浅析自动控理论对现代制造业的影响

(太原理工大学 山西 太原 030024)

一、引言

“科学技术是第一生产力”，伴随着科学技术的不断发展，我国的制造业迎来的更多的机遇和挑战，制造业中的机械设备以及控制设备在随着科技的不断进步而发生着翻天覆地的变化。在社会成本不断上涨的过程中，当今市场要想在竞争如此激烈的环境中获得更大的生存和发展空间，那就需要更多的运用自动控制理念以及相应控制设备来实现成本的最优控制，促进现代制造业的发展与进步

二、自动控制理论与现代制造业的发展现状

(一)自动控制理论的发展概述。自动控制理论是以反馈理论为基础的自动调节原理，主要用于工业生产的环节控制。随着现代应用数学新成果的推出和电子计算机的应用，为适应宇航技术的发展，自动控制理论跨入了一个新的阶段——现代控制理论。它主要研究具有高性能、高精度的多变量变参数的最优控制问题，主要采用的方法是以状态为基础的状态空间法。目前，自动控制理论还在继续发展，正向以控制论、信息论、仿生学、人工智能为基础的智能控制理论深入。

(二)现代制造业的发展现状。制造业是一个国家国际竞争力和综合实力的重要表现，制造业的可持续发展不仅对于国家的经济建设具有重要意义，也是提高生产力和人民生活水平的重要环节。我国社会主要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾。从上一阶段讲的“物质文化需要”到如今的“美好生活需要”，从解决“落后的社会生产”问题到解决“不平衡不充分的发展”问题，这反映了我国社会发展的巨大进步。从十九大提出的社会矛盾的变化也不难看出我国现代制造行的发展是值得肯定的。但制造业的整体水平还相对落后的，自动化程度不高，智动化水平更是寥寥无几。

三、自动控制与现代制造业的结合——智能制造

无论是为了满足社会需求还是谋求更高的利润，制造业的发展趋势还是在朝着自动化和智能制造的方向在发展。智能结构体通过感知和认知形成意识，通过意识约束和指导行为，通过对行为能力和行为过程的总结用提炼形成经验，借助经验对未来的变化做出判断和分析，并在更高的标准上优化和提升自身的意识。让工厂变得智能，就要把工厂变为一个智能结构体，就需要建立工厂的意识，协调工厂的行为，洞察工厂的数据。鸿海集团总裁郭台铭先生曾说：“我们要做智能制造，要做工业互联网，就是要建好云、移、物、大、智、网，加上机械人”。其中包括信息的云端存储和运算；移动通讯、远端遥控；物联网；大数据(制造大数据、供应链大数据、用户需求大数据)；智能数据(智慧分析、能力执行)；网路传输(物对物，厂对厂，机器对机器)；机器人。只有这样才能真正意义上实现智能制造。智能制造的整个流程大致可分为以下三个环节：

(1)订单信息处理。任何一个产品从其理念雏形的诞生到最终能够批量生产都经历了一个漫长的过程。而客户订单信息处理包扩了原材料、工艺需求、产品结构、包装方式以及出货数量等一系列客户需求，传统制造要需要大量人来来完成信息的拆分与整合。而智能制造则只需要运用大数据和智能数据以及工程师的产品结构分析就能完成客户订单信息的拆分与整合，这不仅使整个环节更加高效还大大的降低了人工成本。

(2)产品智能生产。产品在制造环节中，在数字化工厂的基础上，利用物联网技术、设备监控技术加强产品的信息管理以及品质监控，清楚的掌握产销流程，提高了生产环节的可操控性，在整个环节上减少了产线上过多的人员参与降低了人工对整个生产环节的品质管控的干扰。并且即时准确地采集了生产数据和品质数据，以便合理安排生产计划和生产进度，同时便于整个生产环节品质的自我调控，从而使得整个生产环节更加的智能化、高效化。

(3)供应链的云端智能监控。企业自诞生之日起，就难以摆脱库存的困扰，如何降低库存成本、提高库存周转效率，一直是企业老总们格外关心、却不容易实现的难题。也正因为如此，“零库存”的诱惑才如此之大。而同时应加以注意的是，由于产品是依托于整条供应链的运转才得以生产、加工和销售的，产品的价值或价格是由整条供应链的成本决定的，而不仅是某个环节。所以，所谓的“零库存”应该以整条供应链为考虑基础，更多的依靠物联网；大数据(制造大数据、供应链大数据、用户需求大数据)；智能数据(智慧分析、能力执行)；网路传输(物对物，厂对厂，机器对机器)等手段将整条供应链的上下游协同配合；实时交互供应链上下游的信息，实现JIT精益生产;同时要有强大的物流系统作支撑。最终完成整条供应链的信息化联动，才是通向“零库存”的必由之路。

四、智能制造的还需攻克技术难题

智能制造更重要的是一种思想而不是一门技术，由于智能制造产业具有需求多样化、碎片化的特点，需要对于不同的企业要分门别类拿出不同的解决方案因企制宜，推进产业升级。尽管从中央到地方都有扶持计划，但总体零散、缺乏系统性，难以形成协同发展，政策扶持效果总体并不理想。有些行业归口和行业规划还需明确，行业政策和标准研究还存在缺位。

作为智能制造的核心，自动化设备和智能化软件搭起的互联网平台，而它的载体——工业机器人行业关键元部件主要依赖进口，比如高性能交流伺服电机和高精密减速器，还有数控机床领域的功能性部件和3D打印机的核心部件激光器，智能制造诸多基础技术方面仍然停留在仿制层面，创新能力不足，关键技术难以突破，造成国产智能制造企业成本居高不。

智能制造方式建立在自动化、机器人、物联网、大数据、云计算、人工智能等一大批高新技术的综合运用上，找寻合适的技术源来改造企业生产模式成为智能制造能否成功的关键要素；现实中，大型技术供应商更多提供成套的智能制造技术解决方案，改造成本高；而中小型技术供应商则难以提供匹配度高的智能制造技术和管理模块，改造效果差。此外，部分中小型企业由于资源限制导致难以搜索到外部智能制造技术商，凭借企业自身技术存量难以实施有效的智能制造改造。

智能制造并不等于机器换人。机器人并不能完全替代人工，且智能制造与机器人自身发展离不开专业技术人员，其催生的新产业生态更是需要大量合适劳动力。因此，如果不能形成智能人才支撑，企业可能跌入转型陷阱：有智能工厂，却没有人操作。“互联网”和智能制造时代对技术技能人才知识结构复合型的要求更高，但企业普遍面临的窘境是，目前院校培养的学生素质和企业实际要求严重脱节，许多新业态已风生水起，但院校却没有相关专业。

五、综述

随着移动互联网、大数据、云计算以及人工智能等技术的不断发展与应用，产业互联网时代已经带来，传统的现代制造业正在向着智能制造方向蓬勃发展。而智能工厂成为了智能制造的一标志性的产物。它基于现代数字化工厂，大量的运用了物联网技术，设备监控技术，大数据，人工智能等前沿科技，将大量数据高度集合而又分门别类的进行梳理，最终构成一个高效节能、绿色环保、环境舒适的任性化工厂。

就目前现状而言现代制造业正在伴随着自动控制理论的发展而发生着翻天覆地的变化，并有着一个良好的发展前景。其主要的方向围绕着提高生产效率、降低生产成本、保护产品质量等方向来提升企业的整体竞争力。因此作为企业要发展好云、移、物、大、智、网、机械人等现代前言科技，努力培养创新型人才，推动企业的长远发展。为更好的实现智能制造打下坚实基础，同时也是为了共筑中国制造2025增砖添瓦。