什么是智能制造技術

　　智能制造技術利用計算機模擬制造業領域的專家的分析、判斷、推理、構思和決策等智能活動，并將這些智能活動和智能機器融合起來，貫穿應用與整個制造企業的子系統（經營決策、采購、產品設計、生產計劃、制造裝配、質量保證和市場銷售等），以實現整個制造企業經營運作的高度柔性化和高度集成化，從而取代或延伸制造環境領域的專家的部分腦力勞動，并對制造業領域專家的智能信息進行收集、存儲、完善、共享、繼承和發展，是一種極大提高生產效率的先進制造技術。

　　智能制造技術的難點

　　一、如何保證信息系統（虛擬世界）對于現場生產運營系統（現實世界）信息獲取的實時性、準確性、全面性。

　　目前，對生產現場的數據采集主要有兩種方式，自動化數據采集以及人工數據采集。自動化數據采集往往依托于通訊條件比較好的生產設備以及各種傳感器的應用。人工數據采集大多是作為自動化數據采集的補充方式或替代方式，適用于自動化采集實現難度較大或經濟成本較高的現場。而目前，生產現場的情況大多比較復雜，人工采集的方式應用較為廣泛，這就造成了信息獲取實時性、準確性的降低。此外，出于成本考慮，對現場數據的采集也難以做到十分全面。

　　在數據采集方面，西門子工廠無疑是實現效果非常理想的。遍布生產線各個關鍵節點的傳感器以及具有通訊能力的控制器對現場的生產情況進行高速采集，這些數據都實時上傳到信息系統中，實現現實世界到虛擬世界的精準實時全面的映射。但由于現場設備條件的限制，西門子工廠在數據采集方面的成功難以在其他工廠進行復制。

　　比如，在三菱電機工廠，由于生產設備的通訊能力較差，為獲取生產情況信息，在各機臺處放置數據采集終端，采用人工方式進行數據錄入，這種數據采集方式的準確性及實時性受操作人員的素質及責任心影響較大，難以與自動化數據采集相比。

　　二、如何將來自生產現場的海量數據轉化為有效的生產運營改進優化建議

　　面對從生產現場采集來的海量數據，無論是信息系統提供商或是工廠的生產運維人員都難以對其價值進行充分的挖掘，無法真正實現從數據到信息，從信息到可執行的優化建議的飛躍。究其原因，主要是由于缺乏相關數學模型，包括設備建模以及生產運營業務的建模。

　　上述模型的建立不僅需要對設備及業務有深刻的理解，同時還要有較強的數理能力及抽象能力，這些要求無疑都是目前短時間內無法解決的難點。目前西門子工廠與真正的智能制造的差距大概也在于此。這一環節的缺失，導致了無法在生產運營活動中形成閉環，進而有效改進方方面面的生產活動。

　　機器人與智能制造技術

　　我們國家的制造業經歷了四個階段，從最早的起步階段和成長階段到崛起階段。現在是非常關鍵的階段，轉型階段。那么這個階段，我覺得挑戰性更加大。面臨的問題更加的多。我們經歷了從無到有，從小到大，但是如何解決從大到強，這個使命非常艱巨的，并且花的時間也會比較漫長，需要心態更加平和一點。

　　我國制造業發展參差不齊，同一時期表現為規模化、數字化，智能化并行，有些企業的產業的水平比較高一點，可能已經達到了一些數字化和智能化。但是有些企業還處再一個水平比較低端，人工作業的階段。在這個過程中我們怎么樣能夠創新驅動發展，我覺得一方面要解決好產品創新的問題。因為產品創新是引領，制造，包括機器人技術是一個保障。所以產品創新應該是一個行業的龍頭，一個產品可以帶動一個行業，產品模式創新也是很重要的。但我們國家整個創新能力和關鍵技術跟發達國家有較大差距。但我們國家在這個方面高度重視，國務院發布了中國制造2025計劃，把中國制造提到國家戰略高度，所以制造業轉型升級和制造強國是我國將來實現必然的選擇。中國制造2025核心是以智能制造為主攻方向。所謂工業智能化，會更加漫長一點，像智能化更加跟傳感技術、信息技術、人工智能技術、大數據技術密切相關的，所以智能化技術面臨的挑戰更多一點，每個企業特點不一樣，不是一定要實現智能化。我覺得實現什么化不重要，最重要把產品質量高上去，效率搞上去，怎么贏得市場。在市場上站穩腳跟，這是更重要的，但是有些企業行業的變化特點，周期變化非常快，必須要驅動。通過現在的信息化手段，能夠裝備的性能有適應能力，同時使它工藝知識不斷的積累，制造業很重要一個特點就是要長期的積累，工藝知識的積累很重要。而不是說買了幾個機器人回來買了幾個裝備就是智能化了。

　　智能制造的發展應該是有積累的，我覺得智能制造最早應該得益于數字化，這是一個基礎，離開數字化談智能化是空話。隨著這個互聯網的出現，資源可以動態的存儲，這里面慢慢的通過一些方法，就能夠實現智能化。智能化體現，它的過程可能在產品設計里面更加重要。我們譚建榮院士談了產品里面的智能化。因為設計是靈魂，設計帶動我們的發展。這個里面有智能設計和制造過程，制造過程就是對狀態進行感知，分析、決策，最后到執行。所以講智能制造也不是一蹴而就的，也是分這樣幾個階段，從最早到互聯網資源共享，到人工智能和手段的出現，慢慢走向智能化，所以智能制造是一個長遠的堅持不懈的追求目標。而不是僅是一個概念的階段。

　　但是智能制造有幾個核心特征，我覺得最主要的就是通過數字化、智能化手段可以把客戶的需求，到產品的開發，產品的生產，產品的服務可以串成一個整線，這是最主要的，另外一個很重要的第二條線，就是在內部一條線，在設計、生產、物流到營銷兩條線，所以智能制造要實現這兩個線的集成，一個是客戶到產品服務的這個線貫穿，第二個在這個過程中，從設計到生產，到物流，整個過程是一個很大的范疇，我們每位老師，每個企業只能做其中一部分。這是我個人對智能制造的一個特征的理解。

　　我認為有兩條主線一個就是客戶需求到產品服務，一個定單設計開始，圍繞這個設計，怎么樣組織生產，怎么樣組織物流，怎么樣組織營銷，這兩條主線做得比較好的話確實能夠帶動技術的進步。提高企業競爭力，為企業帶來實在的實惠，幫助轉型升級。這里面最為核心是產品的智能化更加核心，大家知道智能的產品，帶來了很大的一個變化，就是最近提到了深圳大疆做無人機，幾年前我看幾個小伙子搗鼓，能夠到現在六七十個億，我們國家很多中低端產品還是在過剩，但是供不應求在一些中高端，所以設計的改變一點，可能帶來一場非常大變化。

　　所以我個人認為智能制造很重要的特點就是產品的智能化。因為人們對產品的要求不斷的提高，當你這個產品增加一些智能以后，你的競爭力就大大提升。所以在產品創新是很重要的。所以離開了產品創新，單獨談智能制造，這是純粹就是炒概念的，必須要是為了這個產品創新，我智能制造怎么樣創新的過程，使它縮短，使創新更加方便。有的產品創新，就是設備加幾個傳感器，可以把整個過程個性化的定制。還有我加一些傳感器，可能有一些算法，有一定的自主性，可以跟人交互，有些機器跟人之間可以溝通我覺得產品創新表現得非常多。

　　這可能是各個其在市場慢慢摸索，怎么樣找到一個比較正確，有市場的產品創新的道路。那么，當然比較難的是我們高校做得比較多的是裝備的智能化。因為裝備加工過程當中有很多狀態，有大量的積累，所以是比較是長時期的，為什么國外很多企業不大，但是裝備做得好，他們幾十年，數百年就做這個，就像這次任正非他也強調，我多少年來，就做一個事實。所以裝備的智能也是這個問題，把裝備做得很好，中國裝備在高端市場有市場，就是做到極值，每個方面，每個細節到最好。

　　這大量的市場。不是我們今天開完大會把智能裝備搞出來的，絕對不可能的。這里面需要大量的融合，大量的實驗，大量的能夠排除干擾，把這個裝備實驗慢慢做實。裝備的智能化，還是應該來講非常艱苦漫長的道路。現在做得比較多是車間的智能化，得很好了，很多數字化車間，很多企業做得非常好。所謂數字化車間就是每個狀態信息采集，實時知道這個車間按照這個需求，這還是一個工作量的問題。這是車間智能化。但是更大一點就是工廠的智能化，這塊應該也做得到。越大反而好做，越小反而比較難。就是我們加工一個復雜零件，把這一點搞成光滑可能十年都不可以，數字化車間可能兩年就做出來的，這里面有很大的變化，所以制造，有時候很小一個事要花很長時間把它做下來。

　　智能制造核心技術在哪里？

　　智能制造最核心有這幾個技術，一個就是數字制造技術，數字化就是制造要有模型，還有能夠方針，這里面包括了產品的設計、創新設計以及數控技術，還有產品管理，企業協同技術，這里面方方面面的涉及到的問題非常多的。牽扯到很多方面，就是數字化制造的基礎。離開了數字化就根本談不上智能化。

　　第二個技術是傳感，各式各樣的傳感器在企業里面用得越多，信息掌握得多。可能有各式各樣的，有嵌入，有絕對，有相對的，有靜止的，有動的，這種傳感器支持我們獲取信息重要手段。可以靈活配置，變化非常的方便，不像機床傻大笨粗的。機群的技術對智能制造是非常的重要的組成部分。

　　今天這個機器人，從1959年，第一臺誕生以來，機器人在國民服務、制造業方面發揮了極其重要的作用。工業機器人的最大應用在汽車領域，汽車用的機器人最大。現在慢慢擴大老人護理、安全，太空勘探。在各行各業發揮重要的作用，不可替代的作用。但是目前機器人各方面感知能力很差的，只能在結構化的環境中工作，我們人機合作都是簡單的工作，我們講特種機器人很多的交互是遠遠不能滿足我們的要求，今天的機器人的技術，它的功能和實用性與人類的愿望有很大的差距，所以需要我們幾代人拼命的工作，并且有其他學科的進步共同推動機器人的發展，所以大家對機器人的期望值不能太高。先進的機器人和我們期望的機器人應該很大的差距。機器人應該成為新的增長點，達沃斯論壇也談到是一個新的工業革命，麥肯錫到機器人到帶來產值是萬億美元。這是機器人的先進性可以看得出來的。世界各國都在制訂機器人的計劃，歐盟關注機器人制造方面的應用。

　　全球最大的機器人市場在中國，習近平***兩院大會提出把機器人水平上去，占領盡多市場，我們機器人碰到很好的機遇，但是怎么樣把水平搞上去，還是要花很長的時間，通過我們在水平上去，能夠占領市場，但是隨著中國制造2025，機器人迎接來非常好的機遇。隨著機器人的發展歷程，最早是模擬生命體簡單的應用，慢慢的模擬生命體的智能自主決策，現在機器人做得比較多是模擬的智能，模擬整個群體智能。今天的機器人，未來的機器人我可能會將由現在的簡單交互，發展到與環境、人的交互。機器人發展會呈現這樣的變化趨勢。有兩點肯定，無論機器人怎么發展，高可靠，高速、重載，高安全性肯定的。

　　不管什么東西，機器人動力學，機器人傳感，機器人結構，像并聯機構，。未來機器人有特點一個就是本，效率可靠，安全，就是力氣也大，靈活，這是一個特點。第二個特點可能就是人與機器人怎樣共融，機器人和人類共同把一個事情做好，而不是機器人把人替代，人發揮人的優勢，機器人發揮機器人的優勢。共融。我覺得這個機器人一方面方面共融，操作者共融，跟其他人自然交互，能夠適應復雜的環境，將來是機器人和環境共融的發展是未來的趨勢。

　　那么，還有一個很重要的機器人和機器人之間要相互了解。這里看到幾個小飛機在空中能夠搬這個題目，我覺得非常好的。這一方面牽扯到個體的自主，能夠獨立的判斷。同時群體之間，有感知、認知博弈，很重要就是機器和人協同，將來可能在機器人里面，能夠跟人舒服，延伸人體，尤其是老齡一些肢體的放大，能夠精確理解人的，所思即所答。這是未來機器人主要的發展的方向一方面在本體方面繼續追求剛才說的特點。另外在重載方面要支持機器人和人的各方面的融合。我還是非常重要的。

　　在這里呼吁一下，我們國家機器人的發展一定要深深的扎根在技術理論上，離開了技術研究，離開了基本問題的研究，機器人的發展缺乏后續的動力，所以機器人發展的動力一定來源于科學的發展。這個科學的發展把問題解決了，真正機器人的技術進一步發展。我覺得在機器人將來的核心問題可能還是三方面。

　　一個就是機構，有這樣的順應性，另外感知，多模態，對環境理解多認知。還有分布協調控制。這個是支持我們改變機器人發展必不可少的一部分。所以我覺得大家拼命做機器人產業的同時，也要建機器人科學中心，機器人研發的基地。離開了這樣科學中心，那么你后續的發展缺乏動力，你可能會一陣子做完了以后，發現再過幾年繼續徘徊，再過十年還是徘徊。這樣你就可能被別人拉下來，會落后。

　　制造業思考

　　制造技術的發展體現了很多方面的因素。值得一提的是德國弗勞恩霍夫研究所，他每個所關注一個關鍵技術，把這個技術做透，能夠在企業里用，成熟度可以做到7、8、9這樣的水平。這種模式非常好。就是政府長期支持，但只給你三分之一的錢。你可以搞項目，給你三分之一的錢，跟企業合作三分之一。所以我有一點思考，我也做過科技部973項目，但是有些技術為什么走不到市場上去，這里面可能有兩個問題。

　　一個高校老師關注的是文章，企業關注的是成套的徹底的解決方案。所以這個過程當中，差零點零幾，這個技術走不出實驗室。在這樣的思考下，我們最近我們在江蘇也成立了一個無錫研究院，這個目的地是以德國這個研究所為對標。我們很多是跟企業聯系非常多的。在落戶不到三年，感覺到智能制造，這個對很多企業需求量很大的。但是這里面，機會是非常好。這個研究院可以把一些城市里研究生畢業留在研究院，然后花時間把這個技術做可靠，我們研究院從三年前剛剛建立至今發展了有一百多位專職人員，這個人員將來對技術的推動，可能更加重要一點。那么，這里我們主要還是做三個技術，一個就是數字化技術，怎么樣把工藝提高，智能化技術就是裝備的智能，還有智能化車間技術。

　　最近我們做得比較好的就是大型風電葉片，我現場看有很多工人工作，環境非常惡劣，我覺得機器人要盡快進入這個行業，通過幾臺機器人，搞個六七臺機器人并行加工，這樣能實現葉片加工。將來的機器人一定會出現一些能工巧匠的機器人，但是能工巧匠機器人在機器人機構、控制、測量都有一些新的挑戰。我覺得將來機器人加工應該是一個很好的方向。可以發揮機器人的優點，同時彌補，數控機床，加工一些大型零件不足。

　　但是將來的制造技術的發展可能不單就是一個經驗傳承，我覺得將來的制造技術的發展可能就是一個學科的交叉。尤其是跟信息、材料、力學、物理交叉，通過學科交叉慢慢走向智能化。所以總而言之，不管叫什么智能制造也好，追求的一定是適應性，以及自律性，同時面向我們國家的高端裝備的重大需求，離開了國家的需求，可能你很難有發展。還要加強基礎研究，拓展學科新增長點，培養高水平人進來，同時在國際舞臺上加強合作，真正能夠實現我們的制造從數字化走向智能化，為國家制造強國的貢獻力量

　　智能制造機器像人一樣工作

　　“智能制造是制造業轉型升級的新趨勢，是驅動產業變革的新力量”

　　發動機裝配線實現自動化吊裝和運輸，自行小車輸送系統按照空中預設軌道將零部件送至各個工位，各工位上的工業機器人或智能設備按設定程序進行擰緊、測量、試機等工作……8月23日，在位于全椒縣的全柴動力股份有限公司，記者見識了大中型農業裝備用柴油機智能化工廠。設計、加工、檢測、裝配，全流程實現智能化；通過柔性智能生產線改造，實現數據的自動采集、設備的互聯互通。

　　全柴負責智能化工廠的項目負責人付紅旭告訴記者，通過探索農業裝備用柴油機及其關鍵零部件智能制造新模式，項目實施成效明顯：產品研制周期縮短20%，產品設計數字化率超過80%，制造過程數控化率達到80%以上，能源利用率提高 40%以上，產品不良率降低10%以上，運營成本降低近20%。“智能制造是基于新一代信息通信技術與先進制造技術深度融合，貫穿于設計、生產、管理、服務等制造活動的各個環節，具有自感知、自學習、自決策、自執行、自適應等功能的新型生產方式。 ”省經信委裝備處處長沈忠林說。

　　近年來，我省大力實施機器換人“十百千”工程，重點發展工業機器人、高檔數控機床、3D打印等智能裝備產業，全省智能制造產業呈現良好發展態勢。 “寬帶安徽”扎實推進，在中部地區率先建成“全光網省”，實現了所有城區、集鎮光纖全覆蓋，智能制造基礎進一步夯實。組織實施智能制造試點示范工程，開展智能車間、智能工廠評價，引導項目優勢生產要素向智能制造集中集聚，智能制造水平進一步提升。 “合蕪馬”被國家列為機器人產業集聚發展試點，新能源汽車形成優勢，智能語音全球領先，智能制造產業進一步壯大。

　　“制造業是經濟增長的發動機，智能制造是制造業轉型升級的新趨勢，是驅動產業變革的新力量。要大力發展智能制造，搶占發展先機，勇立發展潮頭。 ”省經信委主任牛弩韜說。隨著大數據、物聯網、移動互聯網、云計算的廣泛應用及工業機器人、高檔數控機床等智能裝備的推廣普及，智造單元、智能車間、智能工廠加快涌現，特別是隨著5G時代的即將到來，工業物聯網發展步入快車道，“萬物智能互聯”即將成為現實。

　　“發展智能制造是建設制造強省的重要舉措，有‘一石三鳥’的作用”

　　機器人自動搬膠，自動抓取膠料，胎圈芯一體化生產……在長豐縣崗集鎮，合肥萬力輪胎有限公司已建成了一個顛覆傳統輪胎制造的智能工廠，載重子午線輪胎年產能達200萬條。“以胎圈芯生產為例，通過智能制造將傳統四道工序整合優化為一道工序，生產節拍由傳統工藝的59秒降低至23秒，生產效率大大提高。 ”該公司總經理石崢告訴記者，行業同規模工廠需要2000人以上，而我們現在不到700人，比傳統生產模式下降逾62%，人均產值是傳統的3倍。

　　“工業化時代，人像機器一樣工作；移動互聯時代，智能制造技術將驅動機器像人一樣工作。 ”省經信委副主任王燈明說。當前，人工智能沿著運算智能、感知智能、認知智能的發展軌跡不斷演進，呈現出深度學習、跨界融合、人機協同、群智開放、自主操控等新特征，為智能制造提供了持續的動力源，并推動智能制造進入新時代。

　　當前，隨著全球新一輪科技革命和產業變革孕育興起，信息技術、生物技術、制造技術、新材料技術、新能源技術等 “五大技術”向各領域廣泛滲透，一場以數字化、網絡化、智能化為核心的新工業革命呼之欲出。以美國“工業互聯網”、德國“工業4.0”為代表，世界主要工業發達國家落子智能制造，加緊謀篇布局，以重塑制造業競爭新優勢。

　　我國近年來先后發布實施“寬帶中國”“中國制造2025”“互聯網+”“新一代人工智能”等一系列重大戰略規劃，發出了建設“制造強國”的動員令，加快推動“中國制造”向“中國智造”轉變。我省 《制造強省建設行動方案 （2017-2021）》把“智能制造”作為主攻方向，明確提出大力推進“互聯網+制造”，促進智能制造產業發展。

　　“大力發展智能制造是搶抓新一輪產業發展制高點的戰略抉擇，是加快制造業轉型升級的重要路徑，是推進制造強省建設的重要舉措，具有‘一石三鳥’的作用。 ”牛弩韜說，帶動智能裝備及零部件、智能傳感器、工業軟件以及相關服務業等產業鏈的發展；帶動新技術、新產品、新裝備的快速發展，催生一批新應用、新業態和新模式；實現供給、需求之間的精準匹配，有效解決企業成本上升、資源制約、競爭加劇等生產經營難題。

　　“點、線、面”布局智能制造，用足用好財政專項資金，加大支持力度根據冰箱產品特點，以產品設計的標準化、系列化 、通用化為基礎，通過對冰箱產品功能、性能、外觀等研究，從個性化、標準化和技術進化的角度，構建冰箱產品的“產品平臺+需求模塊”的開放式架構，合肥美菱股份有限公司已建立基于個性化定制的產品設計體系和智能工廠。近日，美菱入選省智能制造產業發展聯盟負責家電行業分聯盟的副理事長單位。

　　8月24日，省經信委與省內智能制造企業、高校院所聯合發起的“安徽省智能制造產業發展聯盟”成立。“目的是要通過政府引導、企業主體、市場導向的方式，搭建生產、科研、市場三大平臺，集聚市場、技術、資金、政策等各類要素資源，加快推動我省智能制造產業創新發展。 ”沈忠林說。

　　“聯盟要積極發揮資源整合、橋梁紐帶作用，著力解決當前我省制造業尚處于機械化、電氣化、自動化、信息化并存，不同地區、不同行業、不同企業發展階段不平衡，以及系統整體解決方案供給能力不足等困難問題。 ”牛弩韜說，聯盟要重點發揮好聚合作用、服務作用、引領作用，整合資源，成為技術轉化、上下游企業聯動、市場開拓、品牌打造、標準驗證的行業共性服務中心和開放共享的產品示范平臺，加快推動我省智能制造產業創新發展。

　　據了解，我省《支持制造強省建設若干政策》把智能制造作為重點支持領域，對獲得國家級智能制造試點示范項目和省級智能工廠、數字化車間的企業，分別給予50萬至200萬元的一次性獎補。 《安徽省智能制造工程實施方案（2017-2020）》，進一步提出了“十三五”期間我省發展智能制造的總體目標、重點任務、保障措施。

　　省經信委提出，將用足用好“制造強省”建設25億元專項資金，整合技術改造、信息化建設資金，在不改變現有渠道的前提下，加大對智能制造、首臺套重大技術裝備的支持力度。加強技術創新，堅持企業創新主體地位，深化產學研用合作，建設一批智能制造創新中心。加強示范應用，“點、線、面”布局智能制造，深入開展機器換人“十百千”工程，組織實施生產線和車間的數字化、智能化改造，力爭“十三五”期間全省建成100個智能工廠和500個數字化車間，推廣應用工業機器人2萬臺。