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關(guān)鍵詞:智能制造;新科技革命;復(fù)合型技能;人才困境;發(fā)展建議
基金項(xiàng)目:2016-2017年度蘇州市“高技能人才培養(yǎng)研發(fā)”市級(jí)課題:“蘇州‘智能制造’人才現(xiàn)狀與培養(yǎng)對(duì)策研究”(項(xiàng)目編號(hào):GJNP201604)階段性研究成果
中圖分類號(hào):F24 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
收錄日期:2017年4月2日
一、智能制造技術(shù)是新科技革命實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)
科技革命是16世紀(jì)以來(lái)的一個(gè)歷史現(xiàn)象,是科技發(fā)展的一種表現(xiàn)形式。在人類文明史和現(xiàn)代化研究領(lǐng)域,科技革命大致有三個(gè)判斷標(biāo)準(zhǔn):(1)科學(xué)范式或技術(shù)范式的轉(zhuǎn)變;(2)人類生產(chǎn)、生活方式或思想觀念的顯著改變;(3)人口影響覆蓋率超過(guò)50%。按照這種標(biāo)準(zhǔn),16世紀(jì)以來(lái)世界科技大致發(fā)生了兩次科學(xué)革命和三次技術(shù)革命。兩次科學(xué)革命分別是16~17世紀(jì)的近代物理學(xué)誕生、20世紀(jì)初的相對(duì)論和量子論革命。三次技術(shù)革命分別是18~19世紀(jì)初的蒸汽機(jī)和機(jī)械革命、19~20世紀(jì)初的電力和運(yùn)輸革命、20世紀(jì)40年代以來(lái)的電子和信息革命。
從世界科技的前沿角度看,第三次技術(shù)革命即電子和信息革命即將結(jié)束,后信息時(shí)代即將來(lái)臨,新一輪科技革命即將爆發(fā)。從人工智能到機(jī)器人,新興技術(shù)的商業(yè)化正在重新定義各行各業(yè)并重塑社會(huì)準(zhǔn)則。世界經(jīng)濟(jì)論壇創(chuàng)始人克勞斯?施瓦布指出:“第四次技術(shù)革命將數(shù)字技術(shù)、物理技術(shù)、生物技術(shù)有機(jī)融合,觸及經(jīng)濟(jì)社會(huì)的方方面面,可植入技術(shù)、數(shù)字化身份、物聯(lián)網(wǎng)、3D打印、無(wú)人駕駛、人工智能、機(jī)器人、大數(shù)據(jù)、智慧城市等將對(duì)社會(huì)產(chǎn)生深刻影響,重塑全球生產(chǎn)、消費(fèi)、運(yùn)輸與交付體系,新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新經(jīng)濟(jì)將隨之應(yīng)運(yùn)而生”。而這些變化的廣度與深度預(yù)示著整個(gè)生產(chǎn)、管理及治理體系的變革。
制造在科學(xué)、技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)換之間具有橋梁和紐帶作用。任何新興科學(xué)或技術(shù),都只有通過(guò)制造才能轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力,制造技術(shù)是包括新一輪科技革命在鵲乃有科學(xué)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù),見圖1。而新科技革命中的制造技術(shù)則以智能制造為代表,正在改變?nèi)祟惿畹姆椒矫婷?,智能家居、智能手機(jī)、智能設(shè)備與機(jī)器、智能建筑……所有一切都表明,人類智能的秘密正在緩緩拉開帷幕,智能制造技術(shù)將成為揭示未來(lái)新科技革命面紗的關(guān)鍵技術(shù)。(圖1)
二、智能制造工作特點(diǎn)與人才技能分析
技術(shù)融合是現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì),智能制造技術(shù)將通過(guò)與其他新興技術(shù),如語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻、感知計(jì)算、生命科學(xué)……的交互融合,在經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、組織生產(chǎn)方式、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等方面,通過(guò)遞進(jìn)協(xié)同效應(yīng)帶來(lái)社會(huì)生活的重大變革,并最終影響其工作特點(diǎn)與人才技能要求。
(一)智能制造工作特點(diǎn)
1、工作界限模糊化。傳統(tǒng)企業(yè)將制造過(guò)程劃分為三個(gè)層面,即工程層面、技術(shù)層面和技能層面。這三個(gè)層面的工作界線分明,工程層面(設(shè)計(jì)、規(guī)劃、決策)的工作是產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、規(guī)劃與決策工作,技術(shù)層面(工藝、執(zhí)行、中間)的工作是生產(chǎn)第一線的工藝設(shè)計(jì)或設(shè)備維護(hù)工作,技能層面(技藝、操作)的工作是生產(chǎn)第一線的設(shè)備操作工作。然而,在智能制造過(guò)程中,各層面的工作將相互融合,從而使工作結(jié)構(gòu)呈扁平化趨勢(shì)。這種不同層面間的融合需要大量融技術(shù)理論與技能操作于一體的復(fù)合型人才,也使智能制造在人才需求層次上整體呈上移趨勢(shì)。
2、工作方式研究化。智能制造的關(guān)鍵在于使用什么樣的方式與技術(shù)來(lái)達(dá)到智能化的效果。如果忽視了工作方式與技術(shù)本身的創(chuàng)新,只是一味地實(shí)施智能化,必是舍本逐末。制造業(yè)要保持旺盛的生命力,關(guān)鍵在于創(chuàng)新?!吨袊?guó)制造2025》對(duì)我國(guó)技術(shù)創(chuàng)新與高端制造業(yè)的發(fā)展做了具體規(guī)劃。但創(chuàng)新是個(gè)極為復(fù)雜的過(guò)程,包括多個(gè)層面,既需要在研發(fā)設(shè)計(jì)層面創(chuàng)新,也需要在工藝應(yīng)用層面創(chuàng)新。智能制造將內(nèi)在地要求從業(yè)者進(jìn)行創(chuàng)新性研究,研究與創(chuàng)新將成為智能制造工作內(nèi)容中的應(yīng)有成分。
3、操作技能高端化。智能制造生產(chǎn)體系所需要的是高端技能操作。高端技能操作主要存在于三大領(lǐng)域:(1)智能化生產(chǎn)系統(tǒng)的操作。由于智能化生產(chǎn)系統(tǒng)非常復(fù)雜,設(shè)備非常昂貴,因而對(duì)這類操作人員的能力要求也很高,操作者要能理解整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng),并熟練運(yùn)用各類工業(yè)軟件進(jìn)行柔性化生產(chǎn);(2)智能化生產(chǎn)線本身的安裝、調(diào)試與維護(hù)性操作;(3)特種加工所需要的高端操作。這是更為重要的方面,智能化生產(chǎn)系統(tǒng)無(wú)論如何復(fù)雜,它也只能生產(chǎn)常規(guī)產(chǎn)品,企業(yè)為了提高競(jìng)爭(zhēng)力,往往要在此基礎(chǔ)上生產(chǎn)特種加工的產(chǎn)品,而這種產(chǎn)品很可能是無(wú)法完全用智能化設(shè)備進(jìn)行加工的,必須人工操作,但它的操作會(huì)非常復(fù)雜,對(duì)操作技能的要求也會(huì)大大提高。
4、生產(chǎn)服務(wù)一體化。盡管服務(wù)是企業(yè)的根本使命,但在傳統(tǒng)制造企業(yè)中,就個(gè)體員工而言,服務(wù)與生產(chǎn)是相互分離的,服務(wù)屬于銷售或售后服務(wù)人員的工作范圍,車間內(nèi)的從業(yè)人員只是按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)產(chǎn)品,往往眼里只有“物”,沒有“人”。這是由于在傳統(tǒng)制造企業(yè)中,缺乏把生產(chǎn)與客戶連通起來(lái)的技術(shù)和理念,智能制造則將完全改變這一狀況。智能制造的目標(biāo)是把生產(chǎn)線與庫(kù)存、產(chǎn)品和客戶全部連通起來(lái),構(gòu)成一個(gè)大系統(tǒng),包括智能生產(chǎn)、智能工廠、智能物流和智能服務(wù)四大主題。在這種制造系統(tǒng)中,服務(wù)與生產(chǎn)融為一體,生產(chǎn)者將直接面向客戶進(jìn)行生產(chǎn),這是一種全新的工作模式,生產(chǎn)者必須具備與客戶溝通的能力以及按照客戶需求進(jìn)行定制化生產(chǎn)的理念。
(二)智能制造人才技能分析。智能制造的工作特點(diǎn)決定了其需要更多擁有跨學(xué)科背景的復(fù)合型人才,即更多具備通用性、專業(yè)性、融合性技能的人才。
1、通用性技能。智能制造將會(huì)改變從業(yè)人員原有的工作范式,對(duì)從業(yè)人員的專業(yè)性、能動(dòng)性、靈活性、協(xié)作性等通用技能提出更高的要求。
(1)專業(yè)性技能。智能機(jī)器人可替代部分“低技能”勞動(dòng)力,但智能化生產(chǎn)線和大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的指揮、操作和運(yùn)營(yíng)需要更具專業(yè)能力的從業(yè)人員彌補(bǔ)機(jī)器的不足。從業(yè)人員需要能夠?qū)⑺鶎W(xué)的知識(shí)和技能應(yīng)用于構(gòu)建真實(shí)的工業(yè)系統(tǒng),以應(yīng)對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)故障。
(2)能動(dòng)性技能。智能制造工作內(nèi)容的變化要求從業(yè)人員兼具多種工作技能,以能動(dòng)性地應(yīng)變復(fù)雜性的工作要求。
(3)靈活性技能。智能制造要求能夠迅速根據(jù)市場(chǎng)需求調(diào)整其生產(chǎn)適應(yīng)能力。新形式的協(xié)作工廠讓虛擬工作和移動(dòng)工作成為現(xiàn)實(shí),多模式、用戶友好界面的智能輔助系統(tǒng)將協(xié)助從業(yè)者的工作。這些都可以幫助從業(yè)者實(shí)現(xiàn)更靈活的操作方式。
(4)協(xié)作性技能。一方面是“人人協(xié)作”,不同職業(yè)之間的分工運(yùn)行模式將逐漸被合作模式所取代。智能制造將制造各個(gè)環(huán)節(jié)的聯(lián)系變得更加緊密,不同的職業(yè)分工將需要更多的溝通與合作;另一方面是“人機(jī)協(xié)作”,在智能工廠里,人、機(jī)器和資源如同在一個(gè)社交網(wǎng)絡(luò)里一般溝通協(xié)作,相互配合,重塑傳統(tǒng)制造模式下人與設(shè)備之間的機(jī)械關(guān)系。
2、專業(yè)性技能。當(dāng)前,制造企業(yè)包括很多專家都意識(shí)到一個(gè)問題,即企業(yè)無(wú)法明確需求,對(duì)自身的流程、內(nèi)部業(yè)務(wù)關(guān)系無(wú)法理清,“專業(yè)性技能”的缺乏影響了智能制造工作推進(jìn)的進(jìn)程。
(1)精益化技能。精益生產(chǎn)本身提出了量化基礎(chǔ),而數(shù)字化車間的根基是可量化的被測(cè)對(duì)象。數(shù)學(xué)建模的控制過(guò)程、可量化的信息模型,都是依賴于精益提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源,精益缺乏的情況下也就會(huì)失去“數(shù)字化”的根基。
(2)信息化技能。很多精益生產(chǎn)基礎(chǔ)很好的企業(yè),同樣困惑如何推動(dòng)智能制造。因?yàn)?,在傳統(tǒng)的制造業(yè)里,也有所謂的“CIO”(Chief Information Officer,首席信息官),這些CIO可能是IT出身,但是對(duì)于如何將底層數(shù)據(jù)、智能分析進(jìn)行融合,由于缺乏對(duì)工藝對(duì)象的了解,使得具備智能制造意義下信息化技能的人才極其缺乏。
(3)自動(dòng)化技能。自動(dòng)化銜接了機(jī)器控制與數(shù)據(jù)采集,但是自動(dòng)化在向更為智能的機(jī)器開發(fā)時(shí),需要基于PLCopen的標(biāo)準(zhǔn)化編程、OPC UA、機(jī)器人應(yīng)用與集成系統(tǒng)的規(guī)劃與開發(fā)等技術(shù)人才。隨著機(jī)器的智能性、集成性的提高,對(duì)于自動(dòng)化本身的人才需求也與以往更加不同,對(duì)于軟件工程的能力,包括軟件開發(fā)、軟件質(zhì)量與進(jìn)度控制這些綜合能力的要求較之以往更高。
3、融合性技能。技術(shù)的融合,包括OICT(Operational、Information、Communication、Technology的縮寫)的融合是一種趨勢(shì),但是規(guī)劃與設(shè)計(jì)的全局性人才是缺乏的,這類人才需要具有統(tǒng)籌運(yùn)作與規(guī)劃的技能。
(1)項(xiàng)目規(guī)劃技能。這項(xiàng)技能要求懂得精益生產(chǎn),了解生產(chǎn)過(guò)程與工藝,能夠?qū)⑿畔⑼ㄟ^(guò)組織分類來(lái)設(shè)定企業(yè)的制造目標(biāo),并能夠統(tǒng)籌自動(dòng)化、信息化與通信規(guī)劃流程、制定執(zhí)行路線圖,推動(dòng)項(xiàng)目的進(jìn)度并持續(xù)推進(jìn)設(shè)計(jì)的改善。
(2)資源整合技能。整合技能包括內(nèi)部各個(gè)部門之間的溝通、外部力量的協(xié)調(diào),類似于一個(gè)中央節(jié)點(diǎn)來(lái)協(xié)調(diào)各方,對(duì)各方設(shè)定目標(biāo)、提出需求,并定義標(biāo)準(zhǔn)接口,設(shè)計(jì)流程與檢查,以及進(jìn)行階段性的目標(biāo)監(jiān)視。
(3)結(jié)構(gòu)化思維與思維完整性技能。與所有的創(chuàng)新一樣,智能制造的創(chuàng)新也不是大腦靈光一現(xiàn)的結(jié)果。創(chuàng)新需要系統(tǒng)性的思維,需要在一個(gè)問題中能夠按照邏輯順序?qū)⒖赡軡摬氐膯栴}進(jìn)行結(jié)構(gòu)化的規(guī)劃,包括對(duì)問題的結(jié)構(gòu)化思考、策略性思考,而這需要具備標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化思想,以及完整性思考的能力。
三、智能制造人才困境與發(fā)展建議
根據(jù)教育部官網(wǎng)2012~2014年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)測(cè)算,2014年度,我國(guó)十大重點(diǎn)制造領(lǐng)域年度人才總?cè)笨诖致怨烙?jì)在50萬(wàn)人左右。其中,高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人、農(nóng)機(jī)裝備、節(jié)能與新能源汽車三大智能制造領(lǐng)域人才缺口共計(jì)25.5萬(wàn)人左右。(圖2)
《世界經(jīng)理人》雜志2015年公布的《中國(guó)制造企業(yè)智能制造現(xiàn)狀報(bào)告》顯示,有近三成被訪企業(yè)認(rèn)為,使用智能設(shè)備生產(chǎn)的最大難題是人才,越來(lái)越多企業(yè)面臨“設(shè)備易得、人才難求”的尷尬局面。人社部的勞動(dòng)力市場(chǎng)供需數(shù)據(jù)亦能說(shuō)明我國(guó)技工的緊缺現(xiàn)象,數(shù)據(jù)顯示,近幾年我國(guó)技能勞動(dòng)者的求人倍率一直在1.5∶1(1.5個(gè)崗位對(duì)應(yīng)1個(gè)求職者)以上,高級(jí)技工的求人倍率更是達(dá)到2∶1以上的水平。
目前,智能制造人才除了在盜可洗嬖誥藪筧笨冢在技能上亦與發(fā)達(dá)國(guó)家相去甚遠(yuǎn)。以機(jī)器人行業(yè)為例,2013年我國(guó)就已超越日本成為全球最大的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用市場(chǎng),2014年我國(guó)共銷售工業(yè)機(jī)器人5.6萬(wàn)臺(tái),2015年6.42萬(wàn)臺(tái),但多以三軸、四軸低端機(jī)器人為主,五軸、六軸等高端機(jī)器人較少,且關(guān)鍵零部件,如控制器、減速機(jī)、伺服電機(jī)等主要依靠進(jìn)口。
人才的缺失極大地制約了智能制造的推進(jìn)與發(fā)展,造成這種現(xiàn)象的主要原因有:
(一)缺乏能促進(jìn)職業(yè)能力持續(xù)積累的人才培養(yǎng)體系。智能制造所需要的高度復(fù)合型人才的供給,需要一種能促進(jìn)職業(yè)能力持續(xù)積累的人才培養(yǎng)體系。目前,我國(guó)的職業(yè)教育體系有完備的中等職業(yè)教育、高等職業(yè)教育,如果一批本科院校能順利向技術(shù)應(yīng)用型轉(zhuǎn)換,我們還將擁有規(guī)模較大的技術(shù)應(yīng)用型本科教育。同時(shí),專業(yè)學(xué)位教育隨著多元化學(xué)位制度改革的順利進(jìn)行,在人才培養(yǎng)中發(fā)揮的作用也將越來(lái)越強(qiáng)。但問題是,各個(gè)階段的職業(yè)教育相互割裂,其關(guān)系更多的只是學(xué)制關(guān)聯(lián),而非課程關(guān)聯(lián)。雖然許多省市推出了中高職銜接甚至是中本銜接項(xiàng)目,但這種銜接也更多地只是為了解決職業(yè)院校的招生問題,它們往往只是在現(xiàn)有課程框架下對(duì)課程體系做些整合,以提高人才培養(yǎng)效益,并沒有系統(tǒng)探索這種框架在新的人才培養(yǎng)體系中的功能。
(二)缺乏基于職業(yè)能力開發(fā)的課程體系與組織方法。任何人才的培養(yǎng)最終都要依托課程設(shè)置。當(dāng)前,既有職業(yè)院校的課程體系仍以應(yīng)用系統(tǒng)的學(xué)科知識(shí)架構(gòu)為主,且專業(yè)區(qū)分過(guò)于細(xì)化,跨學(xué)科的課程體系相對(duì)缺乏,造成懂信息化的不懂智能化,懂智能化的又不懂制造技術(shù)等,因而跟不上智能制造實(shí)踐的發(fā)展需求。職業(yè)能力課程標(biāo)準(zhǔn)體系是智能制造人才培養(yǎng)體系有效運(yùn)行的前提,只有設(shè)計(jì)直接針對(duì)基于實(shí)際工作職業(yè)能力的課程體系,才能保障智能制造意義上的人才供給。這就涉及到基于實(shí)際工作的職業(yè)能力開發(fā)及課程組織問題,這也是課程體系開發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),如果缺乏有效解決這一問題的方法,智能制造職業(yè)能力的培養(yǎng)就只能停留在概念或理想階段。
(三)缺乏基于深度校企合作的工藝傳承模式。目前,智能制造最具代表性的國(guó)家是德國(guó)、日本和美國(guó)。美國(guó)的制造業(yè)主要靠基礎(chǔ)研究的重大突破作支撐,德國(guó)和日本的制造業(yè)則主要靠精湛的工藝與工藝創(chuàng)新作支撐。從我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展軌跡來(lái)看,短期內(nèi)期望通過(guò)基礎(chǔ)研究的重大突破來(lái)提升競(jìng)爭(zhēng)力不太現(xiàn)實(shí),較為可靠的路徑是工藝層面的突破。無(wú)論德國(guó)還是日本,之所以擁有大量技術(shù)精湛的工匠,能在工藝領(lǐng)域有重大創(chuàng)新,關(guān)鍵在于其技術(shù)技能人才培養(yǎng)都有著企業(yè)的成功介入,而且這種介入不是表層的校企合作,而是有著企業(yè)內(nèi)穩(wěn)定的師徒關(guān)系作保障。正是這種師徒關(guān)系,使其技術(shù)技能人才能獲得大量企業(yè)技術(shù)專家的支持,并通過(guò)師徒傳承持續(xù)地在某技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行鉆研,最終取得突破。目前,我國(guó)院校職業(yè)教育只能教給學(xué)生普通的技術(shù)知識(shí),這種技術(shù)知識(shí)對(duì)于維持處于粗放型階段的企業(yè)運(yùn)行是可行的,但對(duì)定位于高技術(shù)的企業(yè)來(lái)說(shuō)就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了,對(duì)于從事智能制造的企業(yè)來(lái)說(shuō)更顯無(wú)力。
針對(duì)以上問題,建議如下:
(一)深化“專業(yè)能力”和“通用能力”兼具的人才培養(yǎng)體系。智能制造對(duì)人才的專業(yè)能力無(wú)疑提出了更高的要求。技術(shù)的日趨復(fù)雜和精密,專業(yè)化程度越來(lái)越高,無(wú)扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)則無(wú)法滿足崗位需要。為提高專業(yè)能力,需要加大專業(yè)訓(xùn)練的強(qiáng)度,增加專業(yè)知識(shí)的深度,在大學(xué)階段就強(qiáng)化學(xué)生在校項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)以及企業(yè)實(shí)習(xí)經(jīng)歷。除了專業(yè)能力,綜合能力或通用能力也很重要。通用能力如溝通表達(dá)能力、自我管理能力、邏輯思維能力、問題解決能力、學(xué)習(xí)能力等,至為關(guān)鍵。優(yōu)秀的個(gè)人素養(yǎng)和職業(yè)素養(yǎng),也是人才持續(xù)發(fā)展的重要因素。德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程系的社會(huì)軟技能培訓(xùn)提供了一個(gè)通用能力培養(yǎng)的范例。除了在學(xué)士學(xué)位課程和碩士學(xué)位課程中分別設(shè)置有兩學(xué)期和一學(xué)期的軟技能模塊,該系還成立了社會(huì)能力與管理培訓(xùn)中心、關(guān)鍵能力中心等專門的機(jī)構(gòu),并開設(shè)超越工程學(xué)科本身的職業(yè)技能主題工作坊。社會(huì)能力和管理培訓(xùn)中心的目標(biāo)是增加本系學(xué)生除工程學(xué)科之外的各種技能。該中心的教學(xué)主題覆蓋了社交途徑、問題方法和管理培訓(xùn)等方面,具體包括團(tuán)隊(duì)和項(xiàng)目工作能力、解決問題的能力、創(chuàng)造力、肢體語(yǔ)言和領(lǐng)導(dǎo)能力、自我反思能力等。關(guān)鍵能力中心通過(guò)塑造高水平的課程,旨在為學(xué)生提供職業(yè)技能以及所需要的其他能力資質(zhì),并充分滿足以服務(wù)和效率為導(dǎo)向的社會(huì)需要。
(二)開發(fā)“工作系統(tǒng)分析”與“職業(yè)能力研究”相結(jié)合的課程體系。適應(yīng)智能制造職業(yè)能力開發(fā)的課程體系,必須按照職業(yè)教育課程開發(fā)原理,找到適合職業(yè)能力開發(fā)與課程框架的正確方法,否則很容易滑入偏向理論知識(shí)的學(xué)科課程體系中,從而培養(yǎng)不出技術(shù)應(yīng)用型人才。這種課程開發(fā)方法應(yīng)當(dāng)朝兩個(gè)方向進(jìn)行研究:一是工作系統(tǒng)分析。這種方法不是把個(gè)體要執(zhí)行的局部任務(wù)作為分析單元,而是把個(gè)體要完成的一個(gè)完整的工作系統(tǒng)作為分析單元,從而避免因任務(wù)的片段化而無(wú)法獲得整體能力的問題;二是職業(yè)能力研究。智能制造系統(tǒng)對(duì)職業(yè)能力的要求是深層多樣的,要開發(fā)出這種反映個(gè)體工作實(shí)際的能力標(biāo)準(zhǔn),有必要在工作系統(tǒng)分析能力的基礎(chǔ)上輔以職業(yè)能力研究。這種職業(yè)能力研究還應(yīng)當(dāng)建立在工作模式研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合心理學(xué)等學(xué)科挖掘智能制造所需要的職業(yè)能力。
(三)構(gòu)建基于深度校企合作的高端現(xiàn)代學(xué)徒制。智能制造人才的培養(yǎng)必須有企業(yè)的深度介入,這需要在一貫制培養(yǎng)體系設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步構(gòu)建現(xiàn)代學(xué)徒制的人才培養(yǎng)方法?,F(xiàn)代學(xué)徒制需要考慮以下三個(gè)方面的問題:(1)解決社會(huì)青年的就業(yè)問題;(2)培養(yǎng)技術(shù)精湛的技術(shù)技能型人才;(3)通過(guò)師徒之間技術(shù)的傳承與長(zhǎng)期積累實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新。學(xué)校職業(yè)教育盡管存在許多優(yōu)勢(shì),但它也只能讓學(xué)生獲得基礎(chǔ)性的技術(shù)知識(shí),無(wú)法讓學(xué)生獲得精深的技術(shù)知識(shí),技術(shù)精湛并能實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的人才培養(yǎng)體系離不開現(xiàn)代學(xué)徒制。
四、結(jié)論
綜上所述,以智能制造櫬表的新科技革命在有望促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、改善人類生活品質(zhì)的同時(shí),對(duì)人才技能的培養(yǎng)也產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。在智能制造過(guò)程中,從業(yè)人員將扮演規(guī)劃者、協(xié)調(diào)者、評(píng)估者、決策者等多個(gè)角色,不僅需要懂得管理、研發(fā)與創(chuàng)新,還需要熟悉機(jī)械、電子、通信、互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域,不僅需要承擔(dān)起智能設(shè)備的設(shè)計(jì)、安裝、改裝、保養(yǎng)工作,還需要對(duì)相關(guān)信息物理系統(tǒng)、新型網(wǎng)絡(luò)組件進(jìn)行維護(hù),并對(duì)生產(chǎn)設(shè)備模式、框架結(jié)構(gòu)、規(guī)章條款、研發(fā)設(shè)計(jì)進(jìn)行不斷優(yōu)化,這些都對(duì)從業(yè)人員提出了更多更高的技能性要求。智能制造人才的培養(yǎng),需要我們對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行深入、系統(tǒng)的研究,這是一個(gè)龐大的工程,需要做好頂層設(shè)計(jì),并采取果斷行動(dòng)。
主要參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:智能加工;模具制造;應(yīng)用
中圖分類號(hào): TG502文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2016)10 (C)-0000-00
智能加工技術(shù)是一種將人工智能理論和數(shù)字化設(shè)計(jì)制造理論結(jié)合為一體的加工技術(shù),優(yōu)點(diǎn)是能夠大大提高制造質(zhì)量、效率和效益,在傳統(tǒng)的加工過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)很多不確定因素,影響模具制造的質(zhì)量和效率,而在智能加工技術(shù)加入之后,模具制造效率和質(zhì)量都在很大程度上得到了提高,尤其是在“中制造2025”提出之后,更加要在制造業(yè)上應(yīng)用智能加工技術(shù),這樣才能為我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。
一、智能加工技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用現(xiàn)狀
在生產(chǎn)中的模具制造只要是通過(guò)注塑、擠出、壓鑄、拉伸等方法來(lái)得到所需要產(chǎn)品的模具或者工具,一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的高低主要是通過(guò)對(duì)模具制造的質(zhì)量和效率來(lái)衡量的,這也直接決定著一個(gè)國(guó)家在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力,從全球目前的形勢(shì)來(lái)看,模具制造更加向著集約化、智能化、自動(dòng)化等方向發(fā)展,在生產(chǎn)周期上也是進(jìn)行了進(jìn)一步的縮短。因?yàn)槟>咧圃煲笮?、精密和?biāo)準(zhǔn)等方向發(fā)展,因此我國(guó)制造企業(yè)在模具制造這方面應(yīng)該加大重視力度,應(yīng)用智能加工技術(shù)來(lái)提高我國(guó)模具制造的質(zhì)量和效率,這也是為了完成“中國(guó)制造2025”最基本的要求。智能加工技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用還是比較廣泛的,傳統(tǒng)的模具制造方法在生產(chǎn)企業(yè)中幾乎看不到了,更多的是數(shù)控技術(shù)來(lái)取代,這就是智能加工技術(shù)的體現(xiàn),現(xiàn)在的數(shù)控機(jī)床更加的精密、高速、復(fù)合與智能,完全符合現(xiàn)在模具制造的要求,對(duì)我國(guó)未來(lái)制造業(yè)的發(fā)展有著重要的作用。
二、智能加工技術(shù)的特點(diǎn)分析
精度高,質(zhì)量穩(wěn)定性好:智能加工技術(shù)是通過(guò)數(shù)控來(lái)對(duì)裝置進(jìn)行智能控制,此裝置是由很多硬件,例如電路板、顯示器、鍵盒等,同時(shí)還具備一些零星的程序,來(lái)進(jìn)行數(shù)字輸入,這樣就能實(shí)現(xiàn)對(duì)模具制造的有效控制,在信息存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及插補(bǔ)運(yùn)算等方面都有著很好的作用。恰恰是因?yàn)檫@些核心的裝置,因此相比較傳統(tǒng)的模具制造,智能加工技術(shù)能更加的精密和穩(wěn)定。
加工復(fù)雜零件:在模具加工的過(guò)程中,難免會(huì)遇到一些比較復(fù)雜的零件,對(duì)于這樣的零件,通常來(lái)說(shuō)使用傳統(tǒng)的模具制造方式是比較復(fù)雜且困難的,而智能加工技術(shù)的應(yīng)用則是通過(guò)多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的方式來(lái)對(duì)數(shù)控裝置進(jìn)行控制,很多平面曲線和空間曲線的加工工作都能夠輕松完成,這樣就大大節(jié)省了時(shí)間,提高了制作模具的工作效率。
生產(chǎn)效率大大提高:智能加工技術(shù)的應(yīng)用是主要是通過(guò)數(shù)字化來(lái)進(jìn)行控制的,這樣就讓生產(chǎn)和加工變?yōu)橐惑w化,通過(guò)數(shù)字化和智能化來(lái)對(duì)機(jī)床進(jìn)行全程的控制,智能化的控制能夠減少生產(chǎn)單位的時(shí)間,提高模具制造的效率,對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益的提高都有著重要的作用。
自動(dòng)化程度較高,對(duì)工作人員素質(zhì)要求較高:在智能加工技術(shù)的應(yīng)用下,模具的制造主要是通過(guò)數(shù)字化控制完成,這樣就能夠減少工作人員的工作強(qiáng)度,減少了生產(chǎn)成本,對(duì)企業(yè)的效益也是一種提高。但是這樣的工作需要具有一定專業(yè)素質(zhì)的人員來(lái)進(jìn)行操作,因此需要工作人員的專業(yè)素質(zhì)較高。像一些數(shù)控加工語(yǔ)言需要應(yīng)用CAM軟件來(lái)進(jìn)行仿真模擬,這種高技術(shù)的專業(yè)知識(shí)并不是每一個(gè)工作人員都能明白的。
三、智能加工技術(shù)在模具制造中的具體應(yīng)用
1.DXF轉(zhuǎn)換工具
在模具加工中,其曲面的精準(zhǔn)性直接影響著模具制造的質(zhì)量,在很多加工企業(yè)中,對(duì)于一些大型的模具都是進(jìn)行自動(dòng)化加工控制的,但是很多局部的程序需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,這就需要一定的時(shí)間來(lái)完成,同時(shí)在對(duì)模具輪廓進(jìn)行修改的過(guò)程中也是需要一定的程序修改,這樣就浪費(fèi)了時(shí)間。而智能加工技術(shù)中DXF的應(yīng)用就能很好的解決這一問題,可以讓加工機(jī)器在運(yùn)行的狀態(tài)下進(jìn)行修改程序,避免了停機(jī)等待,在對(duì)輪廓進(jìn)行修改的過(guò)程中也是能夠單獨(dú)設(shè)立一段程序進(jìn)行,為客戶減少了等待的時(shí)間,簡(jiǎn)化工作程序。
2.手輪疊加和運(yùn)動(dòng)控制
在模具加工中,尤其是一些大型的精密的模具,操作人員需要直接對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)加工控制,這就需要手輪疊加運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)開始之前會(huì)對(duì)全局程序的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,這樣疊加運(yùn)動(dòng)的范圍就能夠確定,在這樣的前提下,手輪疊加運(yùn)動(dòng)是非常安全的。
曲面加工在模具制造中是比較重要的一環(huán),往往是使用CAD或者CAM來(lái)生成曲面加工程序,但是在很多直線程序的插補(bǔ)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)很多棘手的問題。在智能加工技術(shù)下,數(shù)控系統(tǒng)就能夠讓其自動(dòng)過(guò)渡,刀具也能夠以穩(wěn)定的速度在模具上切割。在運(yùn)動(dòng)控制中還有一個(gè)重要的功能就是減少后處理器的二次運(yùn)算,這一功能在上夜班無(wú)人看管的前提下非常好用。
3.智能控制加工精度
機(jī)床幾何誤差、旋轉(zhuǎn)軸定位誤差及空間漂移是在模具制造加工中經(jīng)常出現(xiàn)的問題,想要提高其加工精度就要從這幾方面入手進(jìn)行解決,而在智能加工技術(shù)的應(yīng)用下,KinematicsComp功能和KinematicsOpt功能就能對(duì)這種問題進(jìn)行及時(shí)的解決。在KinematicsComp功能中,是將所有軸的實(shí)際特性結(jié)合到運(yùn)動(dòng)特性的模型中,高精度的來(lái)測(cè)量刀尖的空間誤差。從而提高加工精度。KinematicsOpt功能是通過(guò)海德漢高精度觸發(fā)式測(cè)頭來(lái)測(cè)量球心的位置,對(duì)被測(cè)軸進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化,然后對(duì)參數(shù)進(jìn)行修改,這樣就保證了模具質(zhì)量生產(chǎn)的穩(wěn)定性。
4.自適應(yīng)控制加工過(guò)程
通常生產(chǎn)企業(yè)都想盡可能的提高機(jī)床的生產(chǎn)效率,為企業(yè)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益,因而對(duì)給予機(jī)床一個(gè)更大的加速度,在這樣的高速運(yùn)動(dòng)下,機(jī)床的承受能力是巨大的,嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響機(jī)床的正常工作。而在加工過(guò)程中運(yùn)用受力自適應(yīng)控制就能對(duì)加速度進(jìn)行檢測(cè),讓機(jī)床運(yùn)行速度保持在一個(gè)正常的、合理的范圍之內(nèi),同時(shí)還能夠提供扭矩和摩擦力的數(shù)據(jù)參數(shù),讓工作人員不斷地調(diào)整控制參數(shù),這樣就能適應(yīng)工件當(dāng)前的質(zhì)量。而位置自適應(yīng)控制是應(yīng)用在機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能控制中,最大限度的提升機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能,從而提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
四、模具制造中智能加工技術(shù)的應(yīng)用趨勢(shì)
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高,對(duì)模具制造的要求也是越來(lái)越高,模具制造的方向也應(yīng)該朝著更高的方向發(fā)展,智能化生產(chǎn)將會(huì)變得越來(lái)越普及,其中數(shù)字化控制將會(huì)成為模具制造發(fā)展趨勢(shì)中的主要潮流,模具制造主要是對(duì)速度和精度進(jìn)行控制,只有將這兩方面控制好,那么就能夠得到高質(zhì)量的產(chǎn)品。在未來(lái)的模具制造中,會(huì)要求工業(yè)生產(chǎn)更加的高效、精準(zhǔn)、復(fù)合化和多元化,而在實(shí)現(xiàn)這些標(biāo)準(zhǔn)的前提就是應(yīng)用智能加工技術(shù),因此智能加工技術(shù)將會(huì)應(yīng)用的更加普遍、成熟。
五、結(jié)束語(yǔ)
現(xiàn)在智能加工技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在模具制造中,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,數(shù)控技術(shù)是智能加工最好的體現(xiàn)方式之一,對(duì)于一些大型精密模具的制造都是有著至關(guān)重要的作用。上述具體應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中都發(fā)揮著重要的作用,相信在未來(lái)的發(fā)展中也是極為可靠、準(zhǔn)確的。
參考文獻(xiàn)
[1]楊興.模具制造智能化技術(shù)在東風(fēng)模具的應(yīng)用[J].金屬加工(冷加工).2015(11)
關(guān)鍵詞:工業(yè);自動(dòng)化;智能制造;技術(shù)
中圖分類號(hào):TH164 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-8937(2011)22-0102-01
自動(dòng)化生產(chǎn)是新時(shí)期工業(yè)經(jīng)濟(jì)的先進(jìn)理念,機(jī)電一體化、機(jī)械制造自動(dòng)化等均是工業(yè)自動(dòng)化的具體表現(xiàn)。積極推廣智能制造技術(shù)是未來(lái)企業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路。
1 傳統(tǒng)制造模式的缺陷
不可否認(rèn),傳統(tǒng)手工制作對(duì)當(dāng)時(shí)的工業(yè)進(jìn)步起到了推動(dòng)作用,但在倡導(dǎo)科技創(chuàng)新的今天,傳統(tǒng)制造技術(shù)卻顯現(xiàn)了多方面的缺陷。
①生產(chǎn)質(zhì)量低。我國(guó)工業(yè)包括重工業(yè)、輕工業(yè)等兩大類別,重工業(yè)指的是采掘業(yè)、原材料加工等,輕工業(yè)則指化工等行業(yè)。傳統(tǒng)的工業(yè)制造生產(chǎn)依賴于手工操作,許多產(chǎn)品的質(zhì)量無(wú)法保證,如:機(jī)械制造行業(yè)靠手工打造金屬物件,產(chǎn)品的尺寸、形狀等指標(biāo)很難達(dá)到高水平。
②生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)。傳統(tǒng)工業(yè)制造因缺乏先進(jìn)的工藝流程,制造人員幾乎憑借個(gè)人經(jīng)驗(yàn)制造產(chǎn)品。對(duì)于一些先進(jìn)的制造工藝未能及時(shí)采用,如:采煤行業(yè)中煤礦開采工藝落后,造成礦工每天的煤礦開采量量少,且礦工需持續(xù)工作12 h以上才能保證足夠的產(chǎn)量,作業(yè)時(shí)間超出預(yù)期范圍。
③生產(chǎn)效益少。企業(yè)投入了大量的成本投入工業(yè)制造,但由于生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量不達(dá)標(biāo),成批產(chǎn)品無(wú)法走向市場(chǎng)銷售,這造成企業(yè)出現(xiàn)貨物囤積現(xiàn)象。此外,由于質(zhì)量問題引起的各種補(bǔ)償問題均給企業(yè)經(jīng)營(yíng)造成很大的阻礙。早期我國(guó)工業(yè)呈現(xiàn)出生產(chǎn)投資大,回收效益少的狀況。
④生產(chǎn)設(shè)備缺。根據(jù)我國(guó)工業(yè)發(fā)展歷程可知,早期工業(yè)產(chǎn)品的制造生產(chǎn)70%以上均依賴于手工操作。這不僅是國(guó)內(nèi)工業(yè)技術(shù)落后的表現(xiàn),也是工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備不足的象征。由于缺乏機(jī)械設(shè)備從事相關(guān)生產(chǎn),手工制造才會(huì)一直占據(jù)工業(yè)產(chǎn)品加工的主流,制約了工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程的加快。
2 智能制造技術(shù)的工業(yè)運(yùn)用
改革開放之后,國(guó)家對(duì)工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展給予了高度關(guān)注,全國(guó)各地開始積極開展工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新活動(dòng)。經(jīng)過(guò)近30年的技術(shù)改革,我國(guó)的工業(yè)制造生產(chǎn)已經(jīng)掌握了自動(dòng)化、一體化、智能化等多項(xiàng)技術(shù)。有了先進(jìn)技術(shù)為支撐,我國(guó)的工業(yè)經(jīng)濟(jì)效益開始翻倍增長(zhǎng),智能制造技術(shù)在工業(yè)中的運(yùn)用更加普遍。工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化中引進(jìn)智能制造技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)如下:
①人機(jī)操作。智能制造技術(shù)的最大特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了“人機(jī)操作”,企業(yè)在制造高精度、高要求、高質(zhì)量的產(chǎn)品時(shí),必須要使用智能化操控系統(tǒng)保證自動(dòng)化生產(chǎn)的質(zhì)量。如:機(jī)械制造行業(yè)中,對(duì)于金屬產(chǎn)品的精度要求十分嚴(yán)格,若依舊安排人工制造加工時(shí)無(wú)法達(dá)到精度指標(biāo)的。企業(yè)可利用計(jì)算機(jī)與數(shù)控設(shè)備建立連接,用計(jì)算機(jī)編程后輸入程序指令,機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)可保證產(chǎn)品精度符合要求。
②自動(dòng)設(shè)計(jì)。智能機(jī)器具有強(qiáng)大的推理、預(yù)測(cè)、判斷等功能,制造設(shè)備可參照接收到的數(shù)字信號(hào)或程序代碼設(shè)計(jì)工業(yè)產(chǎn)品。產(chǎn)品研發(fā)人員把某個(gè)產(chǎn)品的重點(diǎn)參數(shù)及程序代碼輸入智能機(jī)器中,則可通過(guò)自動(dòng)設(shè)計(jì)將產(chǎn)品模型顯示在計(jì)算機(jī)上,讓企業(yè)根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際情況選擇最佳方案投入生產(chǎn)。如:許多企業(yè)采用CAD、proE UG等自動(dòng)化設(shè)計(jì)軟件,獲得的產(chǎn)品模型更加精準(zhǔn)。
③虛擬生產(chǎn)。虛擬技術(shù)依舊以計(jì)算機(jī)為核心控制,并結(jié)合信號(hào)處理、動(dòng)畫技術(shù)、智能推理、數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)、模擬仿真等功能,對(duì)工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)流程進(jìn)行模擬。虛擬化模擬生產(chǎn)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)產(chǎn)品存在的問題,對(duì)生產(chǎn)制造工藝做進(jìn)一步改學(xué)原料比例調(diào)整提供依據(jù)。
3 結(jié) 語(yǔ)
總之,隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)效益持續(xù)增長(zhǎng),企業(yè)致力于擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模,制造產(chǎn)品的數(shù)量相比之前更多。面對(duì)這種狀況若依舊采用傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造模式,則難以滿足生產(chǎn)效率指標(biāo)的要求。
參考文獻(xiàn):
[1] 孟俊煥,孫汝軍,姚俊紅,張秀英.智能制造系統(tǒng)的現(xiàn)狀與展望[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化,2005,(4).
[關(guān)鍵詞]智能制造;傳統(tǒng)制造業(yè);轉(zhuǎn)型升級(jí)
一、智能制造是傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的必然選擇
智能制造技術(shù)是在現(xiàn)代傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、擬人化智能技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上,通過(guò)智能化的感知、人機(jī)交互、決策和執(zhí)行技術(shù),實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程、制造過(guò)程和制造裝備智能化,是信息技術(shù)和智能技術(shù)與裝備制造過(guò)程技術(shù)的深度融合與集成。智能制造是制造業(yè)自動(dòng)化、數(shù)字化發(fā)展的高級(jí)階段和必然結(jié)果,其發(fā)展和應(yīng)用對(duì)于改變傳統(tǒng)生產(chǎn)模式、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率、提升制造業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力具有非常重要的意義。
智能制造主要包括三方面內(nèi)容。一是以信息化創(chuàng)新研發(fā)設(shè)計(jì)手段、研制智能產(chǎn)品;二是推進(jìn)生產(chǎn)裝備的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化,發(fā)展智能裝備;三是推進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化、智能化,建設(shè)自動(dòng)工廠。
智能制造是傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的必由之路。首先,自動(dòng)化、數(shù)字化工廠使直接從事生產(chǎn)的勞動(dòng)能力大幅下降,勞動(dòng)力占生產(chǎn)總成本越來(lái)越小。其次,數(shù)字化制造可以滿足個(gè)性化需求,實(shí)現(xiàn)定制生產(chǎn),并且交貨期大大縮短。最后,傳統(tǒng)的自上而下集中式經(jīng)營(yíng)方式將被分散的經(jīng)營(yíng)方式所取代,傳統(tǒng)的金字塔式的管理體制將被扁平管理體制取代,對(duì)市場(chǎng)也將會(huì)做出更加快速的反應(yīng)。
智能制造將進(jìn)一步提高制造系統(tǒng)的柔性化和自動(dòng)化水平,使生產(chǎn)系統(tǒng)具有更完善的判斷與適應(yīng)能力,顯著減少制造過(guò)程物耗、能耗,提升傳統(tǒng)制造業(yè)的水平。
二、提升智能制造水平促進(jìn)傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的途徑
通過(guò)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、機(jī)器換人,以現(xiàn)代化、自動(dòng)化的裝備提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),實(shí)現(xiàn)減員增效、減能增效、減耗增效、減污染排放增效和提高優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品率、提高全員勞動(dòng)生產(chǎn)率等“四減兩提高”目標(biāo)。這是遼寧傳統(tǒng)制造業(yè)以技術(shù)紅利替代人口紅利,應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)低成本優(yōu)勢(shì)削弱所面臨的挑戰(zhàn),推動(dòng)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵途徑。
(一)面向需求發(fā)展智能制造裝備產(chǎn)業(yè)
“產(chǎn)學(xué)研用”緊密結(jié)合打造智能制造裝備產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。引導(dǎo)建立企業(yè)、高校和科研院所共同參與的產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)盟,加強(qiáng)智能裝備制造企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力;加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈垂直整合,通過(guò)“基地―項(xiàng)目―人才”的長(zhǎng)期支持,形成覆蓋設(shè)計(jì)、制造、銷售、維護(hù)等產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)的聯(lián)盟運(yùn)行機(jī)制。
加快發(fā)展智能制造裝備技術(shù)。加強(qiáng)對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)力度,以聯(lián)盟為基礎(chǔ)共建智能制造領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)研究院、公共重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和工程技術(shù)中心,增強(qiáng)技術(shù)研發(fā)能力,攻克智能制造系統(tǒng)和核心部件的關(guān)鍵共性技術(shù),研發(fā)工程化產(chǎn)品,推動(dòng)核心部件的技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)化。
著力推進(jìn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展和企業(yè)應(yīng)用。吸引國(guó)際國(guó)內(nèi)的機(jī)器人產(chǎn)品生產(chǎn)或研發(fā)企業(yè)來(lái)遼寧發(fā)展,培育工業(yè)機(jī)器人大型企業(yè)集團(tuán),促進(jìn)企業(yè)聯(lián)合、兼并與合作,培育一批具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的大企業(yè)和單項(xiàng)產(chǎn)品“小巨人”,形成一批優(yōu)秀企業(yè)及產(chǎn)品品牌。建設(shè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)公共技術(shù)研發(fā)服務(wù)平臺(tái),著力培育工業(yè)機(jī)器人服務(wù)業(yè),做大前端研發(fā)和后端營(yíng)銷,打造工業(yè)機(jī)器人技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、服務(wù)中心、營(yíng)銷平臺(tái)。
實(shí)施智能制造裝備標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量控制提升工程。以加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化工作為突破口,為智能制造裝備提供技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)支撐,提升重點(diǎn)行業(yè)、重點(diǎn)企業(yè)和重點(diǎn)產(chǎn)品采標(biāo)達(dá)標(biāo)水平;加快智能制造裝備重點(diǎn)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)的制訂步伐,加大采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的力度;以產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)為載體推進(jìn)企業(yè)間的交流與合作,實(shí)現(xiàn)上下游產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接,保證產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)調(diào)性和一致性;以穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量為目標(biāo),聯(lián)合相關(guān)專業(yè)機(jī)構(gòu)共同開展專項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)活動(dòng),解決影響供應(yīng)鏈質(zhì)量的瓶頸問題;指導(dǎo)企業(yè)提高對(duì)采購(gòu)產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)能力,確保產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的產(chǎn)品質(zhì)量水平,并對(duì)重要供應(yīng)商開展第三方審核;加大對(duì)采用新材料、新產(chǎn)品、新技術(shù)和新工藝的支持力度,支持企業(yè)開展技術(shù)改造和技術(shù)創(chuàng)新工作。
在沈陽(yáng)等地建立智能制造裝備集聚區(qū)。圍繞紡織、輕工、機(jī)械、電子電器、建材、五金等傳統(tǒng)制造業(yè)領(lǐng)域轉(zhuǎn)型升級(jí)的需要,以沈陽(yáng)裝備制造產(chǎn)業(yè)集群為基礎(chǔ),以中國(guó)科學(xué)院創(chuàng)新研究中心及產(chǎn)業(yè)化基地為核心,構(gòu)建遼寧智能制造裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展集聚區(qū),集聚國(guó)內(nèi)外智能裝備及關(guān)鍵零部件研發(fā)生產(chǎn)機(jī)構(gòu),建立適合行業(yè)需求的專用智能制造裝備產(chǎn)業(yè)體系。
(二)政策扶持完善智能制造支撐體系
設(shè)立“智能制造”專項(xiàng)資金。對(duì)智能制造裝備產(chǎn)業(yè)化發(fā)展給予資金支持,采用無(wú)償資助、貸款貼息、有償使用、委托投資等多種操作方式,扶持企業(yè)實(shí)施“機(jī)器換人”項(xiàng)目。鼓勵(lì)金融機(jī)構(gòu)對(duì)試點(diǎn)企業(yè)“機(jī)器換人”項(xiàng)目?jī)?yōu)先給予貸款,鼓勵(lì)省內(nèi)信用擔(dān)保基金優(yōu)先給予擔(dān)保貸款貼息;鼓勵(lì)金融機(jī)構(gòu)開展多種形式的首臺(tái)套保險(xiǎn)業(yè)務(wù)。
加強(qiáng)對(duì)“智能制造”發(fā)展的研究指導(dǎo)。成立智能制造專家咨詢小組,邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外專家進(jìn)行實(shí)地調(diào)研和現(xiàn)場(chǎng)診斷,重點(diǎn)研究探討智能制造推進(jìn)過(guò)程中遇到的熱點(diǎn)難點(diǎn)問題,研究技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì),定期出臺(tái)政策,對(duì)部分工種要求強(qiáng)制采用機(jī)器代替人工。
建設(shè)智能制造公共服務(wù)平臺(tái)。通過(guò)完善功能、提升能力,為中小企業(yè)提供智能制造設(shè)計(jì)及檢測(cè)、產(chǎn)品測(cè)試、檢測(cè)設(shè)備研發(fā)、工業(yè)設(shè)計(jì)、虛擬仿真、樣品分析、快速成型、3C認(rèn)證、人才培養(yǎng)等服務(wù)。積極為企業(yè)提供物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持,推進(jìn)企業(yè)應(yīng)用條碼、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、質(zhì)量控制和售后過(guò)程的產(chǎn)品跟蹤、故障診斷、服務(wù)優(yōu)化。
實(shí)施智能制造人才培養(yǎng)工程。依托高校、科研院所和企業(yè)培訓(xùn)資源,建立智能制造人才培訓(xùn)和實(shí)訓(xùn)基地,重點(diǎn)培養(yǎng)高層次研發(fā)和應(yīng)用人員。積極推進(jìn)行業(yè)職業(yè)技能鑒定工作和高技能人才選拔工作,加強(qiáng)企業(yè)人員職業(yè)培訓(xùn),每年針對(duì)示范企業(yè)技術(shù)骨干開展提高培訓(xùn),針對(duì)企業(yè)員工開展普及培訓(xùn)。
加強(qiáng)對(duì)智能制造的國(guó)際合作與宣傳力度。鼓勵(lì)開展智能制造聯(lián)合創(chuàng)新、應(yīng)用示范、人才培訓(xùn)和評(píng)估認(rèn)證等領(lǐng)域的國(guó)際交流與合作,支持國(guó)內(nèi)相關(guān)組織和企業(yè)參與相關(guān)領(lǐng)域國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制修訂。普及工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)知識(shí),推廣先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),營(yíng)造社會(huì)氛圍,提高全社會(huì)對(duì)發(fā)展智能制造的知曉度、認(rèn)知度、參與度。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:智能制造;物聯(lián)網(wǎng);機(jī)器人;區(qū)域協(xié)同
前言
制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主體,是一個(gè)國(guó)家發(fā)展的支柱和動(dòng)力源泉,也是提升工業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要支撐和引擎?!笆濉币?guī)劃提出要加快建設(shè)制造強(qiáng)國(guó),將“智能制造和機(jī)器人領(lǐng)域”提升為中國(guó)的“長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略需求”,智能制造產(chǎn)業(yè)將是我國(guó)制造業(yè)發(fā)展的重中之重。智能制造是一項(xiàng)復(fù)雜而龐大的系統(tǒng)工程,需要不斷探索、試錯(cuò),要實(shí)現(xiàn)智能制造生產(chǎn)方式,單靠一個(gè)企業(yè)的創(chuàng)新是難以實(shí)現(xiàn),智能制造的多元性和關(guān)聯(lián)性決定了智能制造產(chǎn)業(yè)必須協(xié)同創(chuàng)新。成都市是四川省重要的經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)域,成都制造業(yè)通過(guò)多年的發(fā)展已經(jīng)形成了一定規(guī)模。2016年5月國(guó)家批復(fù)的成渝城市群發(fā)展規(guī)劃中,就要求“成都要以建設(shè)國(guó)家中心城市為目標(biāo),增強(qiáng)作為西部地區(qū)重要的經(jīng)濟(jì)、科技、文創(chuàng)和對(duì)外交往中心職能與綜合交通樞紐功能”。可以看出,在國(guó)家戰(zhàn)略背景下,成都的戰(zhàn)略地位在國(guó)家層面得到了很大提升。成都需要抓住制造業(yè)發(fā)展機(jī)遇,找準(zhǔn)發(fā)展方向,加快轉(zhuǎn)型升級(jí),更加主動(dòng)、更深程度地融入國(guó)際國(guó)內(nèi)區(qū)域和產(chǎn)業(yè)分工體系,搶占新一輪發(fā)展制高點(diǎn),實(shí)現(xiàn)成都經(jīng)濟(jì)帶新跨越。
1智能制造的內(nèi)涵與智能制造協(xié)同創(chuàng)新
1.1智能制造的內(nèi)涵
智能是獲取知識(shí),并利用知識(shí)求解的能力。智能制造包含智能技術(shù)和自動(dòng)制造系統(tǒng)。一般認(rèn)為智能制造可分為“Smart”階段和“Intelligent”階段,“Smart”也就是智能工廠的概念,通俗地講:“智能”的范圍有限,還局限在企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)組織,側(cè)重于快速制造,靈活制造,沒有自主決策,沒有智能設(shè)計(jì);而“Intelligent”是真正意義上的智能制造,它可利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)鏈接更大大范圍的終端市場(chǎng),全方位的自主感知需要的知識(shí),通過(guò)自主學(xué)習(xí)產(chǎn)生更多的產(chǎn)品設(shè)計(jì)思路,通過(guò)不斷優(yōu)化實(shí)施計(jì)劃,改變產(chǎn)品產(chǎn)生過(guò)程,精細(xì)生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)自主感知、自主設(shè)計(jì)、自主決策、精準(zhǔn)執(zhí)行、不斷改進(jìn)的目標(biāo)。
1.2協(xié)同創(chuàng)新的概念及協(xié)同創(chuàng)新的要素
協(xié)同創(chuàng)新是一項(xiàng)復(fù)雜的創(chuàng)新組織方式,其關(guān)鍵是形成以企業(yè)、用戶為核心要素,以政府、科研院所、金融機(jī)構(gòu)、學(xué)會(huì)、創(chuàng)新平臺(tái)、非營(yíng)利性組織等為輔助要素的多元主體協(xié)同互動(dòng)的創(chuàng)新模式。以企業(yè)為主體,以市場(chǎng)為導(dǎo)向,確立需求目標(biāo),通過(guò)知識(shí)創(chuàng)造主體和技術(shù)創(chuàng)新主體間的深入合作和資源整合,產(chǎn)生系統(tǒng)疊加效應(yīng)。成都市科技局高新技術(shù)處提出了產(chǎn)業(yè)集群協(xié)同創(chuàng)新模式,即以骨干企業(yè)為龍頭,整合科研機(jī)構(gòu)、重點(diǎn)院校以及多家企業(yè),圍繞當(dāng)前關(guān)鍵技術(shù),制定攻關(guān)實(shí)施計(jì)劃,形成“抱團(tuán)取暖”之勢(shì),融入技術(shù),構(gòu)建創(chuàng)新的生態(tài)系統(tǒng),加速推進(jìn)智能制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。圖1表述了一個(gè)抱團(tuán)之勢(shì),不難看出,政府、大學(xué)、科研機(jī)構(gòu)、金融機(jī)構(gòu)都是圍繞企業(yè)開展各項(xiàng)活動(dòng),協(xié)會(huì)、學(xué)會(huì)、聯(lián)盟等社會(huì)非營(yíng)利組織起到一個(gè)承上啟下的橋梁作用,為政府、企業(yè)、科研院所等提供雙向服務(wù)。
2成都經(jīng)濟(jì)區(qū)智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r
2.1成都經(jīng)濟(jì)區(qū)及發(fā)展?fàn)顩r
成都經(jīng)濟(jì)區(qū),也成為成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū),包含成都、德陽(yáng)、綿陽(yáng)、眉山、樂山、資陽(yáng)、雅安、遂寧八個(gè)城市,以成都、德陽(yáng)、綿陽(yáng)三大城市為龍頭,重點(diǎn)發(fā)展高新技術(shù)、先進(jìn)制造業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)。2010年成都與7市簽署了《成都經(jīng)濟(jì)區(qū)區(qū)域合作框架協(xié)議》。成都經(jīng)濟(jì)區(qū)涵蓋了四川省重要的科研資源,云集了眾多的國(guó)家級(jí)科研院所,每年產(chǎn)生出大量的科研成果,對(duì)區(qū)域企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)和科技發(fā)展起到了積極促進(jìn)作用。據(jù)成都市經(jīng)信委有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹,成都制造業(yè)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展,已經(jīng)形成較為完備的產(chǎn)業(yè)門類和工業(yè)體系,現(xiàn)有電子信息、汽車、機(jī)械、食品等4個(gè)千億級(jí)產(chǎn)業(yè),規(guī)模以上工業(yè)增加值穩(wěn)居全國(guó)副省級(jí)城市第二方陣。
2.2成都制造業(yè)發(fā)展中存在的問題
目前,成都智能制造裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展側(cè)重于技術(shù)追蹤和技術(shù)引進(jìn)。智能制造及機(jī)器人所需的感知和在線分析技術(shù)、典型控制系統(tǒng)與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、高速精密軸承、伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器、精密減速器、控制器等關(guān)鍵核心部件技術(shù)都需要引進(jìn),本地智能制造及機(jī)器人企業(yè)成為了名副其實(shí)的集成商。研發(fā)投入不足,導(dǎo)致對(duì)國(guó)外技術(shù)的依存度高,導(dǎo)致智能制造系統(tǒng)價(jià)格巨高,使有意實(shí)施智能制造的企業(yè)望而此步,只能徘徊在工業(yè)2.0和3.0之間,與國(guó)外差距進(jìn)一步加大。
3智能制造裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對(duì)策
3.1以智能制造為切入點(diǎn),大力推進(jìn)
“互聯(lián)網(wǎng)+制造”實(shí)施智能制造是制造業(yè)發(fā)展的必然選擇。成都制造業(yè)有一定基礎(chǔ),現(xiàn)在暫時(shí)落后于東部沿海地區(qū),但是,只要抓住第四次工業(yè)革命契機(jī),用先進(jìn)制造方式改造企業(yè),用“互聯(lián)網(wǎng)+”制造實(shí)現(xiàn)智能制造生產(chǎn)方式,就有趕超的機(jī)會(huì)。實(shí)施“互聯(lián)網(wǎng)+制造”,要以智能制造為切入點(diǎn)。有些企業(yè)估計(jì)談“智”色變,認(rèn)為智能制造是高投入、長(zhǎng)周期、高風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)際上本文想表達(dá)的觀點(diǎn)是:實(shí)施智能制造重要的是觀念轉(zhuǎn)變,要用大數(shù)據(jù)、大制造、大管理的開放式思維模式支撐企業(yè)發(fā)展,把過(guò)去單一的電氣化、自動(dòng)化、信息化思維方式等轉(zhuǎn)變到智能化生產(chǎn)思路上來(lái),從過(guò)去簡(jiǎn)單盲目生產(chǎn)轉(zhuǎn)變到理性的、貼近現(xiàn)實(shí)需要的“互聯(lián)網(wǎng)+”制造的智能生產(chǎn)模式。就是說(shuō)企業(yè)必須用三個(gè)維度的思路來(lái)組織生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)。圖2企業(yè)智能化生產(chǎn)模式要快速適應(yīng)市場(chǎng)變化就必須建立大制造的思維模式,要實(shí)現(xiàn)大制造就必須要有大的管理思路,實(shí)現(xiàn)大管理就必須要有大數(shù)據(jù)支撐。前面文章中提到的“PLM(產(chǎn)品生命周期管理)、ERP(企業(yè)資源計(jì)劃即)、CRM(客戶關(guān)系管理)、SCM(供應(yīng)鏈管理)和MES(制造企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程執(zhí)行系統(tǒng))”五大核心系統(tǒng),構(gòu)建了智能制造的核心要素,催生了智能制造時(shí)代的到來(lái)。當(dāng)前制造業(yè)實(shí)施智能制造,最重要的是把大制造、大管理、大數(shù)據(jù)的思路貫穿始終,整體構(gòu)思,分步實(shí)施,避免建成一個(gè)個(gè)系統(tǒng)孤島,最后又來(lái)打通信息孤島。
3.2以企業(yè)自主創(chuàng)新為重點(diǎn),加快推進(jìn)區(qū)域協(xié)同發(fā)展
要實(shí)現(xiàn)大制造就必須要有大管理的思維方式,要實(shí)現(xiàn)大管理就必須有大數(shù)據(jù)作支撐。過(guò)去企業(yè)生產(chǎn)著眼點(diǎn)在企業(yè)內(nèi)部,按照生產(chǎn)能力組織生產(chǎn),最大限度發(fā)揮設(shè)備的生產(chǎn)能力,然后組織銷售。其結(jié)果,市場(chǎng)飽和、產(chǎn)品積壓,最后導(dǎo)致惡性競(jìng)爭(zhēng),出現(xiàn)“鋼鐵價(jià)格不如白菜價(jià)格”的奇怪現(xiàn)象。今后企業(yè)必須提高制造的柔性度,適應(yīng)高端、小批量、高附加值的市場(chǎng)需求。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),企業(yè)內(nèi)部自主創(chuàng)新是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,需要整合更多的、企業(yè)以外的資源,建立健全產(chǎn)業(yè)配套鏈。要立足成都制造,圍繞供給側(cè)改革和高端制造業(yè)共性需求,把德陽(yáng)、綿陽(yáng)制造業(yè)以及其它城市納入合作共同體,實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域合作,拓展合作領(lǐng)域,把制造的觸角深入到重大裝備制造、軍工制造。采取政府與社會(huì)合作,政產(chǎn)學(xué)研會(huì)協(xié)同創(chuàng)新,共享智能制造與機(jī)器人相關(guān)技術(shù)和成果信息,共同開展智能制造與機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)和核心技術(shù)的協(xié)同攻關(guān)、開發(fā)與應(yīng)用推廣;建立完善的產(chǎn)業(yè)鏈,形成產(chǎn)業(yè)鏈集群優(yōu)勢(shì),促進(jìn)制造產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、轉(zhuǎn)型升級(jí)、提質(zhì)增效;激發(fā)成都智能制造領(lǐng)域創(chuàng)新要素,促進(jìn)成都制造業(yè)在技術(shù)、信息、生產(chǎn)、市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)等方面創(chuàng)新能力,為本區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
4結(jié)束語(yǔ)
智能制造面向傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造提升和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求,已成為當(dāng)前制造業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)。實(shí)施智能制造戰(zhàn)略會(huì)面臨諸多復(fù)雜問題,不可能一蹴而就。但是,觀念的轉(zhuǎn)變尤為重要需要,整合區(qū)域科技資源,協(xié)同創(chuàng)新,抱團(tuán)取暖,舉協(xié)同之力,突破難點(diǎn),帶動(dòng)區(qū)域發(fā)展,打造良好的智能制造生態(tài)園。政府、企業(yè)、科研院所以及社會(huì)各界要給予重視和支持,激活科技創(chuàng)新能力,實(shí)現(xiàn)區(qū)域科技成果的共享。
參考文獻(xiàn)
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(1)為支持快速敏捷制造,幾何知識(shí)的共享已成為制約現(xiàn)代機(jī)械技術(shù)中產(chǎn)品開發(fā)和制造的關(guān)鍵問題。機(jī)械制造過(guò)程中物理和力學(xué)現(xiàn)象的幾何化研究形成了機(jī)械制造科學(xué)中幾何計(jì)算和幾何推理等多方面的研究課題,其理論有待進(jìn)一步突破,當(dāng)前一門新學(xué)科——計(jì)算機(jī)幾何正在受到日益廣泛和深入的研究。
(2)在現(xiàn)代機(jī)械制造過(guò)程中,信息不僅已成為主宰機(jī)械制造行業(yè)的決定性因素,而且還是最活躍的驅(qū)動(dòng)因素。提高機(jī)械制造系統(tǒng)的信息處理能力已成為現(xiàn)代制造科學(xué)發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)。由于機(jī)械制造系統(tǒng)信息組織和結(jié)構(gòu)的多層次性,制造信息的獲取、集成與融合呈現(xiàn)出立體性、信息度量的多維性、以及信息組織的多層次性。在制造信息的結(jié)構(gòu)模型、制造信息的一致性約束、傳播處理和海景數(shù)據(jù)的制造知識(shí)庫(kù)管理等方面,都還有待進(jìn)一步突破。
(3)各種人工智能工具和計(jì)算智能方法在機(jī)械制造中的廣泛應(yīng)用促進(jìn)了機(jī)械制造智能的發(fā)展。一類基于生物進(jìn)化算法的計(jì)算智能工具,在包括調(diào)度問題在內(nèi)的組合優(yōu)化求解技術(shù)領(lǐng)域中,受到越來(lái)越普遍的關(guān)注,有望在機(jī)械制造中完成組合優(yōu)化問題時(shí)的求解速度和求解精度方面雙雙突破問題規(guī)模的制約。機(jī)械制造智能還表現(xiàn)在;智能調(diào)度、智能設(shè)計(jì)、智能加工、機(jī)器人學(xué)、智能控制、智能工藝規(guī)劃、智能診斷等多方面。這些問題是當(dāng)前產(chǎn)品創(chuàng)新的關(guān)鍵理論問題,也是機(jī)械制造由一門技藝上升為一門科學(xué)的重要基礎(chǔ)性問題。這些問題的重點(diǎn)突破,可以形成產(chǎn)品創(chuàng)新的基礎(chǔ)研究體系。
2現(xiàn)代機(jī)械工程的前沿科學(xué)
2.1機(jī)械制造信息科學(xué)
機(jī)電產(chǎn)品是信息在原材料上的物化。許多現(xiàn)代產(chǎn)品的價(jià)值增值主要體現(xiàn)在信息上。因此機(jī)械制造過(guò)程中信息的獲取和應(yīng)用十分重要。信息化是機(jī)械制造科學(xué)技術(shù)走向全球化和現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。人們一方面對(duì)機(jī)械制造技術(shù)開始探索產(chǎn)品設(shè)計(jì)和機(jī)械制造過(guò)程中的信息本質(zhì),另一方面對(duì)機(jī)械制造技術(shù)本身加以改造,以使得其適應(yīng)新的信息化機(jī)械制造環(huán)境。隨著對(duì)機(jī)械制造過(guò)程和機(jī)械制造系統(tǒng)認(rèn)識(shí)的加深,研究者們正試圖以全新的概念和方式對(duì)其加以描述和表達(dá),以進(jìn)一步達(dá)到實(shí)現(xiàn)控制和優(yōu)化的目的。
2.2微機(jī)械及其制造技術(shù)研究
微型電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS),是指集微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的完整微型機(jī)電系統(tǒng)。微型機(jī)電系統(tǒng)的研究需要多學(xué)科交叉的研究隊(duì)伍,微型機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)是在微電子工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展的多學(xué)科交叉的前沿研究領(lǐng)域,涉及電子工程、機(jī)械工程、材料工程、物理學(xué)、化學(xué)以及生物醫(yī)學(xué)等多種工程技術(shù)和科學(xué)。目前對(duì)微觀條件下的機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,微小構(gòu)件的物理特性和載荷作用下的力學(xué)行為等尚缺乏充分的認(rèn)識(shí),還沒有形成基于一定理論基礎(chǔ)之上的微系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論與方法,因此只能憑經(jīng)驗(yàn)和試探的方法進(jìn)行研究。微型機(jī)械系統(tǒng)研究中存在的關(guān)鍵科學(xué)問題有微系統(tǒng)的尺度效應(yīng)、物理特性和生化特性等。微系統(tǒng)的研究正處于突破的前夜,是亟待深入研究的領(lǐng)域。
2.3材料制備、零件制造一體化和加工新技術(shù)基礎(chǔ)
材料是人類進(jìn)步的里程碑,是機(jī)械制造業(yè)和高技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。每一種重要新材料的成功制備和應(yīng)用,都會(huì)推進(jìn)物質(zhì)文明,促進(jìn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和軍事實(shí)力的增強(qiáng)。21世紀(jì)中,世界將由資源消耗型的工業(yè)經(jīng)濟(jì)向知識(shí)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變,要求材料和零件具有高的性能以及功能化、智能化的特性;要求材料和零件的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)定量化、數(shù)字化;要求材料和零件的制備快速、高效并實(shí)現(xiàn)二者一體化、集成化。材料和零件的數(shù)字化設(shè)計(jì)與擬實(shí)仿真優(yōu)化是實(shí)現(xiàn)材料與零件的高效優(yōu)質(zhì)制備/制造及二者一體化、集成化機(jī)械制造的關(guān)鍵。一方面,通過(guò)計(jì)算機(jī)完成擬實(shí)仿真優(yōu)化后可以減少材料制備與零件制造過(guò)程中的實(shí)驗(yàn)性環(huán)節(jié),獲得最佳的工藝方案,實(shí)現(xiàn)材料與零件的高效優(yōu)質(zhì)制備/制造;另一方面,根據(jù)不同材料性能的要求,如彈性模量、熱膨脹系數(shù)、電磁性能等,研究材料和零件的設(shè)計(jì)形式。進(jìn)而結(jié)合傳統(tǒng)的去除材料式制造技術(shù)、增加材料式覆層技術(shù)等,研究多種材料組分的復(fù)合成形工藝技術(shù)。形成材料與零件的數(shù)字化制造理論、技術(shù)和方法,如快速成形技術(shù)采用材料逐漸增長(zhǎng)的原理,突破了傳統(tǒng)的去材法和變形法機(jī)械加工的許多限制,加工過(guò)程不需要工具或模具,能迅速制造出任意復(fù)雜形狀又具有一定功能的三維實(shí)體模型或零件。
2.4機(jī)械仿生制造
21世紀(jì)將是生命科學(xué)的世紀(jì),機(jī)械科學(xué)和生命科學(xué)的深度融合將產(chǎn)生全新概念的產(chǎn)品(如智能仿生結(jié)構(gòu)),開發(fā)出新工藝(如生長(zhǎng)成形工藝)和開辟一系列的新產(chǎn)業(yè),并為解決產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造過(guò)程和系統(tǒng)中一系列難題提供新的解決方法。這是一個(gè)極富創(chuàng)新和挑戰(zhàn)的前沿領(lǐng)域。
地球上的生物在漫長(zhǎng)的進(jìn)化中所積累的優(yōu)良品性為僻決人類制造活動(dòng)中的各種難題提供了范例和指南。從生命現(xiàn)象中學(xué)習(xí)組織與運(yùn)行復(fù)雜系統(tǒng)的方法和技巧,是今后解決目前制造業(yè)所面臨許多難題的一條有效出路。仿生制造指的是模仿生物器官的自組織、自愈合、自增長(zhǎng)與自進(jìn)化等功能結(jié)構(gòu)和運(yùn)行模式的一種制造系統(tǒng)與制造過(guò)程。如果說(shuō)制造過(guò)程的機(jī)械化、自動(dòng)化延伸了人類的體力,智能化延伸了人類的智力,那么,“仿生制造”則可以說(shuō)延伸了人類自身的組織結(jié)構(gòu)和進(jìn)化過(guò)程。
仿生制造所涉及的科學(xué)問題是生物的“自組織”機(jī)制及其在制造系統(tǒng)中的應(yīng)用問題。所謂“自組織”是指一個(gè)系統(tǒng)在其內(nèi)在機(jī)制的驅(qū)動(dòng)下,在組織結(jié)構(gòu)和運(yùn)行模式上不斷自我完善、從而提高對(duì)于環(huán)境適應(yīng)能力的過(guò)程。仿生制造的“自組織”機(jī)制為自下而上的產(chǎn)品并行設(shè)計(jì)、制造工藝規(guī)程的自動(dòng)生成、生產(chǎn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)重組以及產(chǎn)品和制造系統(tǒng)的自動(dòng)趨優(yōu)提供了理論基礎(chǔ)和實(shí)現(xiàn)條件。
仿生制造屬于制造科學(xué)和生命科學(xué)的“遠(yuǎn)緣雜交”,它將對(duì)21世紀(jì)的制造業(yè)產(chǎn)生巨大的影響。
3現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
隨著電子、信息等高新技術(shù)的不斷發(fā)展,市場(chǎng)需求個(gè)性化與多樣化,未來(lái)現(xiàn)代制造技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)是向精密化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化、綠色集成化、全球化的方向發(fā)展。當(dāng)前現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)大致有以下幾個(gè)方面:
(1)信息技術(shù)、管理技術(shù)與工藝技術(shù)緊密結(jié)合,現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)模式會(huì)獲得不斷發(fā)展。
(2)設(shè)計(jì)技術(shù)與手段更現(xiàn)代化。
(3)成型及制造技術(shù)精密化、機(jī)械制造過(guò)程實(shí)現(xiàn)低能耗。
(4)新型特種加工方法的形成。
(5)開發(fā)新一代超精密、超高速機(jī)械制造裝備。
(1)為支持快速敏捷制造,幾何知識(shí)的共享已成為制約現(xiàn)代機(jī)械技術(shù)中產(chǎn)品開發(fā)和制造的關(guān)鍵問題。機(jī)械制造過(guò)程中物理和力學(xué)現(xiàn)象的幾何化研究形成了機(jī)械制造科學(xué)中幾何計(jì)算和幾何推理等多方面的研究課題,其理論有待進(jìn)一步突破,當(dāng)前一門新學(xué)科——計(jì)算機(jī)幾何正在受到日益廣泛和深入的研究。
(2)在現(xiàn)代機(jī)械制造過(guò)程中,信息不僅已成為主宰機(jī)械制造行業(yè)的決定性因素,而且還是最活躍的驅(qū)動(dòng)因素。提高機(jī)械制造系統(tǒng)的信息處理能力已成為現(xiàn)代制造科學(xué)發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)。由于機(jī)械制造系統(tǒng)信息組織和結(jié)構(gòu)的多層次性,制造信息的獲取、集成與融合呈現(xiàn)出立體性、信息度量的多維性、以及信息組織的多層次性。在制造信息的結(jié)構(gòu)模型、制造信息的一致性約束、傳播處理和海景數(shù)據(jù)的制造知識(shí)庫(kù)管理等方面,都還有待進(jìn)一步突破。
(3)各種人工智能工具和計(jì)算智能方法在機(jī)械制造中的廣泛應(yīng)用促進(jìn)了機(jī)械制造智能的發(fā)展。一類基于生物進(jìn)化算法的計(jì)算智能工具,在包括調(diào)度問題在內(nèi)的組合優(yōu)化求解技術(shù)領(lǐng)域中,受到越來(lái)越普遍的關(guān)注,有望在機(jī)械制造中完成組合優(yōu)化問題時(shí)的求解速度和求解精度方面雙雙突破問題規(guī)模的制約。機(jī)械制造智能還表現(xiàn)在;智能調(diào)度、智能設(shè)計(jì)、智能加工、機(jī)器人學(xué)、智能控制、智能工藝規(guī)劃、智能診斷等多方面。這些問題是當(dāng)前產(chǎn)品創(chuàng)新的關(guān)鍵理論問題,也是機(jī)械制造由一門技藝上升為一門科學(xué)的重要基礎(chǔ)性問題。這些問題的重點(diǎn)突破,可以形成產(chǎn)品創(chuàng)新的基礎(chǔ)研究體系。
2現(xiàn)代機(jī)械工程的前沿科學(xué)
2.1機(jī)械制造信息科學(xué)
機(jī)電產(chǎn)品是信息在原材料上的物化。許多現(xiàn)代產(chǎn)品的價(jià)值增值主要體現(xiàn)在信息上。因此機(jī)械制造過(guò)程中信息的獲取和應(yīng)用十分重要。信息化是機(jī)械制造科學(xué)技術(shù)走向全球化和現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。人們一方面對(duì)機(jī)械制造技術(shù)開始探索產(chǎn)品設(shè)計(jì)和機(jī)械制造過(guò)程中的信息本質(zhì),另一方面對(duì)機(jī)械制造技術(shù)本身加以改造,以使得其適應(yīng)新的信息化機(jī)械制造環(huán)境。隨著對(duì)機(jī)械制造過(guò)程和機(jī)械制造系統(tǒng)認(rèn)識(shí)的加深,研究者們正試圖以全新的概念和方式對(duì)其加以描述和表達(dá),以進(jìn)一步達(dá)到實(shí)現(xiàn)控制和優(yōu)化的目的。
2.2微機(jī)械及其制造技術(shù)研究
微型電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS),是指集微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的完整微型機(jī)電系統(tǒng)。微型機(jī)電系統(tǒng)的研究需要多學(xué)科交叉的研究隊(duì)伍,微型機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)是在微電子工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展的多學(xué)科交叉的前沿研究領(lǐng)域,涉及電子工程、機(jī)械工程、材料工程、物理學(xué)、化學(xué)以及生物醫(yī)學(xué)等多種工程技術(shù)和科學(xué)。目前對(duì)微觀條件下的機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,微小構(gòu)件的物理特性和載荷作用下的力學(xué)行為等尚缺乏充分的認(rèn)識(shí),還沒有形成基于一定理論基礎(chǔ)之上的微系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論與方法,因此只能憑經(jīng)驗(yàn)和試探的方法進(jìn)行研究。微型機(jī)械系統(tǒng)研究中存在的關(guān)鍵科學(xué)問題有微系統(tǒng)的尺度效應(yīng)、物理特性和生化特性等。微系統(tǒng)的研究正處于突破的前夜,是亟待深入研究的領(lǐng)域。
2.3材料制備、零件制造一體化和加工新技術(shù)基礎(chǔ)
材料是人類進(jìn)步的里程碑,是機(jī)械制造業(yè)和高技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。每一種重要新材料的成功制備和應(yīng)用,都會(huì)推進(jìn)物質(zhì)文明,促進(jìn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和軍事實(shí)力的增強(qiáng)。21世紀(jì)中,世界將由資源消耗型的工業(yè)經(jīng)濟(jì)向知識(shí)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變,要求材料和零件具有高的性能以及功能化、智能化的特性;要求材料和零件的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)定量化、數(shù)字化;要求材料和零件的制備快速、高效并實(shí)現(xiàn)二者一體化、集成化。材料和零件的數(shù)字化設(shè)計(jì)與擬實(shí)仿真優(yōu)化是實(shí)現(xiàn)材料與零件的高效優(yōu)質(zhì)制備/制造及二者一體化、集成化機(jī)械制造的關(guān)鍵。一方面,通過(guò)計(jì)算機(jī)完成擬實(shí)仿真優(yōu)化后可以減少材料制備與零件制造過(guò)程中的實(shí)驗(yàn)性環(huán)節(jié),獲得最佳的工藝方案,實(shí)現(xiàn)材料與零件的高效優(yōu)質(zhì)制備/制造;另一方面,根據(jù)不同材料性能的要求,如彈性模量、熱膨脹系數(shù)、電磁性能等,研究材料和零件的設(shè)計(jì)形式。進(jìn)而結(jié)合傳統(tǒng)的去除材料式制造技術(shù)、增加材料式覆層技術(shù)等,研究多種材料組分的復(fù)合成形工藝技術(shù)。形成材料與零件的數(shù)字化制造理論、技術(shù)和方法,如快速成形技術(shù)采用材料逐漸增長(zhǎng)的原理,突破了傳統(tǒng)的去材法和變形法機(jī)械加工的許多限制,加工過(guò)程不需要工具或模具,能迅速制造出任意復(fù)雜形狀又具有一定功能的三維實(shí)體模型或零件。
2.4機(jī)械仿生制造
21世紀(jì)將是生命科學(xué)的世紀(jì),機(jī)械科學(xué)和生命科學(xué)的深度融合將產(chǎn)生全新概念的產(chǎn)品(如智能仿生結(jié)構(gòu)),開發(fā)出新工藝(如生長(zhǎng)成形工藝)和開辟一系列的新產(chǎn)業(yè),并為解決產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造過(guò)程和系統(tǒng)中一系列難題提供新的解決方法。這是一個(gè)極富創(chuàng)新和挑戰(zhàn)的前沿領(lǐng)域。
地球上的生物在漫長(zhǎng)的進(jìn)化中所積累的優(yōu)良品性為僻決人類制造活動(dòng)中的各種難題提供了范例和指南。從生命現(xiàn)象中學(xué)習(xí)組織與運(yùn)行復(fù)雜系統(tǒng)的方法和技巧,是今后解決目前制造業(yè)所面臨許多難題的一條有效出路。仿生制造指的是模仿生物器官的自組織、自愈合、自增長(zhǎng)與自進(jìn)化等功能結(jié)構(gòu)和運(yùn)行模式的一種制造系統(tǒng)與制造過(guò)程。如果說(shuō)制造過(guò)程的機(jī)械化、自動(dòng)化延伸了人類的體力,智能化延伸了人類的智力,那么,“仿生制造”則可以說(shuō)延伸了人類自身的組織結(jié)構(gòu)和進(jìn)化過(guò)程。
仿生制造所涉及的科學(xué)問題是生物的“自組織”機(jī)制及其在制造系統(tǒng)中的應(yīng)用問題。所謂“自組織”是指一個(gè)系統(tǒng)在其內(nèi)在機(jī)制的驅(qū)動(dòng)下,在組織結(jié)構(gòu)和運(yùn)行模式上不斷自我完善、從而提高對(duì)于環(huán)境適應(yīng)能力的過(guò)程。仿生制造的“自組織”機(jī)制為自下而上的產(chǎn)品并行設(shè)計(jì)、制造工藝規(guī)程的自動(dòng)生成、生產(chǎn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)重組以及產(chǎn)品和制造系統(tǒng)的自動(dòng)趨優(yōu)提供了理論基礎(chǔ)和實(shí)現(xiàn)條件。
仿生制造屬于制造科學(xué)和生命科學(xué)的“遠(yuǎn)緣雜交”,它將對(duì)21世紀(jì)的制造業(yè)產(chǎn)生巨大的影響。
3現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
隨著電子、信息等高新技術(shù)的不斷發(fā)展,市場(chǎng)需求個(gè)性化與多樣化,未來(lái)現(xiàn)代制造技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)是向精密化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化、綠色集成化、全球化的方向發(fā)展。當(dāng)前現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)大致有以下幾個(gè)方面:
(1)信息技術(shù)、管理技術(shù)與工藝技術(shù)緊密結(jié)合,現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)模式會(huì)獲得不斷發(fā)展。
(2)設(shè)計(jì)技術(shù)與手段更現(xiàn)代化。
(3)成型及制造技術(shù)精密化、機(jī)械制造過(guò)程實(shí)現(xiàn)低能耗。
(4)新型特種加工方法的形成。
(5)開發(fā)新一代超精密、超高速機(jī)械制造裝備。
關(guān)鍵詞:自動(dòng)化技術(shù);機(jī)械制造;應(yīng)用
自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用是提高機(jī)械制造效率的重要技術(shù)支持力量,在隨著我國(guó)的科學(xué)技術(shù)水平進(jìn)一步提高下,對(duì)機(jī)械制造的要求也會(huì)進(jìn)一步提高,自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用需求也會(huì)增加。智能制造機(jī)械技術(shù)和設(shè)備的問世,引發(fā)大眾對(duì)于傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)利弊和前途的思考。隨著智能制造技術(shù)的推廣和智能設(shè)備在社會(huì)生產(chǎn)中的逐漸認(rèn)可及利用,人們已經(jīng)普遍認(rèn)識(shí)到,智能機(jī)械設(shè)備優(yōu)于傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn),其在未來(lái)必將代替廣泛的傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)不可逆轉(zhuǎn)。通過(guò)加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用研究,對(duì)實(shí)際機(jī)械制造發(fā)展就有著積極意義。
1機(jī)械制造中自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用重要性和實(shí)際應(yīng)用
1.1機(jī)械制造中自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用重要性
機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展對(duì)我國(guó)生產(chǎn)力水平提高有著積極作用,在全面建設(shè)小康社會(huì)的發(fā)展環(huán)境下,為保障人們的生活質(zhì)量水平提高,在機(jī)械制造生產(chǎn)的質(zhì)量和效率水平提高層面就有著強(qiáng)調(diào)。而機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要有新的技術(shù)支持,自動(dòng)化技術(shù)就是重要應(yīng)用技術(shù),這對(duì)提高機(jī)械制造的生產(chǎn)能力有著積極作用[1]。通過(guò)將自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造當(dāng)中加以應(yīng)用,對(duì)系統(tǒng)生產(chǎn)能力提高就能發(fā)揮積極作用,能進(jìn)一步提高生產(chǎn)質(zhì)量。自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用對(duì)機(jī)械制造的全面監(jiān)控目標(biāo)能得以實(shí)現(xiàn)。
1.2機(jī)械制造中自動(dòng)化技術(shù)實(shí)際應(yīng)用
機(jī)械制造當(dāng)中自動(dòng)化技術(shù)在多個(gè)環(huán)節(jié)都能得以應(yīng)用,如將自動(dòng)化技術(shù)在數(shù)控技術(shù)方面的應(yīng)用。機(jī)械制造的數(shù)字化目標(biāo)實(shí)現(xiàn),是講數(shù)字技術(shù)和硬件以及控制技術(shù)進(jìn)行了結(jié)合,從而保障了機(jī)械制造的自動(dòng)化水平提高,使得機(jī)械制造的效率水平得到了顯著提高。自動(dòng)化技術(shù)在數(shù)控技術(shù)方面的應(yīng)用,對(duì)操作的規(guī)范性以及安全性得到了保障,這就在經(jīng)濟(jì)效益創(chuàng)造方面發(fā)揮著積極作用。機(jī)械制造中自動(dòng)化技術(shù)在人工智能當(dāng)中的應(yīng)用能發(fā)揮積極作用,機(jī)械制造中人工智能技術(shù)是把自動(dòng)化技術(shù)和系統(tǒng)功能等技術(shù)進(jìn)行了融合,并進(jìn)行相互的滲透。這一技術(shù)是通過(guò)智能機(jī)器以及人類專家形成了一體化操控,能在機(jī)械設(shè)備的制造過(guò)程中進(jìn)行判斷以及推理等智能活動(dòng),這就對(duì)機(jī)械制造的整體效率水平得到了提高,使得機(jī)械制造的智能化目標(biāo)得到了實(shí)現(xiàn),避免了操作中存在的誤差。自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械制造當(dāng)中能實(shí)現(xiàn)信息流動(dòng)自動(dòng)化。將計(jì)算機(jī)作為輔助設(shè)計(jì),產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理和制造自動(dòng)化技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行連接,就能實(shí)現(xiàn)信息的自動(dòng)化傳遞。機(jī)械制造中對(duì)信息的及時(shí)傳遞就能提高生產(chǎn)力水平,對(duì)自動(dòng)化的程度提高,這對(duì)機(jī)械制造的工件工藝設(shè)計(jì)的精確度也能得以有效保證[2]。自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用在加工系統(tǒng)的自動(dòng)化目標(biāo)也能得以實(shí)現(xiàn),自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用能將大量勞動(dòng)力從繁重的工作中解放,對(duì)機(jī)械制造的精度以及減少事故的發(fā)生起到了保障作用。機(jī)械制造過(guò)程中的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用,能實(shí)現(xiàn)物流系統(tǒng)的自動(dòng)化目標(biāo),機(jī)械自動(dòng)化能實(shí)現(xiàn)物流系統(tǒng)自動(dòng)化更新,檢測(cè)中以及裝備的自動(dòng)化系統(tǒng)管理方面,機(jī)械制造自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用,能結(jié)合生產(chǎn)工序當(dāng)中的相關(guān)要求,以及按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)完成零部件的加工制作,能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)整體分工以及裝配作業(yè),這樣就能對(duì)裝配的質(zhì)量水平得以有效提高。
2機(jī)械制造中自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)
中國(guó)制造業(yè)的自動(dòng)化和智能化進(jìn)程任重而道遠(yuǎn),隨著世界經(jīng)濟(jì)迅速的發(fā)展與成長(zhǎng),自動(dòng)化制造工廠將給所有產(chǎn)業(yè)升級(jí)帶來(lái)沖擊,也將引領(lǐng)全球制造業(yè)發(fā)展模式的前進(jìn)與革新,對(duì)于中國(guó)制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)來(lái)說(shuō)已是必然選擇。第一,實(shí)用性發(fā)展趨勢(shì)。機(jī)械制造當(dāng)中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展,在隨著技術(shù)水平的提高就會(huì)更加注重實(shí)用性。機(jī)械制造對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益,是當(dāng)前比較關(guān)注的,而實(shí)用性也是未來(lái)機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用目標(biāo)[3]。我國(guó)當(dāng)前在機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用規(guī)模還有待擴(kuò)大,自動(dòng)化水平低的現(xiàn)狀還需要進(jìn)行改善,要能將自動(dòng)化技術(shù)和機(jī)械制造領(lǐng)域緊密結(jié)合,促進(jìn)機(jī)械制造整體水平的提高。第二,智能化發(fā)展趨勢(shì)。自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用在智能化的發(fā)展趨勢(shì)方面愈來(lái)愈顯著。從近些年我國(guó)的人工智能技術(shù)的研究發(fā)展現(xiàn)狀能看出,智能化技術(shù)的應(yīng)用愈來(lái)愈成為機(jī)械制造生產(chǎn)力水平提高的重要應(yīng)用技術(shù),這一智能化技術(shù)將人腦研究功能分析結(jié)果在機(jī)械制造領(lǐng)域得到了應(yīng)用,對(duì)機(jī)械制造的整體水平得到了提高[4]。人工智能和機(jī)械制造領(lǐng)域的發(fā)展在未來(lái)將會(huì)更加的緊密,通過(guò)人工智能來(lái)替代人工制造,實(shí)現(xiàn)智能化的機(jī)械制造系統(tǒng)。第三,綠色化發(fā)展趨勢(shì)。自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械制造領(lǐng)域中,會(huì)向著綠色化的方向邁進(jìn)。在當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展觀念的進(jìn)一步深化下,綠色化在機(jī)械制造領(lǐng)域成為重要發(fā)展目標(biāo),綠色化的機(jī)械制造就能對(duì)生態(tài)環(huán)境污染進(jìn)行降低,從而有利于機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
3結(jié)語(yǔ)
總之,機(jī)械制造當(dāng)中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用,是促進(jìn)機(jī)械制造企業(yè)在市場(chǎng)中良好發(fā)展的重要基礎(chǔ),只有充分重視自動(dòng)化技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用,才能保障機(jī)械制造的質(zhì)量。希望通過(guò)此次理論研究,能為實(shí)際自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用起到促進(jìn)作用。
作者:李慧 單位:洛陽(yáng)北玻臺(tái)信風(fēng)機(jī)技術(shù)有限責(zé)任公司
參考文獻(xiàn):
[1]郭鑫.數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2017(08).
[2]李鳳.自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用研究[J].時(shí)代農(nóng)機(jī),2017(02).
機(jī)械自動(dòng)化 模糊控制 人工智能
【中圖分類號(hào)】P415.1+3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1673-8005(2013)02-0012-01
機(jī)械自動(dòng)化,主要指在機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù),實(shí)現(xiàn)加工對(duì)象的連續(xù)自動(dòng)生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)優(yōu)化有效的自動(dòng)生產(chǎn)過(guò)程,加快生產(chǎn)投入物的加工變換和流動(dòng)速度。機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展,是機(jī)械制造業(yè)技術(shù)改造、技術(shù)進(jìn)步的主要手段和技術(shù)發(fā)展的主要方向。機(jī)械自動(dòng)化的技術(shù)水準(zhǔn),不僅影響整個(gè)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展,而且對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的技術(shù)進(jìn)步有很大的直接影響。如何發(fā)展我國(guó)的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù),應(yīng)實(shí)事求是,一切從我國(guó)的具體國(guó)情出發(fā),做好各項(xiàng)基礎(chǔ)工作,走中國(guó)的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展之路。
1我國(guó)機(jī)械自動(dòng)化的現(xiàn)狀
機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)從上世紀(jì)20年代開始發(fā)展應(yīng)用以來(lái),在各行各業(yè)都得到了迅速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用,特別是近年來(lái)計(jì)算機(jī)的高度集成化,開始采用計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng),大大加快了機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展,但我國(guó)讓處于初級(jí)操作階段的自動(dòng)化。
近年來(lái),我國(guó)的制造業(yè)不斷采用先進(jìn)制造技術(shù),但與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比,仍然存在一個(gè)階段性的整體上的差距。
1.1管理方面
工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛采用計(jì)算機(jī)管理,重視組織和管理體制、生產(chǎn)模式的更新發(fā)展,推出了準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)(JIT)、敏捷制造(AM)、精益生產(chǎn)(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技術(shù)。我國(guó)只有少數(shù)大型企業(yè)拒不采用了計(jì)算機(jī)輔助管理,多數(shù)小型企業(yè)仍處于經(jīng)驗(yàn)管理階段。
1.2設(shè)計(jì)方面
工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家不斷更新設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和準(zhǔn)則,采用新的設(shè)計(jì)方法,廣泛采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)(CAD),大型企業(yè)開始無(wú)圖紙的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。我國(guó)采用CAD技術(shù)的比例比較低。
1.3制造工藝方面
工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家較廣泛的采用高精密加工、精細(xì)加工、微細(xì)加工、微型機(jī)械和微米、納米技術(shù)、激光加工技術(shù)、電磁加工技術(shù)、超塑加工技術(shù)以及復(fù)合加工技術(shù)等新型加工方法。我國(guó)普及率不高,尚在開發(fā)、掌握之中。
1.4自動(dòng)化技術(shù)方面
工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家普遍采用數(shù)控機(jī)床、加工中心及柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)等。我國(guó)尚處在單機(jī)自動(dòng)化、剛性自動(dòng)化階段,柔性制造單元和系統(tǒng)僅在少數(shù)企業(yè)可見。
2機(jī)械自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)
自動(dòng)化制造系統(tǒng)(FMS)系指具有自動(dòng)化程度高的制造系統(tǒng)。目前所談及的FMS通常是指在批量切削加工中以先進(jìn)的自動(dòng)化和高水平的自動(dòng)化為目標(biāo)的制造系統(tǒng)。隨著社會(huì)對(duì)產(chǎn)品多樣化、低制造成本及短制造周期等需求日趨迫切,F(xiàn)MS發(fā)展頗為迅速,并且由于微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、機(jī)械與控制設(shè)備的發(fā)展。
2.1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)
未來(lái)CAD技術(shù)發(fā)展將會(huì)引入專家系統(tǒng),使之具有智能化,可處理各種復(fù)雜的問題。當(dāng)前設(shè)計(jì)技術(shù)的一個(gè)突破是光敏立體成形技術(shù),該項(xiàng)新技術(shù)是直接利用CAD數(shù)據(jù),通過(guò)計(jì)算機(jī)控制的激光掃描系統(tǒng),將三維數(shù)字模型分成若干層二維片狀圖形,并按二維片狀圖形對(duì)池內(nèi)的光敏樹脂液面進(jìn)行光學(xué)掃描,被掃描到的液面則變成固化塑料,如此循環(huán)操作,逐層掃描成形,并自動(dòng)地將分層成形的各片狀固化塑料粘合在一起,僅需確定數(shù)據(jù),數(shù)小時(shí)內(nèi)便可制出精確的原型。它有助于加快開發(fā)新產(chǎn)品和研制新結(jié)構(gòu)的速度。
2.2模糊控制技術(shù)
模糊數(shù)學(xué)的實(shí)際應(yīng)用是模糊控制器。最近開發(fā)出的高性能模糊控制器具有自學(xué)習(xí)功能,可在控制過(guò)程中不斷獲取新的信息并自動(dòng)地對(duì)控制量作調(diào)整,使系統(tǒng)性能大為改善,其中尤其以基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)方法更起人們極大的關(guān)注。
2.3人工智能、專家系統(tǒng)及智能傳感器技術(shù)
迄今,F(xiàn)MS中所采用的人工智能大多指基于規(guī)則的專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)利用專家知識(shí)和推理規(guī)則進(jìn)行推理,求解各類問題(如解釋、預(yù)測(cè)、診斷、查找故障、設(shè)計(jì)、計(jì)劃、監(jiān)視、修復(fù)、命令及控制等)。由于專家系統(tǒng)能簡(jiǎn)便地將各種事實(shí)及經(jīng)驗(yàn)證過(guò)的理論與通過(guò)經(jīng)驗(yàn)獲得的知識(shí)相結(jié)合,因而專家系統(tǒng)為FMS的諸方面工作增強(qiáng)了自動(dòng)化。展望未來(lái),以知識(shí)密集為特征,以知識(shí)處理為手段的人工智能(包括專家系統(tǒng))技術(shù)必將在FMS(尤其智能型)中關(guān)鍵性的作用。人工智能在未來(lái)FMS中將發(fā)揮日趨重要的作用。目前用于FMS中的各種技術(shù),預(yù)計(jì)最有發(fā)展前途的仍是人工智能。預(yù)計(jì)到21世紀(jì)中期,人工智能在FMS中的應(yīng)用規(guī)模將要比目前大4倍。智能制造技術(shù)fIMT旨在將人工智能融入制造過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié),借助模擬專家的智能活動(dòng),取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動(dòng)。在制造過(guò)程,系統(tǒng)能自動(dòng)監(jiān)測(cè)其運(yùn)行狀態(tài),在受到外界或內(nèi)部激勵(lì)時(shí)能自動(dòng)調(diào)節(jié)其參數(shù),以達(dá)到最佳工作狀態(tài),具備自組織能力。
2.4人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)fANN是模擬智能生物的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)信息進(jìn)行并行處理的一種方法。故人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也就是一種人工智能工具。在自動(dòng)控制領(lǐng)域,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不久將并列于專家系統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng),成為現(xiàn)代自支化系統(tǒng)中的一個(gè)組成部分。
3現(xiàn)代機(jī)械技術(shù)的發(fā)展方向
現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展主要表現(xiàn)在兩個(gè)方向上:一是精密工程技術(shù),以超精密加工的前沿部分、微細(xì)加工、納米技術(shù)為代表,將進(jìn)入微型機(jī)械電子技術(shù)和微型機(jī)器人的時(shí)代;二是機(jī)械制造的高度自動(dòng)化,以CIMS和敏捷制造等的進(jìn)一步發(fā)展為代表。
3.1精密成形技術(shù)成形制造技術(shù)包括鑄造、焊接、塑性加工等。精密成形技術(shù)包括:精密鑄造(濕膜精密成形鑄造、剛型精密成形鑄造、高精度造芯)、精密鍛壓(冷濕精密成形、精密沖裁)、精密熱塑性成形、精密焊接與切割等。
3.2無(wú)切削液加工無(wú)切削液加工的主要應(yīng)用領(lǐng)域是機(jī)械加工行業(yè),無(wú)切削液加工簡(jiǎn)化了工藝、減少了成本并消除了冷卻液帶來(lái)的一系列問題,如廢液排放和回收等等。
3.3快速成形技術(shù)快速原型零件制造技術(shù)(RPM),其設(shè)計(jì)突破了傳統(tǒng)加工技術(shù)所采用的材料去除的原則,而采用添加、累積的原理。其代表性技術(shù)有分層實(shí)體制造(LOM),熔化沉積制造(FDM)等等。
級(jí)別:部級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:部級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:省級(jí)期刊
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級(jí)別:部級(jí)期刊
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級(jí)別:部級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)