搭建智能制造系统赶紧来学学这一招:智能制造=自动化设备+智能“神经系统”_广州智能制造技术展SPS

智能制造系统，这是一个涵盖设计、物流、仓储、生产、检测等生产全过程的极为复杂的巨系统。对于企业而言，搭建一个完整的智能制造系统，最困难也是最核心的部分当属生产过程数字化。尤其在生产工艺复杂、原材料及元器件种类繁多的离散制造领域，产品通常是由多个零部件经过一系列不连续的工序装配而成，其生产过程存在诸多变化和不确定因素，这在一定程度上加大了离散型制造生产组织的难度以及配套的复杂性，实现生产全程数字化、可视化、透明化绝非易事。与离散领域形成鲜明对比的是，流程领域的生产流程本质上是连续的，无论是工质产生物理变化还是化学变化，其过程都不会中断，并且往往处于密闭的管道或容器中，生产工艺相对简单，生产流程清晰连贯，生产全过程数字化难度相对较低。对于流程领域企业来说，接下来的关键任务是在全面贯通整合各阶段数据的基础上，运用人工智能的深度学习、强化学习(主要是动态规划方法)来进行实时数据分析和实时决策，并且进一步将智能系统延伸至供应链、生产后服务等各个环节，以最终实现全面智能化。

智能制造系统可以被看作是自动化设备与智能 “神经系统” 的有机结合。我们可以把智能制造理解为企业在引入数控机床、机器人等生产设备并实现生产自动化之后，再搭建的一套精密的 “神经系统”。在这个 “神经系统” 中，ERP(企业资源计划系统)、MES(生产过程执行系统)等管理软件构成了中枢神经，传感器、嵌入式芯片、RFID 标签、条码等组件充当神经元，PLC(可编程逻辑控制器)则相当于连接控制神经元的突触，而现场总线、工业以太网、5G TSN、物联网(如 NB - IoT 等)等通信技术则是神经纤维。企业凭借这一完善的 “神经系统”，能够感知环境、获取信息、传递指令，从而实现科学决策、智能设计、合理排产，提升设备使用率，监控设备状态，指导设备运行，让自动化生产设备如同自己身体的四肢一样得心应手。

数字设计是智能制造系统的源头，也是企业在迈向数字化、智能化道路上必须攻克的关键环节。在制造业中，设计涵盖了产品设计、工艺设计、工艺优化、样品制造、检测检验等一系列过程。传统的研发设计流程通常是按照模块分立的形式，依次完成开发，这不仅导致产品开发周期长，而且质量也难以得到保证。而数字化设计借助计算机辅助设计软件(CAX)、三维设计与建模工具等技术，能够助力企业将研发过程全面数字化、模型化，实现研发设计流程的高度集成、协同与融合，从而大幅缩短产品开发周期，降低开发风险和开发费用。目前，CAX 类软件在国内制造业企业中已经有了一定程度的应用基础，但从未来的发展趋势以及与智能制造系统的契合程度来看，第三代产品设计语言 MBD(基于模型的设计)技术有望成为数字化设计的主力军。MBD 的应用将打通数字化设计与数字化制造之间的壁垒，使三维模型成为制造的唯一数据源，让产品模型在整个生命周期中得到充分利用。

智能制造单元主要是针对离散加工现场，将一组能力相近的加工设备和辅助设备进行模块化、集成化、一体化的聚合，使其具备多品种少批量产品的生产输出能力。对于离散制造领域的中小型企业来说，打造智能制造单元是开启智能化道路的有效切入点，其最大的优势在于能够提升设备开动率，加快生产节奏，通过增加产出 “简单粗暴” 地提升企业收益。 “智造单元” 可以被视为一种模块化的小型数字化工厂实践，整个单元由自动化模块、信息化模块和智能化模块三部分组成，以 “最小的数字化工厂” 的形式，助力企业在多品种小批量乃至单件自动化的生产中实现智能化。

生产全过程数字化的核心要义在于打通数据、整合优化、实现互联互通，进而达到降本增效的目的。生产全过程数字化是将 “人、机、料、法、环” 这五个层面的数据连接、融合并形成一个完整的闭环系统，通过对生产全过程数据的采集、传输、分析、决策，优化资源动态配置，提升产品质量管控。要实现生产全过程数字化，企业需要在人员配备、自动化设备、设备连接、环境感知等各方面具备良好的基础，也就是前文中提到的智能 “神经系统” 中包含的要素必须齐全。在此基础上，生产全过程数字化的关键工作是打通各种数据流，包括从生产计划到生产执行(ERP 与 MES)的数据流、MES 与控制设备和监视设备之间的数据流、现场设备与控制设备之间的数据流。有条件的企业可以自主研发或者委托开发生产数字化集成平台，将不同生产环节的设备、软件和人员无缝集成为一个协同工作的系统，实现真正的互联、互通、互操作。

文章来源：广州智能制造技术展SPS