两化融合是指工业化与信息化的深度融合,这一概念的提出是为了通过信息化带动工业化、以工业化促进信息化,进而促进制造企业走新型工业化道路。两化融合是中国制造业转型的必由之路,而智能制造是实现两化融合的核心途径,是推进两化融合的重要抓手。
智能制造致力于实现整个制造业价值链的智能化,推进智能制造过程中需要诸多使能技术。其中,工业互联网是实现智能制造的关键基础设施和使能技术之一,工业互联网是智能制造实现应有价值、让企业真正从中获益的必要条件(图1)。工业互联网是工业互联的网,其核心就是工业互联,需要连接的内容包括企业的各种设备、产品、客户、业务流程、员工、订单和信息系统等工业要素,而且必须实现安全、可靠地连接。工业互联网与智能制造密切相关,可谓欲善其事,先利其器。
人工智能研究的主要方向包括语音识别、图像识别、自然语言处理和专家系统,可以分为感知智能、运动智能和认知智能,近年来机器学习和深度学习算法尤其是自然处理得到迅速发展和广泛应用。
工业大数据主要是由工业互联网采集,通过统计分析方法或人工智能算法来寻找数据中呈现的规律,再进行数据建模和数据展现,解读数据的内涵,进而实现优化与控制,实现数据驱动,最终帮助企业实现提高产品质量、优化设备运营绩效、降低能耗、优化产品性能、提升客户满意度、提高企业盈利能力、缩短产品上市周期等业务目标。
人工智能与工业大数据是支撑智能制造的重要使能技术。大数据驱动知识学习,与人工智能技术的融合实现从数据到知识、从知识到决策。智能制造有赖于人工智能技术、工业大数据与制造技术融合,实现自主控制、优化。
数字化转型(digital transformation)是企业真正实现将模拟信息转化为数字信息(例如将手工填写的单据自动识别转为数字信息)的过程。制造企业推进数字化转型是实现智能制造的基础和必要条件。事实上,对于智能制造应用的各个范畴,数字化技术都提供了重要的支撑:
(1)智能产品: CPS、adas、产品性能仿真;
(2)智能服务: Digital Twin、状态监控、物联网、虚拟现实与增强现实;
(3)智能装备:CAM系统、增材制造及其支撑软件;
(4)智能产线:FMS的控制软件系统、协作机器人的管控系统;
(5)智能车间:数据采集与监视控制(SCADA)、车间联网、MES、APS;
(6)智能工厂: 视觉检测、设备健康管理、工艺仿真、物流仿真;
(7)智能研发: CAD、CAE、EDA、PLM、嵌入式软件、设计成本管理、DFM(可制造性)分析、拓扑优化;
(8)智能管理: ERP、CRM、EAM、SRM、MDM、质量管理、企业门户;
(9)智能物流与供应链:AGV、SLAM、自动化立库、WMS、TMS、DPS(数字拣货系统);
(10)智能决策:BI、工业大数据、企业绩效管理、移动应用。
精益生产是在工业实践中总结出来的实现持续改善的思想。在制造业转型升级的浪潮中,精益生产与智能制造缺一不可、相得益彰。通过数字化、自动化和智能化技术的应用,精益生产将取得更大的实效。
实现中国制造业转型,推进两化融合,智能制造是核心。数字化转型是实现智能制造的基础,工业互联网是支撑智能制造的基础设施。同时,在推进智能制造的过程中,还要采用工业大数据、人工智能以及各种工业软件等诸多使能技术。图2是智能制造领域相关技术之间的关系。
图2 智能制造领域相关技术之间的关系
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