《電子技術(shù)應(yīng)用》
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智能制造的主流 工業(yè)自動化

2016-10-18

  關(guān)于智能制造的邏輯,,有很多角度,,包括智能制造與快速反應(yīng);智能制造與人工智能,;智能化與自動化,;智能化與代替人,;智能制造與知識管理;智能制造與云計算,、大數(shù)據(jù),;智能制造的必要性可行性等。要把智能制造的邏輯理清楚,,就必須把這些概念之間的關(guān)系理清楚,。

  智能制造與快速反應(yīng)

  如果把這些角度中,選取最適合代表智能制造的角度,,大概有兩個方面:一個是ICT技術(shù)(數(shù)字化,、網(wǎng)絡(luò)化),這是手段,;一個是快速反應(yīng),,這是目標(biāo)。把快速反應(yīng)作為目標(biāo)時,,ICT技術(shù)只是手段之一,,還要配合軟件、硬件,、組織,、商業(yè)模式手段。但I(xiàn)CT技術(shù)同時是關(guān)鍵性,、標(biāo)志性的手段:恰恰是ICT技術(shù)的進(jìn)步卻為智能制造發(fā)出洪荒之力——ICT技術(shù)的迅速發(fā)展,,才使得過去的一些設(shè)想有條件變成現(xiàn)實(shí)。

  ICT技術(shù)是怎樣促進(jìn)快速反應(yīng)的呢,?有幾個方面的原因:

  第一,,可以用信息實(shí)現(xiàn)多方的協(xié)同工作。一條新的信息可能涉及到多個部門的工作(如產(chǎn)品設(shè)計的改動),。如果可以共享信息,,就可以把串行工作變成并行并減少協(xié)同中的差錯。

  第二,,可以實(shí)現(xiàn)知識的復(fù)用,。一個人發(fā)現(xiàn)的知識(包括產(chǎn)品部件的設(shè)計),可以被其他人,、被后繼者重用,,省下了不必要的開發(fā),。

  第三,物質(zhì)資源的共享(分享經(jīng)濟(jì)),,減少了獲得資源的時間,。

  第四,縮短了決策周期,。把信息全面集成起來,,就可以讓計算機(jī)做出科學(xué)的決策、而不是人去控制或團(tuán)隊(duì)開會決策,,大大縮短從信息感知到執(zhí)行的時間,。在工業(yè)4.0的體系中,縮短生產(chǎn)組織的決策周期可能是成敗的關(guān)鍵之一,。

  第五,,提高工作效率的工具。計算機(jī)仿真,、CAD等手段,,使得人們可以在數(shù)字世界里做試驗(yàn),從而以提高效率,。

  智能制造與人工智能

  智能制造與人工智能有著微妙的關(guān)系,。我們知道,人工智能原本有三個學(xué)派:計算機(jī)學(xué)派,、生理學(xué)派和控制論學(xué)派,。與智能制造關(guān)系最為密切的是控制論學(xué)派。從控制論產(chǎn)生的那一刻起,,就關(guān)注信息和通信,,就重視信息處理與行為活動的結(jié)合,就把感知,、決策,、執(zhí)行的綜合看做是(智能的)生命體與(傳統(tǒng))機(jī)器的跟本區(qū)別。工業(yè)4.0中的核心概念之一是賽博物理系統(tǒng)CPS,,而這個概念來自于控制論,。

  智能化與自動化

  我們認(rèn)為智能化是自動化的延伸和發(fā)展。智能制造與傳統(tǒng)自動化又有什么不同呢,?其中一個重要差別是:信息的來源和協(xié)同的范圍大大擴(kuò)張了,。控制論產(chǎn)生的時候,,對象往往是機(jī)器級別的,現(xiàn)在這是車間,、工廠,、企業(yè)、供應(yīng)鏈、乃至全球,。協(xié)同的范圍擴(kuò)大了,、關(guān)注的問題要多得多。

  過去的自動化主要針對批量生產(chǎn),。在智能制造的時代,,產(chǎn)品更新?lián)Q代速度快、批量小,,甚至可能要在流水線上生產(chǎn)個性化定制的產(chǎn)品,。與大批量生產(chǎn)相比,生產(chǎn)組織高度復(fù)雜,、質(zhì)量控制難度大增,、成本和能耗可能會顯著升高,采購和供貨的壓力大,。這些相關(guān)的新問題必須被迅速感知,、及時處理。從技術(shù)上看,,在過去的自動化產(chǎn)線上,,人們一般試圖把生產(chǎn)的“邊界”盡量固定下來、通過抑制干擾來保證質(zhì)量,、成本和效率,;在智能化產(chǎn)線上,更強(qiáng)調(diào)出現(xiàn)問題及時應(yīng)對這些干擾,。

  這時,,智能制造的相關(guān)技術(shù),如大數(shù)據(jù)監(jiān)控,、信息集成就成了“雪中送炭”,。然而,無論如何,,我們都希望不必要的干擾盡量地少,、時間和資源的浪費(fèi)盡量地少。這樣,,生產(chǎn)管理才能盡可能簡單,、盡可能高效。我們發(fā)現(xiàn):如果精益生產(chǎn)搞得好,,推進(jìn)智能制造就是比較容易,。

  智能化與代替人

  智能化的首要目標(biāo)往往是快速反應(yīng),而不是代替人,。但是,,代替人確實(shí)也是目的之一,、甚至是非常重要的目標(biāo)。其實(shí),,讓機(jī)器代替人進(jìn)行決策和執(zhí)行,,有利于快速反應(yīng)并取得更好的控制效果。所以,,機(jī)器人,、無人工廠等技術(shù),常常能促進(jìn)智能化的發(fā)展,。一般的語境下,,自動化多數(shù)是指物理設(shè)備或產(chǎn)線的自動化,而在智能制造的時代,,同時強(qiáng)調(diào)知識和數(shù)據(jù)流動的自動化,。

  要實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng),除了ICT技術(shù),,還要配套其他的東西,。首先,從信息感知的角度看,,有些信息的獲取,,不是僅憑ICT技術(shù)就能解決的。比如,,要快速響應(yīng),,可能需要獲得用戶和供應(yīng)商的信息。但這要有商業(yè)模式和法規(guī)的支撐才行,。其次,,從決策的角度看,在可以預(yù)見的未來,,人類會在很多方面作為主要的決策者,,而這就要有組織模式的支持。第三,,決策的執(zhí)行往往需要有物理設(shè)備的支持,。第四,智能體系的改進(jìn)和學(xué)習(xí)提升,,離不開人的參與,。

  智能制造與云計算、大數(shù)據(jù)

  智能制造與云計算,、大數(shù)據(jù)什么關(guān)系,?筆者認(rèn)為,云計算是工具性的,、要根據(jù)工作的需要來配置,,大數(shù)據(jù)一般是輔助性的,,主要從事后臺的工作。它們可以讓智能制造系統(tǒng)運(yùn)行得更好,,但未必是必需的。

  智能制造與知識管理

  智能制造與知識管理有什么關(guān)系呢,?智能體現(xiàn)在決策的過程和效果上,;決策是用知識處理信息,而信息是用數(shù)據(jù)承載的,。由此可見,,(用數(shù)字結(jié)構(gòu)和程序描述)知識是實(shí)現(xiàn)智能制造不可缺少的環(huán)節(jié)。

  前面曾經(jīng)談到智能制造與精益生產(chǎn)的關(guān)系,,潛伏著這樣的觀點(diǎn):智能制造所需要的知識可能是碎片化的——把碎片化,、非結(jié)構(gòu)化的知識如何管理起來,是我們不得不面對的挑戰(zhàn),。

  智能制造的必要性可行性

  推進(jìn)智能制造有必要性又有可行性,。在社會層面,勞動力危機(jī),、老齡化是支撐必要性的重要因素,;在企業(yè)層面,快速響應(yīng)市場變化是關(guān)鍵因素,。其可行性是與過去相比較而言的,、是ICT技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致的。但是,,推進(jìn)智能制造技術(shù)會遇到“玻璃墻”:比如,,研發(fā)設(shè)計與服務(wù)要占到足夠大的比重;產(chǎn)品質(zhì)量要盡可能地占據(jù)制高點(diǎn),。如果沒有這些條件,,企業(yè)可能就先要進(jìn)行轉(zhuǎn)型,因?yàn)橹悄苤圃煳幢啬芙鉀Q落后企業(yè)的問題——就像御廚解決不了吃不飽飯的問題,。轉(zhuǎn)型不僅是企業(yè)家的事,,也是政府的事。政府需要建立一個推崇高質(zhì)量的健康市場,、而不是質(zhì)量逆淘汰的劣質(zhì)市場,。


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