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智能制造發(fā)展的三個(gè)階段

 藍(lán)林觀海 2020-04-11

來源:中國航空報(bào)

作者:周宏仁

人工智能就是通過計(jì)算機(jī)的硬件和軟件,尤其是各種軟件,,給機(jī)器賦予了智能,,讓機(jī)器可以感受環(huán)境,意識(shí)到環(huán)境的變化,,進(jìn)一步為決策者提供建議,,拓展了人的智能,甚至在事前授權(quán)的情況下自主做出決定,。 

如果說智能是指獲取知識(shí)和技能的一種能力,,無可否認(rèn)的是,正是這些計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)和工業(yè)軟件為制造業(yè)帶來了智能,。因此,,智能制造,簡單地說就是計(jì)算機(jī)制造,。 

電腦比人腦更強(qiáng)大之處,,不完全在于其強(qiáng)大的計(jì)算能力和存儲(chǔ)量,關(guān)鍵是其中運(yùn)行的軟件,。以此為基礎(chǔ),,可以理解智能制造演進(jìn)的三個(gè)階段。 

數(shù)字化起步 

利用計(jì)算機(jī)來改造企業(yè)的生產(chǎn)裝備,,起步很早,。1952年,即商用電子計(jì)算機(jī)發(fā)明的第二年,,美國就有一家公司設(shè)計(jì)了一套數(shù)控裝置,,開發(fā)了第一臺(tái)三坐標(biāo)數(shù)控銑床。盡管這個(gè)銑床體積很大,,造價(jià)也很高,,但是開辟了一個(gè)數(shù)字控制的新時(shí)代。1958年,,美國研制出第一臺(tái)加工中心,。這意味著,,計(jì)算機(jī)改變制造業(yè)的時(shí)代,正式拉開了帷幕,。 

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)很早就開始賦予各種制造裝備以智能,。如果按照前面智能的定義的話,那么智能制造這個(gè)問題,,可以說很早就被提出來了,。在整個(gè)信息化對(duì)制造業(yè)的改造過程當(dāng)中,是工業(yè)軟件支撐了企業(yè)數(shù)字化的發(fā)展,,扮演了一個(gè)非常關(guān)鍵的角色,。 

中國制造業(yè)體量世界第一,占世界制造業(yè)份額的20%,,但是,中國的工業(yè)軟件現(xiàn)在90%以上依靠進(jìn)口,。而且,,中國工業(yè)軟件的市場份額僅占世界工業(yè)軟件市場份額的1.7%。 

其實(shí)早在20世紀(jì)70年代,,就可以看到數(shù)字化對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)的改造蓬勃發(fā)展,。特別是在1974年,第五代使用微處理芯片和半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置研制成功以后,,從生產(chǎn)裝備的角度來看,,發(fā)展非常迅速。 

后來,,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,,出現(xiàn)了全三維數(shù)字化和數(shù)字仿真,工業(yè)數(shù)字化向高端方向發(fā)展,。企業(yè)從接訂單開始,,一直到最后的產(chǎn)品交付,全流程完全依賴計(jì)算機(jī)軟件的控制和支撐,。 

網(wǎng)絡(luò)化崛起 

20世紀(jì)90年代初,,互聯(lián)網(wǎng)開始在全球普及,企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化隨之也快速發(fā)展,。 

除了應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)之外,,企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化有兩個(gè)主要方向,一是內(nèi)部網(wǎng),,將企業(yè)內(nèi)部各個(gè)部門和下屬單位所有的信息系統(tǒng)全部連在一個(gè)網(wǎng),。這樣極大提高了企業(yè)內(nèi)部業(yè)務(wù)的運(yùn)行效率和有效性。另外一個(gè)是外部網(wǎng),。企業(yè)的外部聯(lián)系,,全部通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行,。也就是說,把企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)的一部分向外部合作單位開放,,求得橫向打通,。 

互聯(lián)網(wǎng)帶來的制造和生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)化,正是基于內(nèi)部網(wǎng)和外部網(wǎng)實(shí)現(xiàn),。制造業(yè)網(wǎng)絡(luò)化帶來的重大技術(shù)突破,,至少表現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

一是關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)系統(tǒng),。在虛擬設(shè)計(jì)與制造的環(huán)境下,,網(wǎng)絡(luò)可以支持成百上千個(gè)在線用戶同時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)設(shè)計(jì),使得一個(gè)系統(tǒng)或者一臺(tái)裝備的總體,、子系統(tǒng)之間的三維設(shè)計(jì)結(jié)果相互關(guān)聯(lián),。“互聯(lián)網(wǎng) ”為制造能力的提升開辟了一個(gè)難以想象的巨大空間,,對(duì)企業(yè)來講是一個(gè)全新的競爭優(yōu)勢,。 

二是網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同平臺(tái)。網(wǎng)絡(luò)化帶來的不僅僅是大家交換信息,,而且可以帶來工程人員的協(xié)同工作,。一些大的企業(yè),如波音公司,,率先建立了自己非常強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同平臺(tái),。2000年9月,以波音,、洛馬,、雷神、BAE及R&R為代表的美英國防航空巨頭,,發(fā)起組建了大名鼎鼎的Exostar,,探索國防航空行業(yè)的供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)協(xié)同。目前,,通過Exostar進(jìn)行供應(yīng)鏈管理和協(xié)同的有六大主制造商,,涵蓋16000個(gè)不同規(guī)模的專業(yè)供應(yīng)商。 

三是全三維標(biāo)注技術(shù),。任何一個(gè)產(chǎn)品,,只要把三維的圖做出來,零部件的圖紙就可以利用計(jì)算機(jī)軟件和系統(tǒng)自然而然地分解和生成,。這就使得企業(yè)得以形成單一的數(shù)據(jù)源管理,。 

智能化發(fā)展 

制造業(yè)的智能化,實(shí)際上跟數(shù)字化基本上是同步的,不過在早期,,只是單機(jī),、單個(gè)裝備而已。像CAE這種非常復(fù)雜的軟件,,需要把計(jì)算,、工程知識(shí)和人類的經(jīng)驗(yàn),都融合在里面,。因此工業(yè)軟件并不簡單是軟件,,而是一門學(xué)問。就智能化而言,,從數(shù)據(jù)處理的角度來看,,業(yè)務(wù)智能也是很重要的一個(gè)分支。 

智能化實(shí)際上是依托于計(jì)算科學(xué),,而不僅僅是計(jì)算機(jī)科學(xué),。在計(jì)算科學(xué)意義上的智能化,實(shí)際上包含四個(gè)基本的要素:模型,、算法,、軟件和數(shù)據(jù)。研究任何一個(gè)問題,,必須首先要把物理問題的數(shù)學(xué)模型構(gòu)造出來;之后需要一套模型計(jì)算的算法方法,。如果只做了信息的采集,、存儲(chǔ)、處理,、檢索和利用,,這不是智能的系統(tǒng),而只是一個(gè)簡單的信息系統(tǒng),;即使把它們都連成網(wǎng)絡(luò),,仍然只是一個(gè)聯(lián)網(wǎng)的信息系統(tǒng),而不是一個(gè)智能的系統(tǒng),。因此,,判定一個(gè)系統(tǒng)是否是真正的、智能的系統(tǒng),,一定要從這四個(gè)方面去評(píng)估,。

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