人工智能技术推进智能制造发展难点分析和应对策略初探

(北京理工大学　北京　100086)

当前，新一轮科技革命和产业变革正在萌发，大数据的形成、理论算法的革新、计算能力的提升及网络设施的演进驱动人工智能发展进入新阶段，智能化成为技术和产业发展的重要方向，而人工智能将进一步带动智能制造技术的进步。

一、人工智能推进智能制造演变

目前，人工智能在图像识别、自然语言识别及理解、数据分析等领域发展靠前，而其它具体行业的应用基础基本也来自于这三块基础领域。

智能制造，源于工业领域的制造业。其产生的历史原因在于，机器的功能表现不能遂人愿，人很难掌控机器的全部状态情况，随着人工智能技术的发展，人工智能正在从以下方面推进智能制造。

1.机器视觉

机器视觉在工业生产中广泛应用于识别、测量、对位、引导及产品外观质量检测等，机器视觉可以帮助产线识别异常产品，测量目标物体尺寸，辅助机器人等工业设备实施加工过程的引导、对位、操作等功能。

2.生产控制

目前还存在大量的人工单据，它们有生产线上的管理报告，质量数据，出入库物料数据，盘点数据等，市场上已经有专门针对人工字体工单录入的OCR识别系统，通过对人工笔记的不断学习，其能够高质量高效率的录入手工工单，出错率甚至低于人工录单。

3.工业机器人

对于多关节工业机器人，完成同一个操作，通常可以解出许多不同的运动轨迹方案，但到底什么样的轨迹才是工业机器人更快、更省、更好、更安全的完成工作的最优解，现场调试人员往往没有这么高的水平来完成这个最优解。通过比较不同运动轨迹和最终完成工作时的不同状态，机器人能记住这些状态，并相互间进行比较，以得出最优解。比如机器人组装，机器人能记住完成时间、耗能、组装质量等数据，通过比较，采用了一种产品质量最好、用时最短、使用最少运动的方案。

4.其它领域

人工智能还能在智能制造中应用到更多更广的领域，比如注塑、焊接、组装，比如生产环境监测、安全预警、厂区巡检等等。

智能制造是“中国制造2025”的主攻方向，发展智能制造是推动中国制造业由大变强的根本途径。以智能制造为抓手，推动中国装备制造升级，推进制造业数字化、软件化和网络化转型，以柔性化、定制化和智能化生产模式满足更广阔市场需求，已经成为了推进制造业供给侧改革、培育经济发展新动能、建设制造强国的重要抓手。

二、智能制造发展现状

1.国家大力推动，出台政策扶持

2015年5月，国务院出台了《中国制造2025》，提出了五大重点工程，其中智能制造工程就是其中重点实施工程之一。

2.各地水平不一，区域差异较大

从区域来看，上海、广东、江苏、浙江、山东等东部沿海省市由于经济发达，企业智能化改造起步较早，整体智能制造水平相对较高，部分企业已经从数字化阶段向软件化、网络化和智能化阶段迈进，企业数字化、软件化和网络化改造比较全面，而西部省市目前制造业水平普遍处在机械化向自动化、数字化迈进阶段。

3.制造环节智能化是普遍短板

从目前以开展智能制造的企业来看，研发设计、经营销售、售后服务等环节信息化水平相对较高，相比研发设计和经营销售环节，制造环节的智能化是目前大多数企业智能制造发展的短板，多数企业关键工序数控化率偏低，受限于工业传感器和工业软件等技术短板，制造环节数字化、软件化、网络化和推进较为缓慢。

三、智能制造发展难点

1.机械化和数字化融合核心技术受制于人

我国国产工业传感器和伺服电机应用种类偏少、运行可靠性不强、测量精度不高、特殊环境适应性较差，数字化、软件化和网络化程度偏低等多种因素是制约我国智能装备功能和性能提升重要瓶颈，重要领域工业传感器和伺服电机严重依赖国外，使得我国智能装备和智能制造的发展严重受制于人，制约了国际竞争力的提升。

2.国产工业软件全产业链缺失

我国重点工业领域关键核心技术被国外企业掌握，关键核心工业辅助设计、工业流程控制、模拟测试等软件几乎都是清一色的国外企业软件。

3.工业大数据采集和挖掘服务不健全

由于装备普遍智能程度不高、系统应用相对封闭、机器产生数据海量等多种原因，工业大数据实时采集和存储受到多种技术原因制约。

4.国产智能装备产品不成体系

目前我国从工业自动化、工业传感器、工业操作系统、工业软件、工业互联网等关键领域都存在一定的技术短板，甚至技术空白，产业根基不牢固，导致我国发展智能装备都国外企业依赖程度态度，把控能力大大削弱，智能装备国际竞争力大大削弱。

四、应对策略

1.加快工业传感器、数字伺服电机等关键技术攻关

加快速度、视觉、重力、压力、温湿度、光电等各类工业传感器等设计研发，提升产品感应精准度，提高产品可靠性和安全性，推进产品软件化定义和网络化连接。

2.推进制造技术和工艺软件化封装和定义

加快制定工业软件行业标准，推进制造业工业软件综合集成应用。加大国家各类专项资金对工业软件基础研发、产业化、推广应用的扶持力度。

3.以大数据推进智能制造水平提升

大力发展专业化的工业大数据信息服务提供商，培育开放式的工业大数据采集和挖掘服务平台，推进工业大数据流通交易，打造工业大数据采集、流通和开发利用生态圈。

4.打造我国智能制造产业生态圈，提升智能制造国际竞争力

创新产业推进机制，以联盟模式助推智能制造产业生态圈式发展，组织建立跨行业涵盖技术研发、产品制造、应用推广和系统集成等功能在内智能制造产业联盟，注重产业链上下游协同发展，加快推进标准制定、技术研发、产品生产、应用推广全链条发展。

五、结语

通过以上论述，笔者认为，大力发展智能制造是推动我国走向制造强国的重要途径，智能制造是一项系统工程，需要从技术、标准、产业、应用等多方面统筹推进和全面部署，加强关键技术攻关研发，夯实产业基础支撑，推进应用服务创新，构建产业发展生态。

【参考文献】

[1]奥拓·布劳克曼.智能制造[M]北京：机械工业出版社，2015

[2]金碚.中国制造2025[M]北京:中信出版集团,2015

[3]傅建中.智能制造装备的发展现状与趋势[J].机械工程,2014