智能制造:技术前沿与探索应用
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2.2 智能制造的发展趋势

1.基础理论与技术加速发展

智能制造的基础性标准化体系对于智能制造而言起到根基的作用,表明本轮智能制造是从本质上对于传统制造方式的重新架构与升级。在市场和各国政府的大力推动下,行业统一标准与规范正在加速形成,具体来讲,标准化流程再造使得工业智能制造的大规模应用推广得以实现,特别是关键智能部件、装备和系统的规格统一,产品、生产过程、管理、服务等流程统一,将大大促进智能制造总体水平提升。与此同时,关键智能基础共性技术、核心智能装置与部件、工业领域信息安全技术等的研发与应用也都在提速。

2.以3D打印为代表的“数字化”制造将改变传统制造业形态

“数字化”制造以计算机设计方案为蓝本,以特制粉末或液态金属等先进材料为原料,以3D打印机为工具,通过在产品层级中添加材料直接把所需产品精确打印出来。这一技术将改变产品的设计、销售和交付用户的方式,使大规模定制和简单的设计成为可能,可以使制造业实现随时、随地、按不同需要进行生产,并彻底改变自“福特时代”以来的传统制造业形态。3D打印技术呈现三个方面的发展趋势:一是打印速度和效率将不断提升,随着开拓并行、多材料制造工艺方法的采用,打印速度和效率有望获得更大提升;二是将开发出多样化的3D打印材料,如智能材料、纳米材料、新型聚合材料、合成生物材料等;三是3D打印机价格大幅下降,一些较小规模的3D打印机制造商已经开始推出1000美元左右的3D打印机。随着技术进步及推广应用,3D打印机的价格有望大幅下降。

信息网络技术对传统制造业带来颠覆性、革命性的影响,制造业互联网化、数字化正成为一种大趋势。信息网络技术能够实现实时感知、采集、监控生产过程中产生的大量数据,促进生产过程的无缝衔接和企业间的协同制造,实现生产系统的智能分析和决策优化,使智能制造、网络制造、柔性制造成为生产方式变革的方向。比如西方发达国家在智能制造实践时,其核心是智能生产技术和智能生产模式,旨在通过“物联网”将产品、机器、资源和人有机联系在一起,推动各环节数据共享,实现产品全生命周期和全制造流程的数字化。

3.以工业机器人为代表的智能制造装备在生产过程中应用日趋广泛

可以预测,随着工业物联网、工业云等一大批新的生产理念产生和应用,智能制造呈现出系统性推进的整体特征,特别是物联网技术带来的“机器换人”的现代制造方式,将逐步颠覆人工制造、半机械化制造与纯机械化制造等现有的制造方式。

近年来,工业机器人的应用领域不断拓宽,种类更加繁多,功能越来越强,自动化和智能化水平显著提高,汽车、电子电器、工程机械等行业已大量使用工业机器人自动化生产线,工业机器人自动化生产线成套装备已成为自动化装备的主流及未来的发展方向。

4.全球供应链管理创新加速

网络化异地协同生产将催生全球制造资源的智能化配置,生产的本地性概念不断被弱化,信息网络技术能使不同环节的企业间实现信息共享,能够在全球范围内迅速发现和动态调整合作对象,整合企业间的优势资源,在研发、制造、物流等各产业链环节实现全球分散化生产,使得全球范围的供应链管理更具效率。此外,大规模定制生产模式的兴起也催生了如众包设计、个性化定制等新模式,这从需求端推动生产性企业采用网络信息技术集成度更高的智能制造方式。

5.智能服务业模式加速形成

先进制造企业通过嵌入式软件、无线连接和在线服务的启用整合成新的智能服务业模式,制造业与服务业两个部门之间的界限日益模糊,融合越来越深入。消费者正在要求获得产品“体验”,而非仅仅是一个产品,服务供应商如亚马逊公司已进入了制造业领域。