聚焦智能制造包装行业,共探智能制造技术路径及系统
广义而论,智能制造是一个大的概念,是一个不断演进的大系统。智能制造是新一代信息技术与先进制造技术的深度融合,贯穿于产品、制造、服务全生命周期的各个环节及相应系统的优化集成,实现制造的数字化、网络化、智能化,从而不断提升企业的产品质量、效益、服务水平,推动制造业创新、绿色、协调、开放、共享发展。
而智能制造包装行业在其演进发展中可以总结、归纳和提升出智能制造的三种基本范式,即:数字化制造——第一代智能制造,数字化网络化制造——“互联网+制造”或第二代智能制造,数字化网络化智能化制造——新一代智能制造
1. 数字化制造
数字化制造是智能制造的第一个基本范式,也可称为是第一代智能制造。
在20世纪50年代,以数字化为主要特征的信息技术开始应用于制造业,逐步推动制造业由自动化向数字化转变。数字化制造是在数字化技术和制造技术融合的背景下,通过对产品信息、工艺信息和资源信息进行数字化描述、分析、决策和控制,快速生产出满足用户要求的产品。数字化制造的主要特征表现为:第一,在产品方面,数字技术在产品中得到广泛应用,形成以数控机床等为代表的“数字一代”产品;第二,在制造方面,大量应用数字化装备、数字化设计、数字化建模与仿真,采用信息化管理;第三,集成和优化运行成为生产过程的突出特点。 20世纪80年代以来,传统包装企业逐步推广应用数字化制造,推进设计、制造、管理过程的数字化,推广数字化控制系统和制造装备,推动企业信息化,取得了巨大的技术进步,特别是近年来,各地大力推进“机器换人”“数字化改造”,一大批数字化生产线、数字化车间、数字化智能包装工厂建立起来,众多的企业完成了数字化制造升级,我国数字化制造迈入了新的发展阶段。同时,必须清醒地认识到,我国大多数企业,特别是广大中小企业,还没有完成数字化制造转型。面对这样的现实,我国在推进智能制造过程中必须实事求是,踏踏实实地完成数字化“补课”,进一步夯实智能制造发展的基础。
2. “互联网+制造”——数字化网络化制造
数字化网络化制造是智能制造的第二种基本范式,也可称为“互联网+制造”,或第二代智能制造,可对应于国际上推行的smart manufacturing。在20世纪90年代末以来,互联网技术逐步成熟,我国“互联网+”推动互联网和制造业深度融合,人、流程、数据和事物等过去相互孤立的节点被网络连接起来,通过企业内、企业间的协同,各种社会资源的集成与优化,“互联网+制造”重塑制造业的价值链,推动制造业从数字化制造推进到数字化网络化制造阶段。
我国工业界紧紧抓住互联网发展的战略机遇,大力推进“互联网+制造”,制造业、互联网龙头企业纷纷布局,将工业互联网、云计算等新技术应用于制造领域。一方面,一批数字化制造基础较好的企业成功实现数字化网络化升级,成为了数字化网络化制造示范;另一方面,大量原来还未完成数字化制造的企业,则采用并行推进数字化制造和“互联网+制造”的技术路线,通过“以高打低、融合发展”,完成了数字化制造的“补课”,同时跨越到“互联网+制造”阶段,实现了企业的优化升级。
3. 新一代智能制造——数字化网络化智能化制造
数字化网络化智能化制造是智能制造的第三种基本范式,也可称为新一代智能制造,可对应于国际上推行的intelligent manufacturing。
近年来,在互联网、云计算、大数据和物联网等新一代信息技术飞速发展形成群体性突破的推动下,以大数据智能、跨媒体智能、人机混合增强智能、群体智能等为代表的新一代人工智能技术加速发展,实现了战略性突破。新一代人工智能技术与先进制造技术深度融合,形成新一代智能制造——数字化网络化智能化制造。新一代人工智能本质的特征是具备了学习的能力,具备了生成知识和更好地运用知识的能力,实现了质的飞跃。新一代智能制造将为制造业的设计、制造、服务等各环节及其集成带来根本性的变革,新技术、新产品、新业态、新模式将层出不穷,深刻影响和改变社会的产品形态、生产方式、服务模式乃至人类的生活方式和思维模式,极大地推动社会生产力的发展。新一代智能制造将给制造业带来革命性的变化,将成为制造业未来发展的核心驱动力。
4. 我国智能制造“并行推进、融合发展”的技术路线
智能制造的三个基本范式体现了智能制造发展的阶段性和融合性的特点,三个基本范式沿时间脉络逐一展开来看既是相关技术发展到一定阶段和产业结合,各有其所在阶段的特点,也都面临着当时阶段所需要的重点解决的问题,体现着先进信息技术与制造技术融合发展的阶段性特征。而在发展过程中,三个基本范式在技术上来看并不是割裂的,而是相互交织、迭代升级,通过技术融合相互促进发展,体现着智能制造发展的融合性特征。
我国应发挥后发优势,采取三个基本范式“并行推进、融合发展”的技术路线,走一条数字化、网络化、智能化并行推进的智能制造创新之路,实现中国制造业的智能升级、高质量发展。一方面,我国必须坚持“创新引领”,直接利用互联网、大数据、人工智能等最先进的技术,推进先进信息技术和制造技术的深度融合;瞄准高端方向,加快研究、开发、推广、应用新一代智能制造技术;另一方面,我们必须实事求是,因企制宜、循序渐进地推进企业的技术改造、智能升级。充分利用我国推进“互联网+制造”的成功实践给我们提供的重要启示和宝贵经验,企业根据自身发展的实际需要,“以高打低”——采取先进的技术解决传统制造难于解决的问题,扎扎实实地完成数字化“补课”,同时,向更高的智能制造水平迈进。
5. 新一代智能制造系统
新一代智能制造系统是一个大系统,主要由智能产品、智能生产及智能服务等三大功能系统以及工业智联网和智能制造云两大支撑系统集成而成。
而智能生产是新一代智能制造系统的主线。智能工厂则是智能生产中的主要载体。智能工厂根据行业的不同可分为离散型智能工厂和流程型智能工厂,追求的目标都是生产过程的优化,大幅度提升生产系统的性能、功能、质量和效益,重点发展方向都是智能生产线、智能车间、智能工厂。
新一代人工智能技术与先进制造技术的融合将使生产线、车间、工厂发生革命性的大变革,企业将会向自学习、自适应、自控制的新一代智能工厂进军。“机器换人”,企业生产能力的技术改造、智能升级,不仅能解决一线劳动力短缺和人力成本高升的问题,更是从根本上提高制造业的质量、效率和企业竞争力。在今后相当长一段时间内,企业的生产能力升级——生产线、车间、工厂的智能升级将成为推进智能制造的一个主要战场。
产业升级。推动智能制造的目的在于产业升级,要着眼于广大企业、各个行业和整个制造产业。各级政府、科技界、学界、金融界要共同营造良好的生态环境,推动中国制造业整体发展质量变革、效率变革、动力变革,实现中国制造业全方位的现代化转型升级。
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