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doi:10.3969/j.issn.1673 - 0194.2015.20.055
[中图分类号]F273.1 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194(2015)20-0068-01
高端装备制造业处于价值链高端和产业链核心环节,决定着整个产业链综合竞争力的战略性新兴产业,是现代产业体系的脊梁,是推动工业转型升级的引擎。如何打造东北装备制造业“升级版”,成为东北老工业基地甚至是整个装备制造业面临的重大课题。
技术创新能力已成为高端制造企业的核心竞争力的重要部分,持续研发能力是高端产品的必要条件,是企业竞争优势的基础,是保持“高端”制造的保证。本文从企业战略角度出发,借鉴平衡计分卡思想,将技术创新能力逐层转化为财务维度、客户维度、内部运营维度、学习与成长维度四个指标体系维度,与企业战略目标建立有机联系。
1 企业技术创新能力的评价
平衡计分卡是从财务、客户、内部运营、学习与成长四个角度,将组织的战略落实为可操作的衡量指标和目标值的一种新型绩效管理体系。设计平衡计分卡的目的就是要建立“实现战略制导”的绩效管理系统,从而保证企业战略得到有效执行。运用平衡计分卡模型来规划、控制和管理企业的技术创新活动,使技术创新直接与企业战略和战略绩效相关联,有效地降低技术创新的风险,提高技术创新的效率,避免技术创新的盲目性。
企业技术创新能力是企业在实现技术创新战略的过程中所形成的。在这个过程中,技术创新能力与企业的技术战略构建了一系列因果关系链。
财务维度。企业创新过程包括创新资源拓展、创新决策与管理、创新倾向与研究开发、新产品制造、新产品市场营销等。每个方面都需要一定的创新投入来使创新行为最终变成销售订单和利润。销售增长率、新产品收入占销售收入比、研发投入占销售收入比、新产品利润率、成本降低率、等是直观衡量创新收益的财务维度指标。
客户维度。企业的竞争优势来源于对顾客。企业技术创新能力的客户维度指标是用来衡量其对客户提供的有价值的、独特的和难模仿的差异化产品和服务的贡献程度,主要指标有老客户保有率、市场占有率、新客户增加率、客户满意度、客户利润率等,这些指标形成了客户核心成果度量的因果关系链。
内部运营维度。企业的创新能力强弱也反映在内部运营效率方面,包括产品优化升级持续性、市场响应速度、研发效率、生产效率、产品质量改善程度等。内部运营维度包括创新能力、经营能力、售后服务,主要指标有主导产品更新周期、新产品开发周期、一次设计完全达到客户对产品性能要求的产品百分比、设计交付生产前修改次数、交货准时率、工艺达标率、产品一次合格率、客户反馈问题解决及时率等。
学习与成长维度。创新过程也是一个基于课题的解决过程,企业的技术人员是主体,企业员工的素质和企业竞争力的提高息息相关。因此,企业员工的学习能力是解决企业创新能力的一个重要维度。衡量企业创新能力的学习与成长维度指标有研发人员比例、发明专利数占比、创新成功率、新技术信息转化率、研发人员满意度等。
2 建立平衡计分卡的绩效指标体系
根据上述分析,得到企业技术创新能力的指标评价体系(见表1)。
表1 企业技术创新能力的指标评价体系
财务维度 客户维度 内部运营维度 学习与成长维度
销售增长率 老客户保有率 主导产品更新周期 研发人员比例
新产品收入占
销售收入比 市场占有率 新产品转化周期 发明专利数占比
研发投入占
销售收入比 新客户增加率 主导产品更新周期 创新成功率
新产品利润率 客户满意度 新产品转化周期 新技术转化率
成本降低率 客户利润率 设计交付前修改次数 研发人员满意度
在企业处于不同发展阶段,企业技术创新战略会有一定的调整,随着战略需要,上述指标体系及权重也将随之做相应的修订。
3 结 语
本文将平衡计分卡思想应用于装备制造企业的技术创新能力的评价,全面、客观、科学、有效地评价企业技术创新能力,对企业采取合理而有效的技术创新战略,保持和提高自身竞争优势,获取最佳的经济效益和社会效益具有重要的现实意义。
主要参考文献
[1]艾明晔.基于BRV的制造业企业工艺创新能力评价指标体系研究[J].科技与经济,2010(6).
一、引言
装备制造业作为我国的基础性和战略性产业,其发展水映了一个国家的自主创新能力、产业竞争力和在全球价值链分工中的地位。我国装备制造业经过多年发展,已经形成了相当规模和一定技术水平的装备制造业体系,并成为经济发展的重要支柱产业。但我国装备制造业“大而不强”的特征明显,呈现出一定程度的产业“空心化”现象,技术创新能力不足已经成为装备制造业升级的瓶颈因素。关于装备制造业的技术创新能力评价问题,近年来引起许多学者的关注。陈红梅(2009)将AHP和DEA模型引入技术创新能力评价领域,对装备制造业的行业技术创新能力进行绩效评价。商潇丹(2007)认为影响装备制造业技术创新能力的主要因素是创新投入水平、创新产出实现效益水平和创新环境。王章豹等(2006)认为必须通过技术创新、组织创新、制度创新的有效互动来推动装备制造业的结构升级。柳喜花(2006)利用灰色关联度评价法对我国装备制造业技术创新能力进行了测算和分析。这些文献都从某一层面对我国装备制造业创新水平进行研究,无法了解我国装备制造业自主创新能力整体不足的主要根源。基于此,本文运用因子分析方法对技术创新能力进行全面评价,了解我国装备制造业整体产业技术创新能力的优势和劣势,为制定我国装备制造业产业发展战略提供科学依据。
二、指标体系的构建
(一)指标的选择
本文在构建我国装备制造业技术创新能力评价指标体系时,遵循指标选取的科学性、可比性、代表性及可获取性的原则,构建如下指标体系。
(二)模型设定
三、实证分析
(一)样本选择及数据来源
因子分析法对样本数有一定的要求,为提高测评的准确性,我们在进行主成分分析时,将样本数据扩大到制造业29个行业,从中再挑出装备制造业七个行业进行综合评价和实证分析。原始数据主要采集自《中国统计年鉴》、《中国工业统计年鉴》、《中国科技统计年鉴》以及国家统计局网站公布的2010年“大中型企业自主创新统计资料”。
(二)因子分析步骤
1.KMO统计检验及Bartlett球形检验。当KMO值越大,表示其越适合进行因子分析,若其值小于0.5,则不适合进行因子分析。检验结果显示KMO的值为0.724>0.5,所以适合做因子分析。
2.根据主成分法提取公共因子,前4个主成分的累积方差贡献率达到91.627%,选取前4个因子为公共因子。由旋转后的结果可以看出第一公因子的特征值最大,为5.559,方差贡献率达到了34.774%,第二因子、第三因子以及第四因子的方差贡献率分别为26.726%、23.276%、6.881%。
3.由旋转后的因子载荷阵可知,第一因子在科技项目人员数、RD项目数、新产品开发项目数、有科技活动企业数、RD项目经费支出、新产品开发经费上的载荷远远大于其他指标的载荷,可定义为技术创新保障因子;第二因子在科技活动人员占从业人员比重、新产品产值比重、新产品销售收入占主营业务收入比重、RD经费占主营业务收入比重、新产品劳动生产率上的载荷远远大于其他指标的载荷,它体现了我国在装备制造业创新资源的投入强度以及产出能力,故命名为创新资源投入产出因子;第三因子在技术改造经费支出、购买国内技术经费支出、引进技术经费支出、消化吸收经费支出上的载荷大于其他指标,可将其命名为技术创新转化吸收能力因子;第四因子只在每千人专利申请数上的载荷比较大,故将其命名为自主创新能力因子。
四、实证结果分析
(一)由表2中各因子的排名可知,交通运输装备制造业技术创新综合实力最强,该行业的投入产出因子F2和自主创新能力因子F4都排在第1位,远远高于其它行业。但是,从该行业的创新投入产出原始数据看出,其技术创新的投入较多,产出却较差,这说明位列首位的投入产出因子是由较大的创新投入拉动的。投入多,产出少,说明该行业整体运作能力相对较弱。该行业的专利申请数相对较多,说明其自主创新能力较强
(二)通信设备、计算机及其它电子设备制造业综合排名第2。其创新资源保障能力因子得分最高,但转化吸收能力因子位居倒数第1,创新资源投入产出因子及自主创新能力因子均排名第6位。说明虽然该行业技术创新整体投入较高,拥有较多的技术创新资源,但技术创新的转化吸收能力和产出能力及自主创新能力都很弱,该行业在创新资源利用上效率较低。
(三)电气机械及器材制造业技术创新综合排名第3。该行业创新资源保障能力因子排名第2,投入产出能力排名第3,转化吸收能力因子及自主创新能力因子均排名第5,该行业技术创新能力在创新资源保障及创新产出方面能力较强,但转化吸收能力及自主创新能力不足。
(四)通用设备制造业技术创新能力综合排名居第4位,其投入产出能力排名第2,转化吸收能力因子和技术创新保障能力因子及自主创新能力因子排名均为第4位,说明其投入产出能力较强,其他技术创新能力均一般。
(五)专用设备制造业和仪器仪表及文化、办公用器械制造业综合得分分别居第5位和第6位,这两个行业在创新资源保障因子及创新资源投入产出因子排名都比较靠后。但是,专用设备制造业的创新技术转化吸收能力排名第一,说明该行业在这方面做得比较好。办公用器械制造业在技术创新转化吸收能力及自主创新能力因子的排名均为第二,说明该行业在这两方面做的相对较好。
(六)金属制品业综合排名在最后一位,各个因子的排名也都比较靠后,自主创新能力更是排在最后一位。该行业属于传统的机械业,技术创新能力相对较弱,目前仍处于技术含量低的行业状态。因此,加大科技投入和产出,提升其整体运作能力和技术创新支撑能力是其首要任务。
五、几点相关建议
(一)加强装备制造业企业间的研发合作和产学研合作,实现各行业自主创新能力的同步发展。
(二)强化政府和金融机构的作用,创建良好的技术创新环境。
(三)增大企业研究开发投入强度,构建以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系。
参考文献
[1]陈红梅.基于AHP和DEA的装备制造业行业技术创新能力综合评价[J].企业经济,2009(3):
117-119.
[2]丁耀民.着力推进装备制造业技术创新[J].中国经贸导刊,2008(6).
[3]王章豹,孙陈.基于主成分的装备制造业行业技术创新能力评价研究[J].工业技术经济,2007(12):63-68.
[4]商潇丹.提升辽宁省装备制造业技术创新能力的研究[D].吉林大学,2007.
[5]杨华峰,申斌.装备制造业原始创新能力评价指标体系研究[J].工业技术经济,2007.
中图分类号:V262 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)11-0015-02
智能制造从本质上来说是一种以人机一体化为特点的系统,主要由人类专家和智能机器这两个方面所构成。从实际应用的角度上来说,智能制造表现出了突出的智能性、柔性以及集成性特征。将存在于人类专家思维中的智能活动以计算机模拟的方式所呈现,实现对问题或现象的综合分析、判断、推理、思考以及最终的决策。在制造领域中,智能制造可以说能够实现对部分脑力劳动的有效替代。而要想确保智能制造达到上述应用目的,最核心的一点在于确保智能机器运行的高效性与稳定性。如果将智能制造视作一个整体的话,那么智能机器无疑就可以说是整个整体的物理基础所在。在当前技术条件支持下,制造领域广泛应用的智能加工机床、工具和材料传送装置以及相关试验检测装置均属于智能机器的研究范畴。
挤压铸造是一种新型产品毛坯制造方法,它的制造原理是:在对铸型型腔内部进行液态金属浇筑作业的过程当中,对其施加一定量的机械压力,以保障浇筑过程中的液态金属能够成型、凝固并稳定,最终获取相应的铸件。传统意义上的挤压铸造工艺需要以摩擦压力机为基础所完成。这种方式因为受到压力和不能保压的局限,制造出来的产品容易形成气泡、缩松和缩孔。而通过对挤压铸造方式的合理应用,使得所成型铸件在成形稳定性能以及补缩性能方面均显著提升,机械能力也由此得到强化。此种铸造方法现阶段已经广泛应用于军工、汽车、航空等领域中。不仅如此,采用挤压铸造的方法还能大大降低能源消耗,这一点与现阶段整个社会可持续性发展的要求是充分契合的。
而挤压铸造设备作为在挤压铸造生产作业实施过程中的基础性设备,整个挤压铸造工艺质量在很大程度上受到了挤压铸造设备运行性能的影响,因此备受关注。特别是在铸造领域不断深化智能制造的过程当中,现代意义上的挤压铸造设备也应当具备突出的智能制造性能。本文试针对这一问题做详细分析与说明。
1 智能制造的特征
智能制造与传统模式最大的区别就是它具有智能化,而它的智能化主要包括以下几个方面:
一是自组织能力,即要求挤压铸造设备能够以生产指令为依据,自动地完成相应的挤压铸造生产任务。
二是自适应能力,即同一台挤压铸造设备能够支持并高效完成不同生产产品以及不同生产需求条件下的生产
任务。
三是自律能力,即确保挤压铸造设备所对应智能制造系统当中的各个单元均能够严格遵循统一的指令进行任务活动。
四是自学习能力,即要求挤压铸造设备能够在实践活动不断丰富的过程当中,实现对智能制造系统知识库的完善,达到提高智能基础活动能力水平的目的。
五是自维护能力,即要求挤压铸造设备所对应的智能制造系统能够在部分构成单元出现故障的情况下,对其自我修复。
六是自诊断能力,即智能制造系统发生故障时,能够实现对出现运行故障单元的自动诊断与识别,通过前面所提到的自维护能力,对发生故障段远程进行自动切换技术的修复,以保障挤压铸造设备中智能系统使用的持续性与有效性。
七是协作能力,即要求挤压铸造设备中智能系统下属构成单元能够协调配合。
2 现在挤压铸造设备的智能制造内涵
挤压铸造设备是挤压铸造工艺生产的必要设备。它根据挤压铸造工艺要求,以现代设计理论为基础,结合计算机技术、液压技术、自动控制技术及传感器技术而开发设计,主要工作是控制挤压铸造生产提供流程和参数。受智能制造的影响,现代挤压铸造设备强调集成,同时要求具有支持智能制造的功能,是智能制造模式的产物。实践表明,运用挤压铸造设备,有效地提高了挤压铸造生产工艺水平和生产效率。如今,日本、瑞士、荷兰、意大利都有专门生产挤压铸造设备的公司,并且取得了很大的成就,挤压铸造设备具有很高的实时控制功能和自动化水平,而日本的挤压铸造水平又遥遥领先。
现代挤压铸造设备普遍具有自组织能力、自适应能力、自维护能力、智能状态监测和协助能力,这是现代挤压铸造设备的智能特征,这些能力保证了挤压铸造设备运行的时候具有智能。同时,它和其他智能机器组成一个智能系统共同运作时就使该系统具有完整的智能机制,实现了智能制造的目标。
随着现代工业的蓬勃发展和国防装备的不断更新,挤压铸造工艺对设备提出了更多更高的要求,也使挤压铸造设备的设计和制造得到了很大的改进和进步。但是对挤压铸造设备的研究并没有止步,我们优秀的研究者和设计者依然在不停对挤压铸造设备研究和发展。今后的挤压铸造设备发展将会发展得更加先进、更加智能。比如为了改善和提高铸件的性能,可以利用挤压铸造在金属熔液凝固过程中,通过冲头的挤压作用而设计大吨位挤压铸造设备。但是这种设备受限于挤压铸造机的吨位,普通的挤压铸造铸件的重量通常小于30kg,这就使挤压铸造工作的应用范围受到了极大的限制。因此,大吨位挤压铸造机的研究和设计是目前的一个难题,无论国内还是国外都还在为此进行不懈的努力和研究,由此可见,挤压设备在未来还有一个很大的发展空间。
除了对挤压铸造设备的吨位改进以外,另一个热点就是对浇注系统的改进。虽然浇注系统在挤压铸造生产过程中退居二线,只是起辅的作用,但是它却是影响挤压铸造铸件的质量和生产效率的关键因素。现在挤压铸造的浇注系统主要有两种:直接浇料和间接输液,前者有着生产效率低、金属熔液容易氧化的缺陷;而后者虽然提高了效率,可以降低金属熔液氧化,但是成本和可靠性很低。因此,对挤压铸造的浇注方式的改进,也是摆在研究者和设计者面前的一个亟待解决的难题。
最后是对模具温度的控制:在铸造过程中,模具的温度直接关系着铸件的质量,挤压铸造也一样。而随着铸件质量要求越来越高,传统的模具温度控制方式已经满足不了生产需要。如何能更加精确地控制模具的温度,提高铸件的质量,将是挤压铸造设备在今后的发展过程中必须解决的问题。
3 结语
智能是21世纪热议的话题,也是未来科技发展的趋势。对于我国而言,在近年来的发展过程当中,挤压设备的设计和生产也取得了很大的成绩,但是与国际先进水平相比还是有很大差距,因此,我国使用的先进的挤压铸造设备还要依赖于进口。从这一角度上来说,我国需要加大对挤压铸造设备的研究力度,在未来,我们要把目标放在开发自动化程度高、结构工艺合理、出大吨位的挤压铸造设备上,赶上国际化水平。
参考文献
[1]左世全.我国应将发展智能制造业提升到战略高度[J].中国科技投资,2012,(31):47-50.
[2]通过“智能制造”有效应对21世纪制造业面临的四大挑战[J].自动化博览,2012,(12):2.
[3]智能制造装备产业“十二五”发展规划出台[J].现代技术陶瓷,2012,(4):12.
基金项目:2016-2017年度苏州市“高技能人才培养研发”市级课题:“苏州‘智能制造’人才现状与培养对策研究”(项目编号:GJNP201604)阶段性研究成果
中图分类号:F24 文献标识码:A
收录日期:2017年4月2日
一、智能制造技术是新科技革命实现的关键技术
科技革命是16世纪以来的一个历史现象,是科技发展的一种表现形式。在人类文明史和现代化研究领域,科技革命大致有三个判断标准:(1)科学范式或技术范式的转变;(2)人类生产、生活方式或思想观念的显著改变;(3)人口影响覆盖率超过50%。按照这种标准,16世纪以来世界科技大致发生了两次科学革命和三次技术革命。两次科学革命分别是16~17世纪的近代物理学诞生、20世纪初的相对论和量子论革命。三次技术革命分别是18~19世纪初的蒸汽机和机械革命、19~20世纪初的电力和运输革命、20世纪40年代以来的电子和信息革命。
从世界科技的前沿角度看,第三次技术革命即电子和信息革命即将结束,后信息时代即将来临,新一轮科技革命即将爆发。从人工智能到机器人,新兴技术的商业化正在重新定义各行各业并重塑社会准则。世界经济论坛创始人克劳斯・施瓦布指出:“第四次技术革命将数字技术、物理技术、生物技术有机融合,触及经济社会的方方面面,可植入技术、数字化身份、物联网、3D打印、无人驾驶、人工智能、机器人、大数据、智慧城市等将对社会产生深刻影响,重塑全球生产、消费、运输与交付体系,新产业、新业态、新经济将随之应运而生”。而这些变化的广度与深度预示着整个生产、管理及治理体系的变革。
制造在科学、技术与产业的转换之间具有桥梁和纽带作用。任何新兴科学或技术,都只有通过制造才能转化为现实生产力,制造技术是包括新一轮科技革命在鹊乃有科学技术的实现技术,见图1。而新科技革命中的制造技术则以智能制造为代表,正在改变人类生活的方方面面,智能家居、智能手机、智能设备与机器、智能建筑……所有一切都表明,人类智能的秘密正在缓缓拉开帷幕,智能制造技术将成为揭示未来新科技革命面纱的关键技术。(图1)
二、智能制造工作特点与人才技能分析
技术融合是现代社会的发展趋势,智能制造技术将通过与其他新兴技术,如语音、数据、视频、感知计算、生命科学……的交互融合,在经济产业结构、组织生产方式、基础设施建设等方面,通过递进协同效应带来社会生活的重大变革,并最终影响其工作特点与人才技能要求。
(一)智能制造工作特点
1、工作界限模糊化。传统企业将制造过程划分为三个层面,即工程层面、技术层面和技能层面。这三个层面的工作界线分明,工程层面(设计、规划、决策)的工作是产品的设计、规划与决策工作,技术层面(工艺、执行、中间)的工作是生产第一线的工艺设计或设备维护工作,技能层面(技艺、操作)的工作是生产第一线的设备操作工作。然而,在智能制造过程中,各层面的工作将相互融合,从而使工作结构呈扁平化趋势。这种不同层面间的融合需要大量融技术理论与技能操作于一体的复合型人才,也使智能制造在人才需求层次上整体呈上移趋势。
2、工作方式研究化。智能制造的关键在于使用什么样的方式与技术来达到智能化的效果。如果忽视了工作方式与技术本身的创新,只是一味地实施智能化,必是舍本逐末。制造业要保持旺盛的生命力,关键在于创新。《中国制造2025》对我国技术创新与高端制造业的发展做了具体规划。但创新是个极为复杂的过程,包括多个层面,既需要在研发设计层面创新,也需要在工艺应用层面创新。智能制造将内在地要求从业者进行创新性研究,研究与创新将成为智能制造工作内容中的应有成分。
3、操作技能高端化。智能制造生产体系所需要的是高端技能操作。高端技能操作主要存在于三大领域:(1)智能化生产系统的操作。由于智能化生产系统非常复杂,设备非常昂贵,因而对这类操作人员的能力要求也很高,操作者要能理解整个生产系统,并熟练运用各类工业软件进行柔性化生产;(2)智能化生产线本身的安装、调试与维护性操作;(3)特种加工所需要的高端操作。这是更为重要的方面,智能化生产系统无论如何复杂,它也只能生产常规产品,企业为了提高竞争力,往往要在此基础上生产特种加工的产品,而这种产品很可能是无法完全用智能化设备进行加工的,必须人工操作,但它的操作会非常复杂,对操作技能的要求也会大大提高。
4、生产服务一体化。尽管服务是企业的根本使命,但在传统制造企业中,就个体员工而言,服务与生产是相互分离的,服务属于销售或售后服务人员的工作范围,车间内的从业人员只是按标准生产产品,往往眼里只有“物”,没有“人”。这是由于在传统制造企业中,缺乏把生产与客户连通起来的技术和理念,智能制造则将完全改变这一状况。智能制造的目标是把生产线与库存、产品和客户全部连通起来,构成一个大系统,包括智能生产、智能工厂、智能物流和智能服务四大主题。在这种制造系统中,服务与生产融为一体,生产者将直接面向客户进行生产,这是一种全新的工作模式,生产者必须具备与客户沟通的能力以及按照客户需求进行定制化生产的理念。
(二)智能制造人才技能分析。智能制造的工作特点决定了其需要更多拥有跨学科背景的复合型人才,即更多具备通用性、专业性、融合性技能的人才。
1、通用性技能。智能制造将会改变从业人员原有的工作范式,对从业人员的专业性、能动性、灵活性、协作性等通用技能提出更高的要求。
(1)专业性技能。智能机器人可替代部分“低技能”劳动力,但智能化生产线和大数据系统的指挥、操作和运营需要更具专业能力的从业人员弥补机器的不足。从业人员需要能够将所学的知识和技能应用于构建真实的工业系统,以应对自动化系统故障。
(2)能动性技能。智能制造工作内容的变化要求从业人员兼具多种工作技能,以能动性地应变复杂性的工作要求。
(3)灵活性技能。智能制造要求能够迅速根据市场需求调整其生产适应能力。新形式的协作工厂让虚拟工作和移动工作成为现实,多模式、用户友好界面的智能辅助系统将协助从业者的工作。这些都可以帮助从业者实现更灵活的操作方式。
(4)协作性技能。一方面是“人人协作”,不同职业之间的分工运行模式将逐渐被合作模式所取代。智能制造将制造各个环节的联系变得更加紧密,不同的职业分工将需要更多的沟通与合作;另一方面是“人机协作”,在智能工厂里,人、机器和资源如同在一个社交网络里一般沟通协作,相互配合,重塑传统制造模式下人与设备之间的机械关系。
2、专业性技能。当前,制造企业包括很多专家都意识到一个问题,即企业无法明确需求,对自身的流程、内部业务关系无法理清,“专业性技能”的缺乏影响了智能制造工作推进的进程。
(1)精益化技能。精益生产本身提出了量化基础,而数字化车间的根基是可量化的被测对象。数学建模的控制过程、可量化的信息模型,都是依赖于精益提供基础数据源,精益缺乏的情况下也就会失去“数字化”的根基。
(2)信息化技能。很多精益生产基础很好的企业,同样困惑如何推动智能制造。因为,在传统的制造业里,也有所谓的“CIO”(Chief Information Officer,首席信息官),这些CIO可能是IT出身,但是对于如何将底层数据、智能分析进行融合,由于缺乏对工艺对象的了解,使得具备智能制造意义下信息化技能的人才极其缺乏。
(3)自动化技能。自动化衔接了机器控制与数据采集,但是自动化在向更为智能的机器开发时,需要基于PLCopen的标准化编程、OPC UA、机器人应用与集成系统的规划与开发等技术人才。随着机器的智能性、集成性的提高,对于自动化本身的人才需求也与以往更加不同,对于软件工程的能力,包括软件开发、软件质量与进度控制这些综合能力的要求较之以往更高。
3、融合性技能。技术的融合,包括OICT(Operational、Information、Communication、Technology的缩写)的融合是一种趋势,但是规划与设计的全局性人才是缺乏的,这类人才需要具有统筹运作与规划的技能。
(1)项目规划技能。这项技能要求懂得精益生产,了解生产过程与工艺,能够将信息通过组织分类来设定企业的制造目标,并能够统筹自动化、信息化与通信规划流程、制定执行路线图,推动项目的进度并持续推进设计的改善。
(2)资源整合技能。整合技能包括内部各个部门之间的沟通、外部力量的协调,类似于一个中央节点来协调各方,对各方设定目标、提出需求,并定义标准接口,设计流程与检查,以及进行阶段性的目标监视。
(3)结构化思维与思维完整性技能。与所有的创新一样,智能制造的创新也不是大脑灵光一现的结果。创新需要系统性的思维,需要在一个问题中能够按照逻辑顺序将可能潜藏的问题进行结构化的规划,包括对问题的结构化思考、策略性思考,而这需要具备标准化、模块化思想,以及完整性思考的能力。
三、智能制造人才困境与发展建议
根据教育部官网2012~2014年统计数据测算,2014年度,我国十大重点制造领域年度人才总缺口粗略估计在50万人左右。其中,高档数控机床和机器人、农机装备、节能与新能源汽车三大智能制造领域人才缺口共计25.5万人左右。(图2)
《世界经理人》杂志2015年公布的《中国制造企业智能制造现状报告》显示,有近三成被访企业认为,使用智能设备生产的最大难题是人才,越来越多企业面临“设备易得、人才难求”的尴尬局面。人社部的劳动力市场供需数据亦能说明我国技工的紧缺现象,数据显示,近几年我国技能劳动者的求人倍率一直在1.5∶1(1.5个岗位对应1个求职者)以上,高级技工的求人倍率更是达到2∶1以上的水平。
目前,智能制造人才除了在盗可洗嬖诰薮笕笨冢在技能上亦与发达国家相去甚远。以机器人行业为例,2013年我国就已超越日本成为全球最大的工业机器人应用市场,2014年我国共销售工业机器人5.6万台,2015年6.42万台,但多以三轴、四轴低端机器人为主,五轴、六轴等高端机器人较少,且关键零部件,如控制器、减速机、伺服电机等主要依靠进口。
人才的缺失极大地制约了智能制造的推进与发展,造成这种现象的主要原因有:
(一)缺乏能促进职业能力持续积累的人才培养体系。智能制造所需要的高度复合型人才的供给,需要一种能促进职业能力持续积累的人才培养体系。目前,我国的职业教育体系有完备的中等职业教育、高等职业教育,如果一批本科院校能顺利向技术应用型转换,我们还将拥有规模较大的技术应用型本科教育。同时,专业学位教育随着多元化学位制度改革的顺利进行,在人才培养中发挥的作用也将越来越强。但问题是,各个阶段的职业教育相互割裂,其关系更多的只是学制关联,而非课程关联。虽然许多省市推出了中高职衔接甚至是中本衔接项目,但这种衔接也更多地只是为了解决职业院校的招生问题,它们往往只是在现有课程框架下对课程体系做些整合,以提高人才培养效益,并没有系统探索这种框架在新的人才培养体系中的功能。
(二)缺乏基于职业能力开发的课程体系与组织方法。任何人才的培养最终都要依托课程设置。当前,既有职业院校的课程体系仍以应用系统的学科知识架构为主,且专业区分过于细化,跨学科的课程体系相对缺乏,造成懂信息化的不懂智能化,懂智能化的又不懂制造技术等,因而跟不上智能制造实践的发展需求。职业能力课程标准体系是智能制造人才培养体系有效运行的前提,只有设计直接针对基于实际工作职业能力的课程体系,才能保障智能制造意义上的人才供给。这就涉及到基于实际工作的职业能力开发及课程组织问题,这也是课程体系开发的关键环节,如果缺乏有效解决这一问题的方法,智能制造职业能力的培养就只能停留在概念或理想阶段。
(三)缺乏基于深度校企合作的工艺传承模式。目前,智能制造最具代表性的国家是德国、日本和美国。美国的制造业主要靠基础研究的重大突破作支撑,德国和日本的制造业则主要靠精湛的工艺与工艺创新作支撑。从我国制造业的发展轨迹来看,短期内期望通过基础研究的重大突破来提升竞争力不太现实,较为可靠的路径是工艺层面的突破。无论德国还是日本,之所以拥有大量技术精湛的工匠,能在工艺领域有重大创新,关键在于其技术技能人才培养都有着企业的成功介入,而且这种介入不是表层的校企合作,而是有着企业内稳定的师徒关系作保障。正是这种师徒关系,使其技术技能人才能获得大量企业技术专家的支持,并通过师徒传承持续地在某技术领域进行钻研,最终取得突破。目前,我国院校职业教育只能教给学生普通的技术知识,这种技术知识对于维持处于粗放型阶段的企业运行是可行的,但对定位于高技术的企业来说就远远不够了,对于从事智能制造的企业来说更显无力。
针对以上问题,建议如下:
(一)深化“专业能力”和“通用能力”兼具的人才培养体系。智能制造对人才的专业能力无疑提出了更高的要求。技术的日趋复杂和精密,专业化程度越来越高,无扎实的专业知识则无法满足岗位需要。为提高专业能力,需要加大专业训练的强度,增加专业知识的深度,在大学阶段就强化学生在校项目经验以及企业实习经历。除了专业能力,综合能力或通用能力也很重要。通用能力如沟通表达能力、自我管理能力、逻辑思维能力、问题解决能力、学习能力等,至为关键。优秀的个人素养和职业素养,也是人才持续发展的重要因素。德国慕尼黑工业大学机械工程系的社会软技能培训提供了一个通用能力培养的范例。除了在学士学位课程和硕士学位课程中分别设置有两学期和一学期的软技能模块,该系还成立了社会能力与管理培训中心、关键能力中心等专门的机构,并开设超越工程学科本身的职业技能主题工作坊。社会能力和管理培训中心的目标是增加本系学生除工程学科之外的各种技能。该中心的教学主题覆盖了社交途径、问题方法和管理培训等方面,具体包括团队和项目工作能力、解决问题的能力、创造力、肢体语言和领导能力、自我反思能力等。关键能力中心通过塑造高水平的课程,旨在为学生提供职业技能以及所需要的其他能力资质,并充分满足以服务和效率为导向的社会需要。
(二)开发“工作系统分析”与“职业能力研究”相结合的课程体系。适应智能制造职业能力开发的课程体系,必须按照职业教育课程开发原理,找到适合职业能力开发与课程框架的正确方法,否则很容易滑入偏向理论知识的学科课程体系中,从而培养不出技术应用型人才。这种课程开发方法应当朝两个方向进行研究:一是工作系统分析。这种方法不是把个体要执行的局部任务作为分析单元,而是把个体要完成的一个完整的工作系统作为分析单元,从而避免因任务的片段化而无法获得整体能力的问题;二是职业能力研究。智能制造系统对职业能力的要求是深层多样的,要开发出这种反映个体工作实际的能力标准,有必要在工作系统分析能力的基础上辅以职业能力研究。这种职业能力研究还应当建立在工作模式研究的基础上,结合心理学等学科挖掘智能制造所需要的职业能力。
(三)构建基于深度校企合作的高端现代学徒制。智能制造人才的培养必须有企业的深度介入,这需要在一贯制培养体系设计的基础上,进一步构建现代学徒制的人才培养方法。现代学徒制需要考虑以下三个方面的问题:(1)解决社会青年的就业问题;(2)培养技术精湛的技术技能型人才;(3)通过师徒之间技术的传承与长期积累实现技术创新。学校职业教育尽管存在许多优势,但它也只能让学生获得基础性的技术知识,无法让学生获得精深的技术知识,技术精湛并能实现技术创新的人才培养体系离不开现代学徒制。
四、结论
综上所述,以智能制造榇表的新科技革命在有望促进经济发展、改善人类生活品质的同时,对人才技能的培养也产生了深远影响。在智能制造过程中,从业人员将扮演规划者、协调者、评估者、决策者等多个角色,不仅需要懂得管理、研发与创新,还需要熟悉机械、电子、通信、互联网等领域,不仅需要承担起智能设备的设计、安装、改装、保养工作,还需要对相关信息物理系统、新型网络组件进行维护,并对生产设备模式、框架结构、规章条款、研发设计进行不断优化,这些都对从业人员提出了更多更高的技能性要求。智能制造人才的培养,需要我们对相关问题进行深入、系统的研究,这是一个庞大的工程,需要做好顶层设计,并采取果断行动。
主要参考文献:
[1]中国教育科学研究院课题组.完善先进制造业重点领域人才培养体系研究[J].教育研究,2016.1.
一、引言
在人类发展的漫长过程中,技术是重要的一个环节,和人们的生活息息相关。智能控制技术作为20世纪科学技术发展的主要标志,是现代机械制造工业中最为热门的一项。智能技术和现代信息社会光电子技术成为了现代工业的支柱。本文将会针对智能技术和智能产业的发展前景和局限做出探讨,研究其在机械制造中的应用和发展。毕竟是受到世界先进国家的高度重视的智能控制技术,在机械制造工业中的应用前景还是很大的。
二、相关概念的基本定义
在详细介绍智能控制在机械制造中的应用探讨之前,先简单介绍一下其中基本术语的简单定义。
(一)智能控制
智能控制(intelligent controls)在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术。
(二)机械制造
机械制造指从事各种动力机械、起重运输机械、农业机械、冶金矿山机械、化工机械、纺织机械、机床、工具、仪器、仪表及其他机械设备等生产的工业部门。
三、智能控制在机械制造中的应用优势
智能控制在机械制造中起到了一定的应用优势。如,帮助提升开拓市场的桥梁,智能加工工艺提高了整体的机械制造水平。当然,智能控制在机械制造中也对生产工艺产业的水准提高起到了决定性的重要作用。这些对智能控制的前景发展是具有非常重要的作用的。推土机主机架智能的理论在这里也是不容忽视的。
在机械制造中,机械设计实际上是一个模型的综合和分析的过程,在这个过程中由工人亲自操刀设计,进行一切的制造工艺,那是一个相当劳重的任务。因为这些任务不仅包括大量的计算、分析、绘图等数值计算型工作;还包括拟定初始方案,选择最优方案,制定合理结构等方案设计工作。如果在现代机械制造工业中大范围融入只能控制技术,这样就可以减少大批的劳力。因此,设计智能化已成为机械设计中一个很热门的研究课题之一,智能控制在机械制造中的应用效果也很好。减少机械自动化过程、减少制作时长,成为了智能控制在机械制造中最为主要的优势。
四、智能控制在机械制造中的不足之处
中国机械制造业经过几十年的努力已经具有相当的规模,智能控制技术的研究也已经逐渐成熟。智能控制在机械制造中的应用也有些年日,积累了大量的技术和经验。但是随着世界经济一体化的形成,智能控制在唉机械制造中的应用局限性也越来越明显。由于中国潜在的巨大市场和丰富的劳动力资源,导致机械制造工业速度跟不上,智能控制技术在国外属于较为先进成熟的技术,在国内却尚属于新兴技术。因此,智能控制技术在机械制造中依然存在一些不足之处。笔者在经过探讨和研究智能控制在机械制造中的优势之后,也按着现在所面临的前所未有的工业行业激烈竞争局面整理出了智能控制的些许不足之处。
(一)企业应变能力差
今天的市场瞬息万变,需求多样化。机械制造行业如果想要在市场中占到头名,就要有先进的生产技术做支撑。然而,企业虽然响应国家号召,积极使用智能控制技术,可惜企业的应变能力差,按订单装配MTO,按订单制造MTO,按订单设计MTD,大规模定制MC,忽略了智能控制技术的根本,导致无法好好利用智能控制技术。这是智能控制技术在机械制造应用中最大的不足。机械加工行业的品种规格繁多,生产、采购异常复杂,如果能够好好利用智能控制技术,改善企业的应变能力,想必能够大幅度提升机械制造行业的生产力。
(二)成本计算不准确,成本控制差
人工成本核算一般只能计算产品成本,无法计算零部件成本。在机械制造行业中成本的费用分摊更是非常粗糙,没有办法进行精密而细致的预算、估算。在使用了智能控制技术之后,大量成本数据采集都是通过电脑计算机归集的,然而个别企业在使用操作不当,导致计算机的估算、预算数据准确性也很差,这样子非但不能利用智能控制技术提高机械制造工艺的进展,也不能控制成本计算精准度,协助控制成本。这种利用智能控制还不能提高成本计算准确度的难题也成为了限制智能控制在机械制造中应用的一大因素。一般机械制造行业都不进行标准成本的计算,也很少进行成本分析,因此成本控制差。
(三)信息分散、不及时、不准确、不共享
在机械制造业中,产、供、销、人、财、物是一个有机的整体,他们之间存在大量信息交换。利用传统的机械制造加工模式,全部都是通过人工管理信息的,这样的管理速度很慢。如果利用智能控制技术在行业中的应用,辅助管理信息则能够提高速度,然而目前在机械制造中的应用却显示,智能控制依然具有管理分散、缺乏完善的基础数据等不足之处。由此可见,要想将智能控制很好的应用在机械制造行业的各个部分,一定要先解决信息分散、不及时、不准确、不共享、大大影响管理决策的科学性等难题。
五、智能控制在机械制造中应用的提升探讨
如果管理工具落后,大部分企业就无法提升自己的产业管理工作或者加工进度,在机械制造类行业中,这些阻力更加明显。在前文中已经提过了关于智能控制在机械制造中的不足,接下来将针对机械制造中的应用管理方面,整理一些有建议性的改善方案,希望对于仍处于分散管理或微机单项管理阶段的智能控制应用有较好的提升和完善。
(一)共享和资源的优化配置
在机械制造中,很多加工链条都是采用一条龙这样一个完美的供应链管理系统。从科学的供应链管理里节约了大量的成本,共享和资源的优化配置,这是现代企业中都需要优先学习的管理方法。所以,在提升智能控制系统在机械制造中的应用效果时,最先考虑的就是如何利用智能控制提升共享资源的效果,并且优化资源配置,给客户提供最好的服务和商品。只有加入了这样的改动,才能够使得机械制造业发展更加飞速。是机械制造业就要找扩展ERP,做成一个非常完整的集成系统,减少集成的费用。“集成”两个字说起来非常简单,只要完善和优化智能控制技术在机械制造中的应用就好。
(二)增加智能控制程度
智能控制把计算机从数值处理扩展到非数值处理,这样的操作和改动使得计算机能够更好的为人类工业产业服务,智能控制技术就是在这种情况下发展起来的,包括知识与经验的集成、推理和决策,这些都是发展智能控制在机械制造中的巨大优势。只有力图使机械设计过程自动化发展,增加智能控制程度,才能够减少人类的劳累,并且提升社会生产产值。智能控制下的机械制造技术与传统的设计机械制造技术方法相比,智能控制在机械设计中有着不可比拟的优势,它不仅可以长期稳定工作、节省成本,还可以为专家知识特别是启发式知识提供存储手段和传授途径、易于继承。 (三)利用智能控制技术实现管理创新
机械制造企业是管理非常复杂的企业,目前管理中存在诸多的问题,智能控制在机械制造中的应用非常利于激烈的市场竞争环境。然而个别企业的利用率很低,不能够最大限度的发挥智能控制的应用效果。只有利用智能控制技术创新,实现管理和控制技术的双重创新,这样才能真正的提高智能控制技术在机械制造加工中的管理水平和发展速度。智能控制技术在机械制造中的优势是不容置疑的,然而因为不同的难题阻挠了智能控制技术的进步和发展,要想提升智能控制在机械制造中的应用效果,就必须按着控制理论的发展实现管理上的创新。
(四)增加相关科技技术的相互渗透
20世纪80年代以来,信息技术、计算技术的快速发展给国内的各项工业企业带来了一定的推动发展作用。现在兴起的智能控制技术要想在机械制造业中进一步发展,就必须要增加和其他相关学科的发展和相互渗透,这样才能够更好地推动机械制造的加工工艺,为科学与工程的研究带来不断深入的启发性质。要知道智能控制系统本身就属于控制系统向新兴科技的过度发展,如果能够增加智能控制系统与其他相关科技技术的渗透发展,增能够更好的带动智能控制在机械制造中的应用趋势。
六、结论:
在现如今的社会上,智能控制的产品已经多不胜数,有专项研究表明,这是一个非常具有前途的发展行业。本文在研究了智能技术在机械制造中的应用优势和局限性之后,经过借鉴和反思整理出了相关的建议。希望这些建议能够对智能控制在机械制造中的应用和发债带来一定的帮助。无论放在哪个时期来说,机械制造都是工业产业中最重要的环节,应当对其提起高度重视。
参考文献:
[1]宋建丽;邓琦林;陈畅源;葛志军;胡德金;;宽带智能熔覆高硬度火焰喷涂层组织和裂纹行为[J];机械工程学报;2006年12期
关键词:智能制造;产教融合;机械工程;高职教育
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)21-0162-03
在经济新常态下,高等教育也处于新常态的运行模式下。对于应用型本科院校的机械工程专业而言,目前的新常态主要表现为智能制造和产教融合[1]。智能制造是发展方向,产教融合是指导方针。周济院士[2]指出“智能制造是新一轮工业革命的核心技术,是中国制造2025的主攻方向”。为了贯彻落实《中国制造2025》中提出的五项基本指导方针,结合地方本科院校转型发展的需要,探索智能制造背景下应用型人才的培养模式是重中之重。本文从智能制造的技术体系入手分析智能制造对人才的新要求,结合产教融合方法提出了符合要求的机械工程专业的实验教学体系和实验室建设思路,研究了校企合作培养符合智能制造要求的应用型人才的新实施方案。
一、智能制造对学生能力的需求分析
智能制造是在常规制造技术基础上,随着科技发展而升级换代的新制造技术。所以对从业人员能力的需求也是在常规能力基础上提出了新的要求,需要从业者具备一些新的能力和技能。为此,我们从技术的需求出发分析了智能制造企业对一线人才的能力需求。
1.智能制造的技术体系。智能制造技术的核心是“智慧工厂”,是将新型传感器、智能控制系统、工业机器人、自动化成套设备形成一个智能网络[3]。通过这个智能网络,使人与人、人与机器、机器与机器、服务与服务之间,能够形成互联,从而实现横向、纵向和端到端的高度集成,其技术体系如图1所示。根据智能制造的技术体系,其核心技术主要有:数字化建模技术、计算机网络技术、移动互联网技术、工业机器人技术、智能传感器和物联网技术、数控编程技术、数字化制造技术、虚拟现实与模拟仿真技术等[4,5]。
2.智能制造背景下对人才技能的新需求。智能制造具有高度自动化、信息化和网络化三大基本特征。自动化将导致工业形态发生改变,特别是企业工作者的角色和地位将发生较大的改变,这要求新型工人拥有新的知识和技能,并能够与机器人进行协作。信息化使工业机器人能协同工作,由于互联网技术(特别是移动互联网技术)在生产制造领域的广泛应用,将更容易提高生产效率,形成学习型生产系统。因此,智能制造对专业人才具有如下的新要求[6-8]:(1)技术人员需要更多的机电一体化实践经验,能迅速解决设备运行中遇到的问题。(2)技术人员需要掌握更多的信息技术和网络技术,能运用网络技术解决生产中遇到的问题。(3)技术人员需要与软件工程师紧密合作,解决智能机器中的软件问题和软件的用户体验。(4)技术人员需要掌握特定的编程技能,以及复杂系统的控制、操纵和设置技术。根据上述要求可以看出,智能制造导致了对优秀员工标准的转变,人机交互以及机器之间的对话将会越来越普遍,技术人员从服务者、操作者转变为一个规划者、协调者、评估者和决策者。
二、实验教学体系及实验室建设
针对智能制造对技术人员的新要求,实验教学是能力培养的根本保证。这就需要构建先进的、符合能力培养要求的实验教学体系,并在该体系的指导下进行实验室建设。为此我们坚持“以学生为本,依托环境教学,突出应用能力,培养创新精神和系统观”的实验教学理念,构建了“四级能力层次、七个教学模块、三类驱动项目、三种结合方法”的“4733”实验教学体系,搭建了准工厂化环境的实践教学平台。创新实验教学方法,培养学生的工程应用能力和创新能力,增强学生团队意识和社会责任感。该教学体系从能力上着眼于循序渐进,从内容上覆盖装备设计、检测、制造和生产组织全过程,从方法上着重于项目驱动,从培养模式上依靠产教融合。实验教学体系的能力层次分为基础能力、专业能力、综合应用能力和创新应用能力四级。由机械基础模块支撑基础能力的培养,机械设计模块、机械制造模块、机电液控制模块和石油冶金装备模块支撑专业能力的培养,综合实践模块专注于综合应用能力的培养,机械创新模块服务于创新应用能力的培养。使用三类产品贯穿上述7个教学模块,将各个教学模块串联成一个整体,培育学生的系统观和整体观。在教学项目开发和教学方法上采用“产学结合、虚实结合和赛课结合”的方式。
三、校企合作培养模式探索
产教融合是本次教学改革和高校转型发展的根本指导原则。产教融合的实施效益可以从学生、教师、学校和企业等四个主体来分析。(1)学生方面:基于产教融合的教学方法、教学内容和教学案例可以激发学生的学习兴趣,明确学习目标,改善学习效果,提高动手能力和实践能力,使之更适合企业需求。(2)教师方面:产教融合要求教师深入企业、加强与企业的联系,从而更进一步地了解企业和社会的需求,避免“盲教”。同时在与企业导师合作指导学生的过程中将有助于提高教师的工程实践能力。(3)学校方面:产教融合为进行应用技术大学试点探索新的教学方法和人才培养模式,为学校成功转型积累经验,提供参考。同时,与地方中小企业的合作也为学生就业难题提供新的解决途径和解决办法。(4)企业方面:首先,企业与学校深度合作,所合作企I亦可借助学校的科研平台和人才优势,解决中小企业技术力量薄弱的问题。其次,企业与学校合作培养学生的工程能力也是响应国家政策,为政府排忧解难,对提高企业社会效益和社会美誉度具有一定的作用。另外,改革方案也为企业选拔优秀人才提供了一个更为可靠的解决方法。
1.产教融合中联合培养企业的选择。(1)签署联合培养协议的企业数量要多。在不影响企业生产的前提下,考虑企业可接纳人数的限制,参考国外高校人才培养的实习生制度,将学生分散到各个企业中去,每个企业安排2-10名学生,故签署合作的企业数量要求众多。例如重庆科技学院机械与动力工程学院为了完成机械设计制造及其自动化或机械电子工程两个专业学生的联合培养工作已经与40多家重庆本地的从事各种设备(或机电一体化装备)设计制造的中小企业签署了产学研合作协议。他们计划将签署合作协议的企业数量扩展到100-150家。(2)合作企业突出地方性。在企业的一年学习期间,需要将理论知识与实际工程项目结合,注重实践动手能力和解决问题能力的培养,学生需要与专业教师之间频繁联系交流,同时为了对学生监管的方便,离学校空间距离不远的地方性企业无疑是最佳的选择。同时要了解地方经济的发展、地方企业对人才的需求,使得培养的学生更能快速融入地方经济,服务于地方经济,体现学校的地方性特色。(3)合作企业以单件小批量生产模式从事设备(装备)的设计制造为主。所选择的企业大部分均为单件生产模式的集设计与制造一体的装备或机电一体化产品生产企业。因为该类型的企业从概念设计、详细设计到生产制造以及生产管理等所有生产内容均有所涉及,使得学生可以得到更为全面的锻炼;同时,这类企业对技术人员的需求更为旺盛;另外,大批量生产模式企业生产的产品较为单一,技术也较为成熟,而单件模式的企业产品开发项目众多,更适合于基于项目教学的培养方式。(4)合作企业的生产规模以中小型为主。一方面因为这类企业技术力量薄弱,对专业人才更为渴求;同时这类企业灵活多变,对市场反应灵敏,产品开发速度快,适合学生培养。另外,学校导师组对企业也可以起到技术支持作用,企业有与高校合作的意愿和动力。
2.企业学习阶段的实施和运行。在企业学习培养阶段,学校与企业之间应该建立全方位的合作关系,形成一套系统的有机的运行机制。共同商定学生的培养计划、学生的监管、学习效果的评价以及学校对企业的技术支持等。学校需将所签订联合培养的企业按照产品类型进行分类,然后成立一批“导师组”,“导师组”由学院不同知识结构的老师及企业一线工程师组成。由导师组负责学生在企业学习阶段的指导、联系、管理和学习质量监控。全过程参与学生专业课程学习、毕业论文(毕业设计)的指导等。教学方式:采用“教师提出问题-学生自主学习-实践-教师辅导”的教学模式。重点是深度参与项目关键技术、设备的开发与改造,并通过专业知识、相关资料、计算分析等方法解决其中的部分问题,以实际项目为驱动,完成专业课程的学习及完成设计、制造、生产管理等技能训练。考核方式:主要考察基本理论在实际工作中的应用及动手操作能力。导师组对课程学习报告、以案例为内容的大作业、以项目为对象的课程论文、学习小组(或)专题的汇报和答辩以及其他要求进行综合评定,确定学生学习成绩。
在“中国制造2025”和“工业4.0”背景下,中国要想实现从制造大国到制造强国的转变,适宜智能制造的应用型人才的培养将是实施“中国制造2025”的关键。智能制造专业人才培养要建立以市场为导向、制造企业深度参与、校企融合、多学科联合共建的智能工场结合以非正式学习形式的人才培养模式。
参考文献:
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结合机床、国内外的研究情况以及自身在智能机床方面的研究成果,给出狭义和广义的智能机床定义如下。狭义智能机床的定义:对其加工制造过程能够智能辅助决策、自动感知、智能监测、智能调节和智能维护的机床,从而支持加工制造过程的高效、优质和低耗的多目标优化运行。广义智能机床的定义:以人为中心、机器协助,通过自动感知、智能决策以及智能执行方式,将固体材料,经由一动力源推动,以物理的、化学的或其他方法作成形加工的机械,及其以一定方式各类智能功能组合支持所在制造系统高效、优质和低碳等多目标优化运行的加工机械。狭义智能机床定义强调的是单机所具有智能功能和对加工过程多目标优化的支持性,而广义智能机床定义强调的是在以人为中心、人机协调的宗旨下,机床以及一定方式组合的加工设备或生产线所具有智能功能和对制造系统多目标优化运行的支持性。
2智能技术特征
(1)人计机的协同性。人在生产活动中是非常活跃的和具有巨大灵活性的因素,智能机床研究开发和应用中应以人为中心,人、计算机和机械以及各类软件系统共处在一个系统中,互相独立,发挥着各自特长,取长补短,协同工作从而使整个系统达到最佳效益。(2)整体与局部的协调性。一方面,智能机床的各智能功能部件、数控系统、各类执行机构以及各类控制软件从局部上相互配合,协调完成各类工作,实现智能机床上的局部协调;另一方面,在局部协调的基础上,人和机床装备(包括软件和硬件)在路甬祥等提出的包括人的头脑(智慧、经验和技能等)、智能计算机系统的知识库和一般数据库等构成信息库[57]支撑下,实现智能机床整体上的协调。(3)智能的恰当性与无止性。一方面,由于技术的限制以及人们对机床智能化水平的要求和认识的不同,机床本身的智能化水平的高低是不同,机床在特定时期以及特定应用领域其智能化水平是一定的,只要能恰当的满足用户的需要就认为是智能机床;另一方面,随着技术的发展和人们对机床智能化的要求和认识的不断提高,从智能机床的发展的角度来看,其智能化水平是无止尽提高的。(4)自学习及其能力持续提高性。现实的生产加工过程千差万别,智能机床的智能体现的重要方面之一是在不确定环境下,通过分析已有的案例和人脑的智慧的形式化表达,自学习相关控制和决策算法,并在实际工作中不断提升这种能力。(5)自治与集中的统一性。一方面,根据加工任务以及自身具有集自主检测、智能诊断、自我优化加工行为、智能监控为一体的执行能力,智能机床可独立完成加工任务,出现故障时可自我修复,同时不断总结和分析发生在自身上的各种事件和经验教训,不断提高自身的智能化水平;另一方面,为满足服务性制造的需要和更好地提高机床的智能化水平,智能机床应具有能集中管控的能力,以使机床不仅能通过自学提高智能化水平,通过共享方式还能运用同类机床所获取到的经过提炼的知识来提高自己,同时,通过远程的监控和维护维修提供其利用率。(6)结构的开放性和可扩展性。技术是不断发展的,客户的要求是不断变化的,机床的智能也是无止境。为满足客户的需要和适应技术的发展,设计开发的智能机床在结构上应该是开放的,其各类接口系统(包括软硬件)应是对各供应商是开放的,同时,随时可根据新的需要,配置各种功能部件和软件。(7)制造和加工的绿色性。为满足低碳制造和可持续发展的需要,对于制造厂家,要求设计制造智能机床时保证其绿色性,同时保证生产出的产品本身是绿色的,对于用户厂家,应保证其加工使用过程的绿色性。(8)智能的贯穿性。在智能机床设计、制造、使用、再制造和报废的全生命周期过程中,应充分体现其智能性,实现其智能化的设计、智能化的制造、智能化的加工、智能化的再制造和智能化的报废。
3智能功能特征
对于不同的类型,智能机床就其功能本身千差万别,同时如第2.2节中提到的其智能功能应是恰当和无止境的,是在不断变化的,但从本质来说,其智能功能特征应具有一个中心三类基本功能所能概括的特征。(1)一个中心——以人为中心的人、计、机动态交互功能。在智能机床中,人、计算机与机床(机床机械和电气部分)之间及时地信息传递与反馈、配合和结合是实现超过普通机床制造能力和智力的关键,因此,智能机床中的人、计、机动态交互功能是其重要功能特征之一。其动态交互功能应具有支撑三类基本功能完成的作用。在智能机床中,人是一个最不确定的因素,需要采用语音提示、自然语言识别、人工智能、粗糙集和模糊集等理论和技术,建立一个具有超鲁棒性[57]以及人、计、机高度耦合和融合的动态交互界面,保证机床高效、优质和低耗的运行。(2)三类基本功能。1)执行智能功能。在加工任务执行时,应具有集自主检测、智能诊断、自我优化加工行为、远程智能监控为一体的执行能力,总结和分析智能机床的各种执行智能功能需求。2)准备智能功能。在加工任务准备时,应具有在不确定变化环境中自主规划工艺参数、编制加工代码、确定控制逻辑等最佳行为策略能力。3)维护智能功能。在机床维护时,具有自主故障检测和智能维修维护以及远程智能维护,同时具有自学习和共享学习的能力,其中故障检测和维修维护功能见表3,知识智能维护功能见表4。上述功能之间是相互作用,相互支撑的。
中图分类号:F273.7 文献标识码:A
Abstract: At present, China is in the accelerating transition to a post-industrial phase. How to make modern manufacturing and modern logistics industry achieve win-win and joint development is a serious problem currently. With the application of IOT technology in the field of manufacturing and logistics, for the problem of combination of the traditional manufacturing processes and logistics processes in independent mode, this paper uses innovative IOT technologies and systems to build a manufacturing-logistics joint smart collaborative services platform based on IOT and demonstrates the effectiveness of the“manufacturing-logistics”real-time joint system.
Key words: the internet of things(IOT); manufacturing industry; logistics industry; real-time joint
0 引 言
现代制造业的发展需要现代物流业的支撑,现代物流业的发展也要以现代制造业的发展为基础。目前我国正处于加速向工业化后期过渡的阶段,如何使现代制造业与现代物流业实现联动式共赢发展,是当前亟待解决的问题。制造业与物流业联动是制造业与物流业互相深度介入对方企业的管理、组织、计划、运作、控制等过程,共同追求资源集约化经营与企业整体优化的协同合作方式。制造业与物流业联动本质上是社会分工专业化的体现,即制造业与物流业各自专注于自身核心竞争力的培养与发展,最终实现“两业”联动双赢。
在传统的制造流程与物流流程独立运作的模式下,由于信息沟通的局限,制造与物流的业务逻辑在横向上缺乏关联,诸多环节上造成了计划可行性差,运作效率低下等问题。然而,当物流过程与制造过程各个环节实现横向联动,以上的问题将得到全面改观。物联网技术已成为制造物流产业联动的重要推动力。“物联网”的产生为建设面向制造―物流联动的智能协同服务平台带来了良好的契机。然而,当面向生产制造与物流服务互相深度介入、实现全面联动的这一新需求时,目前的物联网设备、技术和系统平台的发展仍无法满足其需要,这已成为制约制造业和物流业快速联动发展的重要障碍。
本文以“物联网”概念和相关技术的发展、普及应用为契机,以推动制造业与物流业在管理、组织、计划、运作、控制等过程的深度融合,并实现资源集约化经营与企业整体优化的协同合作为最终目的,提出了一套“制造―物流联动”协同决策服务信息架构。并在数据采集、信息整合、服务封装以及上层决策等多个层级开发了一系列物联网关键技术和系统平台,实现制造环节与物流环节的全面多维动态联动。
1 文献综述
1.1 “制造―物流联动”发展现状。从2005年始,国内研究者纷纷就本地区制造业与物流业联动发展现状开展深入的研究,并针对实际问题提出联动发展的对策及建议[1-2];同时,运用计量经济学的灰色关联模型,得出福建省制造业与物流业的协调发展正处于协调与不协调的临界状态的结论[3];应用灰色关联理论对广东省制造业与物流业的关系进行定量分析,得出广东制造业与物流业没有实现有效联动的事实,进而提出促进广东“两业”联动发展的一些建议[4];从产业集群演化的角度分析制造业集群与物流产业的关系,并证实了长三角制造业集聚与物流业发展的耦合关系[5];也有一些学者运用投入产出法,对中国物流业对制造业的关联波及效应进行分析[6]。目前我国在各环节中的“两业”联动存在以下问题:生产上游产品研发及设计的“两业”联动,涉及到物流基础设施的应用,我国物流业竞争市场规范化较差,管理水平和信息化程度相对较低;中游产品制造中与上下游企业之间信息不畅通,政策落实不到位,在物料需求、生产控制及销售控制上,制造业和物流业信息集成及信息共享不畅通等;生产下游中,产品从下生产线开始,经过包装、装卸搬运、储存、流通加工、运输、配送,直至最后送到用户手中的整个产品实体流动过程中,通过通讯及计算机技术、管理软件以及各种新思想和新方法来实现物流信息的共享、跟踪及JIT(准时制)物流是当前面临的重要任务之一。
1.2 物联网技术在制造及物流行业的应用。从当前技术发展和应用前景来看,物联网在工业领域的应用主要集中在以下几个方面:(1)制造业供应链管理。如空中客车通过在供应链体系中应用传感网络技术,构建了全球制造业中规模最大、效率最高的供应链体系。(2)生产过程工艺优化。如钢铁企业应用各种传感器和通信网络,在生产过程中实现对加工产品的宽度、厚度、温度实时监控,提高产品质量,优化生产流程。(3)生产车间智能制造。具体包括:柔性生产和流程可视。(4)产品全生命周期监控。具体包括:单品管理、全程监控、绿色环保。
物流业是很早就应用物联网的行业之一。概括起来,目前相对成熟的应用主要在如下三大领域:(1)产品的智能可追溯的网络系统。如食品的可追溯系统、药品的可追溯系统等等。(2)物流过程的可视化智能管理网络系统。如基于GPS卫星导航定位技术、RFID技术、传感技术等多种技术,在物流过程中可实时实现车辆定位、运输物品监控,在线调度与配送可视化与管理系统。(3)智能化的企业物流配送中心。
根据对制造和物流行业相关物联网设备的国内外发展趋势的分析可以得到以下几点结论:(1)RFID技术是物品自动识别领域的必然趋势。(2)多维制造加工和仓储环境信息的监控已成为制造和物流行业提升生产控制能力、服务质量的新需求,多传感器和传感器网络技术成为实现该项任务的基础技术。
2 面向制造―物流联动的物联网智能协同服务平台框架
本文提出的面向制造―物流联动的物联网智能协同服务平台框架如图1所示,包括四个联动层:最下层为设备联动层,用于制造流程及物流过程中的多维实时信息的采集;信息联动层把实时采集的信息进行统一整合,通过处理后形成标准的信息流;服务联动层通过标准的信息流输入,采用一系列的智能体,提供各种服务;最高层决策联动层包括一系列的决策应用系统,为制造过程和物流流程提供相应的指导,以此形成四层相互联动、统一优化资源的物联网驱动的绿色服务模式。
2.1 物联网驱动的制造―物流联动服务模式。物联网驱动的制造―物流联动服务模式主要包括纵向和横向联动服务模式,所谓横向联动,即在整个物联网过程的两个阶段:制造阶段和物流阶段,通过联动的方式优化其交叉资源,利用智能物联网感知设备把两个阶段无缝连接起来,形成相互融合和动态交互的横向联动模式;纵向联动即在物联网信息传递与使用的过程中的相互联动过程,该过程包括感知、处理、整合、应用几个层面,分别对应于四个联动层,因而形成上下层级之间的动态交互,最终达到纵横联动模式。该模式将以资源利用最优化为前提,以绿色化为目标,避免资源特别是各阶段、各层级紧缺资源的浪费,最终达到可持续性发展。
2.2 物联网驱动的制造―物流联动关键使能设备。本文的物联网驱动的制造―物流联动关键使能设备包括两类:一是多维RFID主动标签,另外是制造和物流信息统一集成网关。
(1)多维RFID主动标签。实现制造―物流联动环境下的RFID标签设备及实时数据可视化;针对特定制造―物流联动应用的GPS信息和3G视频模组及实时信息获取;针对制造―物流联动敏感环境(如保鲜食品仓,易碎物品仓)的多传感器智能主动式RFID标签设备及实时信息获取。(2)制造和物流信息网关。制造―物流联动信息集成网关包括制造信息网关和物流信息网关。这两类网关的主要任务是对所部署的传感器,数据采集设备提供标准化数据获取和传输接口,实现异构信息系统之间的平滑信息交换和整合。它们都提供一套数据获取、处理和交换的标准化接口,其功能主要包括:数据源标准化定义,实现对多样化数据源元素归一化描述,如数据提供源唯一地址描述,数据结构,数据查询条件的标准化描述;数据标准化处理,提供一种异构数据标准化转换的技术,将数据通过统一标准的描述格式返回给数据请求方;数据交换接口标准化,实现异构信息系统之间数据获取,更新和存储的通用方法和调用接口。
2.3 物联网驱动的制造―物流联动协同服务平台信息架构。物联网驱动的制造―物流联动协同服务平台信息架构主要包括以下几层:(1)设备联动层。设备联动层通过把制造和物流流程的数据进行感知采集,在制造流程当中,通过多种类的传感器,如生产线信息终端设备、手持式RFID终端、固定式RFID设备等把制造流程中各结点的信息如生产进度、车间在制品和成品等统一采集;在物流流程中,采用多维主动RFID标签、3G视频、GPS和RFID仓储管理硬件等设备把物流过程的环境信息、配送信息和仓储信息等统一整合,为制造―物流联动提供基础的数据支持。(2)信息联动层。信息联动层把设备联动层的信息进行统一管理,这一层主要包括两个信息网关,制造信息网关针对制造流程的感知信息进行统一的管理,物流信息网关对物流过程中的感知信息进行集中整合,两个网关之间相互实时交互针对两个阶段的资源进行统一管理,信息联动层的网关主要包括四个主要使能模块,分别是:①智能网关异构硬件管理模块:对接入物联网的硬件设备进行统一的管理,包括硬件MAC地址分配、物联网唯一标识管理、注册管理等;②基于ISA95的异构信息标准化模块:对异构感知设备获取的信息进行标准化处理,包括数据字段定义、数据格式描述、数据表达、语义分析、谓词诠释等;③层级化复杂事件处理模块:对海量事件进行分层动态处理,其中包括事件分类操作、事件组合管理、事件响应决策等;④动态工作流定义配置模块:针对制造―物流联动机制下的动态工作流管理,提供自定义和可重配的方法,其中包括流程结点定义、结点互联操作、流程配置服务和流程优化等。(3)服务联动层。服务联动层通过一系列的智能体对象,把信息联动层提交的数据进行处理,然后为决策联动层提供支持服务,该层主要的智能体包括:①实时制造资源智能体:把制造过程中的资源封装成智能体(Smart Object Agent),为制造流程提供资源配置、优化、协调和整合,以实现制造过程中制造资源的闭合管理;②实时WIP(work in product)智能体:制造过程中的在制品通过智能化封装后成为WIP智能体,为在实时在制品库存预测及管理、WIP优化等;③实时仓储资源智能体:仓储资源通过智能化封装后成为实时仓储资源智能体,这些智能体为制造和物流环节提供各种资源的实时信息服务;④实时车辆资源智能体:车辆资源通过多种传感器及智能化技术封装成车辆资源智能体,对物流的承载主体进行统一规划、合理调度、优化路径、实时监控等综合;⑤实时在途品智能体:物流过程中的在途品通过封装后成为在途品智能体,通过感知技术可以实时获得在途品的温度、湿度、气压等承载环境信息,以及在途品数量、状态等信息。(4)决策联动层。决策联动层通过服务层中各种智能体提供的服务信息,为一系列的系统提供支持,其中包括以下几个系统:传统制造应用系统(MES)、传统物流应用系统、JIT型实时对线配送系统、智能化WIP管理系统和智能化物流配送系统。其中传统制造应用系统(MES)、传统物流应用系统为企业现有系统,本文的决策联动层主要包括以下三个系统:①JIT型实时对线配送系统:制造―物流联动机制下的物联网,以控制原料库存、减低在制品存量,实现精细化JIT型生产为目的绿色管理模式,为各个生产厂商的基于生产节拍的原材料需求信息,以及所需物料的实时仓储位置信息进行智能规划、综合越库、转运以及直接配送等。②智能化WIP管理系统:在对制造―物流联动环境下的在制品进行最优化管理的前提下,控制各制造流程阶段的WIP数量,综合考虑物流成本、仓储成本等约束,在物流调度、路径规划、生产协同的基础上得到最优的组织方式,以达到绿色化的制造过程WIP管理。③智能化物流配送系统:在对原材料进行协同采购的前提下,利用实时动态化物流资源信息(包括仓储位置,载具,车辆等资源的信息),对多种类、多批次的整个物流过程进行规划、决策以及执行监管。
3 系统演示
3.1 生产联动物流。该情况为最经典的生产物流联动过程,核心决策环节为生产车间子系统:由生产车间的实时生产流程拉动配送和仓储环节提供生产物流服务,常见于生产计划的调整余地较小、调整成本偏高、或调整难度大,而物流资源(例如配送车辆和仓储空间)较为充足而具有较大调整空间的生产企业中。针对该情况,开发了基于RFID的智能生产线实时管理系统,其运作情况如图2所示。
3.2 物流联动生产。该情况的核心决策环节为仓库子系统:由仓库实时状态(仓储空间的释放计划、客户成品需求/供应商供货节拍、及预设仓储策略等)拉动生产车间及物流车队进行生产与配送出/入库计划。此情况多见于珠三角及沿海发达地区,由于企业不断扩大生产规模,却无力扩大仓库面积而造成。针对该情况,开发了基于IOT的成品物流规划与管理系统,其运作情况如图3所示。
4 结论与展望
本文从制造―物流联动物联网背景入手,利用创新的物联网设备、技术和系统构建了面向制造―物流联动的物联网智能协同服务平台,并详细介绍了该平台的信息架构。具有以下三方面的特色:(1)面向制造―物流联动的物联网智能协同服务平台的服务模式。(2)物联网背景下制造―物流联动中的整合规划、合理利用和资源优化。(3)提出一套适用于制造―物流联动物联网下的关键使能设备。
本文以制造物流联动为切入点,将企业生产和仓储、物流流程在多环节紧密衔接,并集中应用物联网技术,通过“集中式共享、服务化运营”的策略在工业园区和大型集团集群企业中进行应用推广,个体企业应用物联网技术的种种弊端将被屏蔽和缓冲。
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背景二:6月8日,富士康工业互联网股份有限公司(601138.SH)正式登陆A股,股票简称“工业富联”。开盘后,其便以19.83元的价格涨停,并以高达3905亿元的市值成为A股市值最高的科技企业。富士康的工业互联网业务被打包在A股上市背后,除了A股的高溢价外,工业互联网还承载着富士康撕下代工标签的希望。
背景三:2017年7月,在阿里巴巴2017天下网商大会上,阿里巴巴集团董事局主席马云表示,当下的新网商在新零售时代,将有可能通过e-Business的方式实现made in internet,而e-Business和made in internet,也是对中央供给侧改革和消费升级政策的延续和探索,其全球化的特点能够契合并服务一带一路政策。未来制造业将是Made In Internet,新零售后巨大变革是新制造。
二、专家观点
对此,国内知名电商智库电子商务研究中心电商快评予以评论解读:
观点一:工业富联深耕智能制造 打造“先进制造+工业互联网”新生态
工业富联成立于2015年,是全球领先的通信网络设备、精密工具及工业机器人专业设计制造服务商,提供以工业云联网平台为核心的新形态电子设备产品智能制造服务,致力于“先迚制造+工业云联网”新生态。在工业互联网高速发展的大背景下,富士康的业务模式在已有的基础上向更深层次延伸,提供以工业互联网为核心的新形态电子设备产品智能制造服务,为业绩腾飞铸造新的动能。
对此,电子商务研究中心主任、国内首部《互联网+产业风口》畅销书作者曹磊表示,富士康在工业互联网上的布局将进行“三步走”。
路径1:智能工厂——面向企业内部,提高生产率。在企业内部全面实现设备、产线、生产和运营系统的互联互通,以采集关键、有效、微观、纳米级的生产数据,达成提质增效和决策优化。
路径2:智能产品、服务、协同——面向企业外部,延伸价值链。面向企业外部进行价值链的延展,建立一个广泛的工业智能制造互联网平台。
路径3:工业互联网平台——面向开放共享的生态平台运营。汇聚合作企业、产品、用户的资源,建立和运营开放通用的生态系统平台,实现工业互联网平台化运营服务的新业态。
据电子商务研究中心研究表明,当前主要的工业互联网平台及品牌企业包括:施耐德电气、金佰利、德力西电气、3M、ABB、1688、震坤行、海智在线、爱姆意云商、徐工信息、航天云网、工控猫、工品一号、工品汇、佰万仓等。
观点二:剑指工业互联网 欲打造“中国制造业的阿里巴巴”
电子商务研究中心主任曹磊认为,阿里巴巴之所以成功,是因为其通过互联网的方式,在B2B平台上汇聚了上千万的中小企业,帮助他们解决了买和卖之间的问题,包括渠道建设、企业描述、过往交易记录等双方线下交易所需要涉及的一系列问题。平台通过获取越来越多的交易数据而不断优化,更好的发现批发商对商品的需求、引入合适卖家、优化信息效率,促成了越来越多交易。
富士康布局工业互联网也是如此。中国坐拥全球最大的电子产品消费市场,同时也是中国最大的电子产品生产基地,在经济增速换挡,人口红利不再,企业转型智能制造迫在眉睫的情况下,如何帮助数量庞大的生产企业搭建平台、结合工业自动化设备,充分利用内部的生产数据优化设备产能、更好的实现生产要素的资源配置,提升企业的全球竞争力。富士康身上拥有全球最出色的3C制造基因,丰富的内部生产数据,深谙下游自动化集成之道,借助IPO的资本力量,打造工业互联网的生态系统大有可为。
曹磊表示,阿里巴巴从成立至今,一直在致力于对国民经济流通领域的互联网化改造,从B2B到B2C再到C2B等皆为对流通销售方式的变革。而富士康作为生产制造企业,未来将从生产、研发、制造等进行互联网化,通过新技术研发应用、生产设备升级、技术改造升级和智能化建设等转型升级。
据电子商务研究中心电商上市公司概念股数据库显示,产业互联网方面的上市公司主要包括:生意宝(002095.SZ)、焦点科技(002315.SZ)、上海钢联(300226.SZ)、欧浦智网(002711.SZ)、慧聪集团(02280.HK)、科通芯城(00400.HK)、卓尔集团(02098.HK)、冠福股份(002102.SZ)等。
观点三:政策力挺工业互联网 成为互联网领域下一风口
“工业互联网行动计划的出台,将为我国工业互联网的发展提供了坚实的政策保障。当前,工业品电商还处于起步阶段,工业品电商在B2B电商中的总体占比不高,在工业品采购总量中不超过10%。工业互联网对中国制造业的影响正在升级,工业大数据被誉为未来的“石油”,工业互联网被公认为互联网领域的下一个风口。我国是工业大国,如果能够依靠互联网等信息技术手段,改变工业的流程、工艺、质量等,转型升级的效果将是巨大的,有助于实现从工业大国到工业强国的提升。扶持和助推工业互联网企业发展,正在成为信息技术为传统制造业转型升级,服务实体经济的重要切入点。而除此外,国家在工业互联网领域政策频出,顶层设计清晰,地方政府也积极推行“企业上云”。电子商务研究中心主任曹磊表示。
我国于2011年“第十二个五年计划”中就将工业互联网列为国家战略级发展产业,2015年《中国制造2025》计划,将大力发展“工业4.0”,并与德国签署合作协议。2017年11月,国务院的关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见中明确提出要深化共给侧结构性改革,深入推进“互联网+先进制造业”,规划和指导我国工业互联网发展。2018年以来,国务院、工信部等政府部门连续出台扶持政策,工业互联网政策再加码,充分显示了国家对于工业互联网领域的高度重视,对产业未来发展具有积极而深远的意义。
观点四:工业互联网的兴起将进一步促进行业的转型与升级
作为新一代信息技术与智能制造深度融合的产物,工业互联网目的旨在结合软件和大数据分析,重构全球工业,将人、数据及机器各种元素互联起来,大规模提升工业制造生产力。工业互联网通过系统构建网络、平台、安全三大功能体系,打造人、机、物全面互的新型网络基础设施,形成智能化发展的新兴业态和应用模式,通过工业数据的全面深度感知、实施传输交换、快速计算处理和高级建模分析,实现智能控制、运营优化和生产组织方式变革。
对此,电子商务研究中心B2B与跨境电商部主任、高级分析师张周平表示,工业互联网连接的人、机、物的数量远远大于消费互联网平台连接的人的数量,而电子制造行业作为工业互联网的基础行业之一,将显著受惠于工业互联网的发展与普及。同时,电子制造的智能化转型升级也将进一步推动工业互联网的发展。富士康转型工业互联网,将改变低端代工印象,向以工业互联网平台为核心的智能制造服务转变,富士康的业务模式已在电子制造业务的基础上,向更深层次延伸至向客户提供以工业互联网平台为核心的新形态电子设备产品智能制造服务并在整个生产服务的产业链中挖掘与互联网生态系统连结的新应用。
观点五:制造向智能化转型 奠定工业互联网基础
在“先进制造+工业互联网”背景下,电子设备制造行业将向智能化生产、智能化管理方向发展,逐渐成为工业互联网生态系统中重要的基础性环节。电子设备智能制造行业作为工业互联网的基础行业之一,将受惠于工业互联网发展与普及;同时,电子设备智能制造行业的智能化转型升级也将进一步推动工业互联网的发展。电子商务研究中心B2B与跨境电商部主任、高级分析师张周平认为。
随着电子设备智能制造服务模式的日益成熟和制造服务商综合能力的不断提升,全球电子设备智能制造业正在横向发展。电子设备智能制造的应用领域日益多元化,仍以计算机和消费电子生产制造为中心逐渐向更多领域拓展。目前,电子设备智能制造服务已经覆盖了通信网络、家用电器、工业控制、消费电子、医疗电子、航空航天等多个领域。工业互联网发展将有力助推电子设备制造行业向智能制造方向跨越式发展,电子设备智能制造行业将迎来新的历史发展机遇。
观点六:“互联网+”是驱动制造业强基固本的创新引擎
电子商务研究中心主任曹磊表示,制造业是立国之本,强国之基。“互联网+”是驱动制造业强基固本的创新引擎,中国制造业自身的传统发展模式和制造业发展面临瓶颈,亟须以创新驱动转型发展。围绕“互联网+”实施创新驱动发展,利用物联网、云计算、大数据等新技术加速制造业升级,实现智能制造、优质制造、网络制造,进而在生产组织方式、商业模式、产业组织和产业体系等方面产生一系列深远的变化。
“互联网+”正在成为驱动制造业转型升级的核心要素。当前,以“信息”为核心的制造范式正在形成,制造体系中数据信息的价值正在不断被挖掘。信息网络技术驱动中国制造业转型战略、路径和支撑体系研究的目标是建设制造强国,途径是实现信息网络技术与制造业的深度融合。
观点七:“新制造”将成为“新潮流”
对此,电子商务研究中心主任曹磊认为,过去20年中国社会变化核心是“互联网+”。1995年,世界互联网商业元年,这20年发展路径包括:1、信息互联网阶段;2、渠道互联网阶段;3、服务互联网阶段;4、金融互联网阶段;5、产业互联网阶段。互联网对国民经济的影响从信息互联网阶段逐渐发展成产业互联网阶段。在“新制造”、“Made In Internet”的背景下,曹磊指出,传统制造业面临着以下两大机遇:
机遇1,大数据:随着互联网的发展,产品的制造销售将会更加的互联网化、数据化。过去都是制造商根据自己往年的经验制定生产以及消费的计划。但由于市场需求的变化,时常会发生产品囤积或者供不应求的情况。随着“大数据”的引进,制造商通过对往年数据的分析可以很好的预测市场的变化,更准确地制定今年的生产销售计划。同时,随着客户对个性化的追求,越来越多的客户开始选择“私人定制”,制造业将逐渐从B2C模式转换为C2C模式。
机遇2,新技术:随着互联网技术的发展,传统制造企业不断信息化、数字化,各种科技产品被用于制造、运营、管理当中。新技术、人工智能、新产品的不断出现,传统制造企业将更好、更快的生产出符合市场需求的产品。
一、智能制造是传统制造业转型升级的必然选择
智能制造技术是在现代传感技术、网络技术、自动化技术、拟人化智能技术等先进技术的基础上,通过智能化的感知、人机交互、决策和执行技术,实现设计过程、制造过程和制造装备智能化,是信息技术和智能技术与装备制造过程技术的深度融合与集成。智能制造是制造业自动化、数字化发展的高级阶段和必然结果,其发展和应用对于改变传统生产模式、降低生产成本、提高生产效率、提升制造业核心竞争力具有非常重要的意义。
智能制造主要包括三方面内容。一是以信息化创新研发设计手段、研制智能产品;二是推进生产装备的数字化、网络化,发展智能装备;三是推进生产过程的自动化、智能化,建设自动工厂。
智能制造是传统制造业转型升级的必由之路。首先,自动化、数字化工厂使直接从事生产的劳动能力大幅下降,劳动力占生产总成本越来越小。其次,数字化制造可以满足个性化需求,实现定制生产,并且交货期大大缩短。最后,传统的自上而下集中式经营方式将被分散的经营方式所取代,传统的金字塔式的管理体制将被扁平管理体制取代,对市场也将会做出更加快速的反应。
智能制造将进一步提高制造系统的柔性化和自动化水平,使生产系统具有更完善的判断与适应能力,显著减少制造过程物耗、能耗,提升传统制造业的水平。
二、提升智能制造水平促进传统制造业转型升级的途径
通过创新驱动、机器换人,以现代化、自动化的装备提高劳动生产率和提升传统产业,实现减员增效、减能增效、减耗增效、减污染排放增效和提高优质产品率、提高全员劳动生产率等“四减两提高”目标。这是辽宁传统制造业以技术红利替代人口红利,应对传统低成本优势削弱所面临的挑战,推动转型升级的关键途径。
(一)面向需求发展智能制造装备产业
“产学研用”紧密结合打造智能制造装备产业联盟。引导建立企业、高校和科研院所共同参与的产学研用联盟,加强智能装备制造企业技术创新能力;加强产业链垂直整合,通过“基地―项目―人才”的长期支持,形成覆盖设计、制造、销售、维护等产业链环节的联盟运行机制。
加快发展智能制造装备技术。加强对知识产权的保护力度,以联盟为基础共建智能制造领域产业研究院、公共重点实验室和工程技术中心,增强技术研发能力,攻克智能制造系统和核心部件的关键共性技术,研发工程化产品,推动核心部件的技术突破和产业化。
着力推进工业机器人产业发展和企业应用。吸引国际国内的机器人产品生产或研发企业来辽宁发展,培育工业机器人大型企业集团,促进企业联合、兼并与合作,培育一批具有国际竞争力的大企业和单项产品“小巨人”,形成一批优秀企业及产品品牌。建设机器人产业公共技术研发服务平台,着力培育工业机器人服务业,做大前端研发和后端营销,打造工业机器人技术研发、产品设计、服务中心、营销平台。
实施智能制造装备标准化与质量控制提升工程。以加强标准化工作为突破口,为智能制造装备提供技术标准支撑,提升重点行业、重点企业和重点产品采标达标水平;加快智能制造装备重点领域标准的制订步伐,加大采用国际标准和国外先进标准的力度;以产业聚集区为载体推进企业间的交流与合作,实现上下游产品标准对接,保证产业链的协调性和一致性;以稳定和提高产品质量为目标,联合相关专业机构共同开展专项技术攻关活动,解决影响供应链质量的瓶颈问题;指导企业提高对采购产品的质量检测能力,确保产业链各环节的产品质量水平,并对重要供应商开展第三方审核;加大对采用新材料、新产品、新技术和新工艺的支持力度,支持企业开展技术改造和技术创新工作。
在沈阳等地建立智能制造装备集聚区。围绕纺织、轻工、机械、电子电器、建材、五金等传统制造业领域转型升级的需要,以沈阳装备制造产业集群为基础,以中国科学院创新研究中心及产业化基地为核心,构建辽宁智能制造装备产业发展集聚区,集聚国内外智能装备及关键零部件研发生产机构,建立适合行业需求的专用智能制造装备产业体系。
(二)政策扶持完善智能制造支撑体系
设立“智能制造”专项资金。对智能制造装备产业化发展给予资金支持,采用无偿资助、贷款贴息、有偿使用、委托投资等多种操作方式,扶持企业实施“机器换人”项目。鼓励金融机构对试点企业“机器换人”项目优先给予贷款,鼓励省内信用担保基金优先给予担保贷款贴息;鼓励金融机构开展多种形式的首台套保险业务。
加强对“智能制造”发展的研究指导。成立智能制造专家咨询小组,邀请国内外专家进行实地调研和现场诊断,重点研究探讨智能制造推进过程中遇到的热点难点问题,研究技术和产业发展趋势,定期出台政策,对部分工种要求强制采用机器代替人工。
建设智能制造公共服务平台。通过完善功能、提升能力,为中小企业提供智能制造设计及检测、产品测试、检测设备研发、工业设计、虚拟仿真、样品分析、快速成型、3C认证、人才培养等服务。积极为企业提供物联网技术支持,推进企业应用条码、物联网技术实现生产过程的实时监测、质量控制和售后过程的产品跟踪、故障诊断、服务优化。
实施智能制造人才培养工程。依托高校、科研院所和企业培训资源,建立智能制造人才培训和实训基地,重点培养高层次研发和应用人员。积极推进行业职业技能鉴定工作和高技能人才选拔工作,加强企业人员职业培训,每年针对示范企业技术骨干开展提高培训,针对企业员工开展普及培训。
加强对智能制造的国际合作与宣传力度。鼓励开展智能制造联合创新、应用示范、人才培训和评估认证等领域的国际交流与合作,支持国内相关组织和企业参与相关领域国际标准的制修订。普及工业转型升级知识,推广先进经验,营造社会氛围,提高全社会对发展智能制造的知晓度、认知度、参与度。
中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2017)09-0025-01
1 人工智能技术的基本介绍
1.1 概念
网络信息技术与计算机技术等等众多学科的技术进行有效的融合,并且对于人类进行智能模拟,最终对于机械或者是其它领域进行智能化与自动化的控制,这种技术就是人工智能技术。随着时代的发展,人工智能技术具有重要的价值。比如:对于机械等进行智能化控制,可以在遗传编程、信息图像、语言等各个方面进行应用。
1.2 特点
人工智能技术具有以下方面的特点。第一,性价比高。我们以智能制造业为例子进行具体说明。智能制造业一方面在运行中需要对于大量的数据信息等进行计算,分析等工作,另一方面需要对于运行的过程进行有效化监控。应用以往的方式需要花费大量的成本。而应用人工智能后,需要应用较小的成本,就能实现智能化控制与分析。第二,具有可靠性的特点。人工智能是在网络信息技术、计算机技术等为基础形成的新型高端技术类型,可以在全过程控制中保障智能制造业的安全。第三,具有可操作性的特点。光纤、电缆、网络信息、计算机等众多领域的进步与发展,为人工智能的应用提供了强大的技术支持,有利于其进步与发展。
2 人工智能技术在智能制造业中的应用
2.1 对于自动化控制流程的简化
在智能制造业中进行产品的生产操作比一般产品要复杂,尤其是对于操作流程的控制具有非常高的要求。而应用人工智能技术之后,有关的操作人员只需要应用网络操作智能控制系统就可以实现对于操作平台的全过程智能自动控制,一方面保障了产品的质量与安全,另一方面使得系统对于可能出现的故障进行提前判断,进行必要的安全规范处理。如图1所示。
2.2 对事故和故障的及时处理
人工智能在智能制造业中进行应用,可以对于事故和一些故障进行及时的预防和处理,最终保障智能制造业产品的质量和安全。这种应用方式的特点在于,有效的弥补了传统监测技术中存在的缺点和不足,建立起了动态化的监测网络系统,对其生产中的状态进行实时监控,对其质量的功能进行了有效的保障。除此之外,我们应用智能技术中的模糊理论可以建立起有效的刀具状态识别模型,建立起有效的监控参数和刀具状态之间的模糊关系,对于我们今后对于智能化制造技术的应用有重要的启示。但是,这种应用还存在一些问题。因此,我们需要在今后的应用中对于这种方式进行有效的改进,提高其应用的质量和水平,全面提高刀具监控的水平,提高智能制造业的质量,实现其良好的经济效益和社会价值。
2.3 对产品设计的优化
以往的制造业设计中需要进行大量的实验,设计出众多的样品,一方面花费了大量的时间、经历、金钱,最终成型的产品也不一定达到令人满意的程度。而将人工智能技术在制造业设计中进行有效的应用,其可以对于设计工作建立起网络化信息模型,并且对于设计出的产品在网络上进行生产过程应用仿真,有效了解设计出的产品具有怎样的缺点和不足,在网络模型平台中进行有效改进,再次进行应用生产过程仿真,大大提高产品设计的质量与水平,还节省了大量的时间与金钱,对于产品进行了优化设计。
3 结语
对于人工智能与制造自动化技术的挑战问题进行分析与研究,有利于我们了解人工智能发展的趋势与应用实践情况,最终可以在今后生a中有效应用这项技术,促进我国经济的发展与社会的进步。
参考文献
[1]纪.人工智能技术在电气自动化控制中的应用思路分析[J].电子测试,2014(03):137-138.
[2]任博.人工智能技术在电气自动化控制中的应用思路分析[J].科技视界,2015(09):108-109.