楊珂鑒

摘 要：制造業(yè)是國家支柱產(chǎn)業(yè)之一，其發(fā)展的好壞直接影響著國家發(fā)展和國民生活水平。智能制造在降低企業(yè)成本，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品附加值上具有重要的地位，因此傳統(tǒng)制造業(yè)向智能制造的發(fā)展將必將成為主流。本文對工業(yè)4.0的背景下對機(jī)械制造業(yè)的影響做淺析。

關(guān)鍵詞：工業(yè)4.0；制造業(yè)；智能制造

1、前言

自從1784年第一次工業(yè)革命以來，“第一機(jī)械織機(jī)”機(jī)械系統(tǒng)在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用并發(fā)揮了重要作用。隨著全球制造業(yè)產(chǎn)品的競爭強(qiáng)度越來越大，制造廠商需要巨大的改進(jìn)來滿足不斷優(yōu)化的產(chǎn)品需求。機(jī)械織機(jī)問世三個世紀(jì)后，為了實(shí)現(xiàn)計算機(jī)科學(xué)、通信和信息技術(shù)的最新進(jìn)步，提高當(dāng)今機(jī)械系統(tǒng)的性能和生產(chǎn)率，出現(xiàn)了第四次工業(yè)革命即工業(yè)4.0。

工業(yè)4.0最初是德國的一項(xiàng)戰(zhàn)略舉措，是指在通過網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)（CPS）、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和云計算升級的創(chuàng)建智能工廠的技術(shù)[1]。工業(yè)4.0將嵌入式生產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)與智能生產(chǎn)過程相結(jié)合，為進(jìn)入一個從根本上改變工業(yè)價值鏈、生產(chǎn)價值鏈和商業(yè)模式的新技術(shù)時代鋪平道路。

在工業(yè)4.0的背景下，制造系統(tǒng)更新至智能級別。智能制造利用先進(jìn)的信息和制造技術(shù)來實(shí)現(xiàn)靈活、智能和可重構(gòu)的制造過程，以便了解市場動態(tài)和市場變化趨勢[3]。智能制造需要很多支撐技術(shù)，以便使設(shè)備或機(jī)器能夠根據(jù)過去的經(jīng)驗(yàn)或者根據(jù)自身的學(xué)習(xí)能力使在不同的情況和要求下改變它們的生產(chǎn)行為。進(jìn)而解決生產(chǎn)制造的問題眾多，并及時做出適應(yīng)性決策。

2、智能制造的方式

智能制造目的是通過充分利用先進(jìn)的信息和制造技術(shù)來優(yōu)化生產(chǎn)和產(chǎn)品交易。它被認(rèn)為是基于智能科學(xué)技術(shù)的新型制造模式，極大地提升了典型產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)、管理和整個生命周期的集成。一般可以通過智能設(shè)計，智能機(jī)器，智能監(jiān)控，智能控制，智能調(diào)度這五種方式來實(shí)現(xiàn)智能制造。

2.1智能設(shè)計（Smart design）

隨著近年來VR和AR（即虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)）的快速發(fā)展，傳統(tǒng)設(shè)計將得到升級并進(jìn)入“智能時代”。計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）和計算機(jī)輔助制造（CAM）等設(shè)計軟件能夠與智能設(shè)備進(jìn)行交互。

2.2智能機(jī)器（Smart machine）

在工業(yè)4.0中，智能機(jī)器可以在智能機(jī)器人和各種其他類型的智能對象的幫助下實(shí)現(xiàn)實(shí)時感測并相互交互，最大化保證機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)效率。

2.3智能監(jiān)控（Smart monitoring）

智能監(jiān)控是工業(yè)4.0制造系統(tǒng)在操作、維護(hù)和優(yōu)化調(diào)度的一個重要方面。各種傳感器的廣泛部署和應(yīng)用使得實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控成為可能，例如，可以實(shí)時獲得關(guān)于溫度、電耗、振動和速度等各種制造因素的數(shù)據(jù)和信息。

2.4智能控制（Smart control）

通過開發(fā)智能生產(chǎn)控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)制造業(yè)的高分辨率的自適應(yīng)生產(chǎn)控制。智能控制主要是通過云功能的平臺來管理各種智能機(jī)器或工具。終端用戶能夠通過智能手機(jī)關(guān)閉機(jī)器或機(jī)器人。

2.5智能調(diào)度（Smart scheduling）

智能調(diào)度主要包括先進(jìn)的模型和算法以及對傳感器捕獲的數(shù)據(jù)進(jìn)行繪制。

整個企業(yè)或行業(yè)的智能制造應(yīng)用程序在Industry 4.0中意義重大，其中現(xiàn)實(shí)中的公司可以從尖端技術(shù)中受益。

3、關(guān)鍵技術(shù)

3.1大數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)可以來自于，包括傳感器、設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、日志文件等渠道。從眾多渠道獲取的數(shù)據(jù)使制造業(yè)逐漸形成了“大數(shù)據(jù)環(huán)境”。

在大數(shù)據(jù)環(huán)境中，數(shù)據(jù)量非常大，但對于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析軟件來說也過于復(fù)雜。因此，對于擁有大量操作數(shù)據(jù)和車間數(shù)據(jù)的組織和制造商來說，擁有先進(jìn)的大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對于發(fā)現(xiàn)隱藏的模式、未知的相關(guān)性、市場趨勢、客戶偏好以及其他有用的業(yè)務(wù)信息上具有至關(guān)重要的地位。

3.2物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)是指一個聯(lián)網(wǎng)的世界，其中各種對象嵌入有電子傳感器、制動器或其他數(shù)字設(shè)備，使它們能夠在網(wǎng)絡(luò)上相互連接，進(jìn)行信息交換和通信。物聯(lián)網(wǎng)的制造具有實(shí)時數(shù)據(jù)收集和共享各種制造資源的以及實(shí)現(xiàn)按需使用和有效共享資源的特點(diǎn)。

3.3云計算

云計算是一個通用術(shù)語，指的是通過互聯(lián)網(wǎng)上的可視化和可伸縮資源來提供計算服務(wù)。根據(jù)美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（NIST）的建議，理想的云計算應(yīng)當(dāng)：可以寬網(wǎng)絡(luò)接入；擁有資源池；可以按需自助服務(wù)；有快速彈性；可以提供可測量的服務(wù)這的五個基本特征

云計算制造作為一種新的智能制造形式，它首先在中國提出。且中國的云計算的成果在許多學(xué)術(shù)著作中得到了廣泛的引用和實(shí)際應(yīng)用。將云計算融入智能制造中，我們稱為云制造。在云制造中，各種生產(chǎn)資源和能力可以被智能地感知并連接到云中。它可以覆蓋產(chǎn)品的設(shè)計、制造、測試和維護(hù)等方面，乃至整個生產(chǎn)周期。云制造的特點(diǎn)是靈活性高、成本降低、彈性和最佳資源利用率高。

4、結(jié)論

隨著工業(yè)4.0越來越受到重視，智能制造在現(xiàn)代工業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位越來越重要。它被認(rèn)為是未來制造業(yè)重要的發(fā)展方向，因?yàn)樗ㄟ^將尖端技術(shù)應(yīng)用于制造和服務(wù)中的傳統(tǒng)產(chǎn)品，為各種產(chǎn)品降低成本。中國作為云計算，物聯(lián)網(wǎng)以及大數(shù)據(jù)技術(shù)的強(qiáng)國，也正在大跨步的向智能制造邁進(jìn)。希望本文能對推動制造業(yè)向前發(fā)展起到一定的啟示和啟發(fā)作用。

參考文獻(xiàn)

[1]一個日本制造業(yè)者的視角談：工業(yè)4.0真相[J].智慧工廠，2016（01）：37-38.

[2]邵曙光，王曉強(qiáng)，魏加棟.工業(yè)機(jī)器人在燒結(jié)礦（球團(tuán)礦）自動檢測中的應(yīng)用[J].冶金自動化

[3]馬靖.制造業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的機(jī)械產(chǎn)品智能裝配系統(tǒng)建模及關(guān)鍵技術(shù)研究[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2015.