探索智能制造发展新路径
稿件来源:孙文波
■孙文波
推动制造业向高端化、智能化、绿色化发展,是我国制造业高质量发展的方向。而制造业的高端化、智能化、绿色化发展不是彼此独立、互不相干的,而是相互关联、相互促进的关系,它们的融合发展才能构成是一个生机勃勃的有机整体。 但是,制造业的智能化不是简单的人工替代,而是应当根据不同的应用场景使用不同的智能工具,因而对智能制造的应用场景的选定和运用就显得尤为重要。 智能制造典型场景的设置是智能工厂建设的基础,也是推进智能制造的基本业务单元。为帮助企业顺利推进智能化进程,今年四月,工业和信息化部会同有关部门迭代发布了《智能制造典型场景参考指引》(以下简称《参考指引》),对前期的智能制造应用发展进行了总结,深化了场景化推进智能制造的探索,形成了高价值、标准化、可推广的新的应用场景。 新版《参考指引》总结了过去智能制造的经验,弥补了发展中的不足,并基于对制造企业探索实践中存在的问题进行了归类总结,同时结合技术创新与融合应用发展趋势,重点从工厂建设、产品研发、生产管理、生产作业等8个环节凝练出40个典型场景。这些场景都是将人工智能最新发展的技术成果融入典型场景,进一步加强了对企业智能化升级改造的引领作用。 在工厂建设环节,《参考指引》提出工厂数字化规划设计方案应当与空间优化、设备与产线布局、物流路径规划、设计资料交付等业务活动相结合。建议将工厂从开始建设到最终交付的全流程展开数字化设计与交付,达到缩短工厂建设或改造周期的目标。对于数字基础设施建设,则建议面向数据中心、工业网络、安全基础设施建设等业务活动,加强数字基础设施建设,推动IT和OT深度融合,以解决工厂算力和网络能力不足、安全防护能力弱等问题。除此之外,《参考指引》还提出加强数据资源管理,构建设备、产线、车间、工厂等不同层级的数字孪生模型,与真实工厂映射交互,提升管控效率,实现工厂运营持续优化。 在产品研发、设计工艺流程环节,建议通过产品数字化设计以及产品虚拟验证,加速产品成品制造过程,降低验证成本。企业的产品从研发到市场化,一般需要较长的周期,这种产品市场化,不仅需要企业分析市场需求,找准产品定位,而且需要企业通过设计、不断优化,才能真正实现产品的市场化。而在这一过程中,可能面临诸多问题,导致研发成本过高、管理难度较大、市场接受度不高等。而通过智能化改造后,企业可以运用CAD、CAE、PLM等数字化设计工具,构建设计知识库,并基于对市场的调研,采用基于模型的设计理念,应用多学科联合仿真、物性表征与分析等技术,开展产品结构、性能、配方等设计与优化。而在工艺设计环节,还可以通过应用机理建模、过程模拟、知识图谱等技术,实现工艺设计快速迭代优化;这种智能化的设计成本相对较低,而且设计出来的产品可以通过搭建虚实融合的试验验证环境,应用高精度建模、多物理场联合仿真、自动化测试等技术,通过全虚拟或半实物的试验验证,降低验证成本,加速产品研发,并且实现生产节拍优化和资源有效整合,确保制造过程稳定高效。 在生产管理、生产作业环节,《参考指引》从生产计划优化、车间智能排产、生产进度跟踪、生产动态调整、仓储智能管理、料精准配送等二十三个方面提出建议,以解决企业生产管理和作业过程中存在的问题。例如,对于企业的能源智能管控,《参考指引》建议通过部署能耗采集设备和能源管控系统,开展多工序能耗溯源定位、高能耗设备建模仿真和参数优化,实现生产过程的节能减排;对于污染排放计量难、管理粗放等问题,则建议部署污染排放在线采集设备和管控平台,应用污染监测、污染物质分析与治理优化、污染源追溯、危害预测预警等技术,实现污染全过程动态监测、精确追溯、风险预警和高效处理,降低污染排放水平;在人机协同作业、质量精准追溯等过程,建议构建质量管理系统,应用标识、统计分析、大数据等技术,打通生产全流程质量数据,快速锁定质量问题源头,提升质量稳定性和可追溯性。 在运营管理,《参考指引》建议通过构建智慧经营决策系统,应用多因素关联分析、数字沙盘模拟等技术,实时评估风险与收益,提升科学经营决策水平;应用业务流程自动化、智能体等技术,实现关键业务自主决策和流程自动执行,提升运营智能化水平,提高企业效益。而对于产品精准营销,则建议面向市场营销、销售管理等业务活动,针对客户需求信息获取不及时、营销策略不合理等问题,建立销售管理系统,应用基于深度学习的用户精准画像、市场需求预测、智能快速报价等技术,实现基于客户需求洞察的营销策略优化和供需精准匹配,提升营销精准性。 除此之外,《参考指引》还对产品服务环节、供应链管理环节提出了全面的智能化改造建议。 当前,新一轮科技革命和产业变革已经更加深入地融入企业的生产全流程,而数据作为新的要素也进入了生产流程。制造业智能化发展不仅关乎制造业质量和效率提高,也关乎未来制造业的竞争优势,对于巩固壮大实体经济根基、加快发展现代产业体系具有重要意义。纵观当今全球,数字经济和智能经济已经成为全球经济发展的新引擎和动力,对于全球制造业的发展产生了重大而深远的影响。 智能制造作为制造业升级的主攻方向和战略重点,也已经成为世界各国竞相发展的重点。他们通过各种政策,加速制造业智能化发展。以日本为例,通过发布《机器人新战略》,提出“世界机器人创新基地”“世界第一的机器人应用国家”“迈向世界领先的机器人新时代”三大核心目标。而在美国、德国、英国等西方主要国家,也通过发布类似的战略、计划,加强智能制造发展的顶层设计,推动工业数字技术创新应用。 国家与国家的科技角力折射到企业与企业之间的竞争,就是谁能在科技创新和智能制造中取得领先。工业和信息化部推出的新的《参考指引》,就是希望通过为企业定身量制智能化的方向,推动我国智能制造快速发展,通过指引,建成一批数字化车间和智能工厂,培育更多的系统解决方案供应商,使得这些企业在智能化转型过程中少走弯路,多出成果。从当前的情况来看,我国仍存在智能制造技术和装备水平有待提高、中小企业智能化转型困难较多、智能制造标准体系不完善等问题。这些问题的存在,阻碍了企业向更高的层面转型,也阻碍着我国高质量发展。笔者由衷希望,《参考指引》的出台,能够为推动我国制造业高端化智能化绿色化发展提供新的契机,指引形成一批具有国际影响力的制造业龙头企业和知名品牌,为我国的经济再次腾飞注入新的动力。 (作者系佛山市法学会知识产权专业委员会主任)
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