什么是智能制造?智能制造的应用有哪些?
智能制造在国际上并没有统一的定义,甚至在国际“智能制造系统”(IMS)计划的文件中也并未给出一个明确的定义。中国科技部在发布的《智能制造科技发展“十二五”专项规划》中给智能制造和智能制造技术进行了定义:“智能制造是面向产品全生命周期,实现泛在感知条件下的信息化制造。”单纯用这句话并不能清晰地描述智能制造的含义。美国也对智能制造有一个定义,包含的内容较为丰富,在此之前,需要对两个英文单词进行一些剖析。
欧美对智能制造的认知也是在一步步提升的,在2005年国际“智能制造系统”计划的报告中,对90年代末的智能制造水平是这样描述的“在专业车间和工厂运行层级,智能(Intelligent)制造已经实施到了一个较高程度:数控机床通过编程执行不同的任务,把它们连接到一台计算机上,可以实现生产步调的自动控制;机器人的发展,尤其是可重新编程的内存与传感器设备的发展,使得第一代智能(Smart)机器人能够执行更多的应用,并且以智能(Intelligent)方式做出反应。”这种较高程度的智能制造显然在今天还是比较初级的,因此,智能制造的概念也一定是不断变化的,内涵将越来越丰富。
国际上对智能制造中的“智能”主要用两个单词来解释:Intelligent和Smart。Intelligent有两个含义:应付新情况和新问题所需的能力,以及有效地使用推理和推断力的能力;Smart则指快速的领悟力和随时维护自己利益的能力。刚开始提的比较多的是Intelligent制造,而现在主要是运用Intelligent技术的Smart制造。Smart和Intelligent强调的东西不一样,Smart强调的是结果,而不是技术或制造本身,它并不是人工智能,而是人类的智慧,但利用的是智能技术。实现人工智能不一定就有好的结果,但是智慧总是会带来好的结果。
美国和欧洲都在用Smart这个单词,美国人讲Smart制造,欧洲人讲Smart工厂,这里都称为智能,但意思就是智慧,是一种追求结果的意思。因为从欧美人的智能制造理念来看,必须实现精益、可持续、节能、绿色、低成本、柔性以及标准化、教育提升、知识产权保护、资源共享等方方面面,并不是制造过程本身集成了众多智能技术就可以的。我国现在可以先从智能技术在制造过程中的集成角度来考虑,但大方向也要有欧美的高度,这是切切实实的需求背景。
比如,美国对健康与可持续的制造进行了一番层次化的说明,并且区分了物联网和大数据的主要作用层次。可以说,实现智能的过程就是将数据转化为信息、将信息转化为知识、将知识转化为智慧、将个体智慧上升为集体智慧,这必将是伴随智能制造的实现而达到的一个终极目标。因而,我们在后面也会看到,欧美设立若干个计划和项目、研究众多使能技术与关键技术,都是在为实现“数据→信息→知识→智慧”而努力。
2014年12月,美国政府启动了国家制造创新网络中智能制造创新机构的竞标,该机构将由能源部牵头组建。能源部对智能制造的定义是:智能制造是先进传感、仪器、监测、控制、工艺/过程优化的技术和实践的组合,它们将信息和通信技术与制造环境融合在一起,实现工厂和企业中能量、生产率、成本的实时管理。
从工程的观点来看,智能制造是先进信息(Intelligence)系统的增强应用,能够实现新产品的快速制造、产品需求的动态响应、工业生产和供应链网络的实时优化。智能制造将制造的所有方面连接起来,从原材料进入到成品交付。它建立了一个跨产品、运行和商务系统谱系的富含知识的环境,这个谱系延伸至工厂、分销中心、企业和整个供应链。这个定义与我国科技部的定义类似。
数字工厂正在为人们采用智能制造技术创造新机遇,现在,智能工具、系统正在以更好的方式用于创新、计划、设计、建造、运行、维护和管理工业设施。智能制造的典型应用包括:带有嵌入式、自动过程控制的数字控制系统、运行工具和信息服务系统,以使工厂的运行和安全管理最优化;使用预先维修工具、统计评估和先进测量的资产管理,以最大限度地提升工作可靠性;智能传感器发现异常并帮助避免异常和灾难事件;工业能量管理系统中集成的智能系统与智能电网集成,以实现实时的能量优化。