新世纪之后,实现智能制造的技术和成本条件成熟,并且,随着资源环境压力加大、劳动成本上升等制造业制约因素的增强,智能制造市场近年来在全球出现了爆发增长并呈现新的特征。
互联网技术是实现制造业智能化的动力引擎。互联网技术、云计算、大数据、宽带网络等一系列技术构成广义的互联网,只有借助互联网这一动力引擎,才能实现传感器设备的信息感知,通过宽带网络对数据进行精确控制和远程协作,这些都是智能制造的关键基础。基于互联网应用才能打破组织边界,实现制造业与服务业的融合。美国的先进制造业战略以及对下一代机器人的开发便是基于移动互联网技术的发展与应用,谷歌公司进军智能制造业正是依托其背后强大的互联网基因。
智能制造系统将具备自适应能力和人机交互功能。智能制造通过工况在线感知、智能决策和控制、装备自律执行的闭环过程,完成对周围环境的自适应能力。随着人工智能、仿真等技术的发展,智能制造系统将生成自身的操作、故障解决方案,人和系统之间也将建立协同共事、相互“理解”的合作关系,最终实现广泛的人机交互以及系统交互,从而使人从简单重复的劳动中解脱出来,从事更加富有创造性、附加值更高的生产活动。
跨国公司持续加大智能制造投入。一方面,互联网企业开始投资实体经济,充分发挥自身信息技术领域的优势。例如,谷歌公司2013年收购了8家与机器人有关的公司,2014年又陆续收购人工智能公司DeepMind和智能家居公司Nest,智能制造成为谷歌新的业务领域。另一方面,传统制造企业适应环境变化也大力投资智能制造实现改造升级。例如,富士康启动实施了“百万机器人”计划,其2015年规划提出在未来3年内由自动化设备、机器人取代7成左右的人力劳动。