专用汽车实现智能制造有多远

本刊记者 张筱梅

在《中国制造2025》中，智能制造被定位为中国制造的主攻方向。加快机械、航空、船舶、汽车、轻工、纺织、食品、电子等行业生产设备的智能化改造，提高精准制造、敏捷制造能力。统筹布局和推动智能交通工具、智能工程机械、服务机器人、智能家电、智能照明电器、可穿戴设备等产品研发和产业化。

毫无疑问，智能制造是实现我国汽车工业成为制造强国的关键之一。就目前而言，我国汽车工业尤其在乘用车、卡车领域智能制造已经初具雏形，全自动和半自动流水线作业已经普及并且广泛运用在各个工艺制造流程上。与之相比，我国的专用汽车制造领域，离智能制造还相差甚远，那么我们究竟离智能制造还有多远呢？

什么是智能制造

智能制造（Intelligent Manufacturing，IM）是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等。通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。它把制造自动化的概念更新，扩展到柔性化、智能化和高度集成化方面。

据介绍，智能化是制造自动化的发展方向。在制造过程的各个环节几乎都可以广泛应用人工智能技术。专家系统技术可以用于工程设计、工艺过程设计、生产调度、故障诊断等。也可以将神经网络和模糊控制技术等先进的计算机智能方法应用于产品配方、生产调度等，实现制造过程智能化。而人工智能技术尤其适合解决特别复杂和不确定的问题。

从广义概念上来理解，CIMS（计算机集成制造系统）、敏捷制造等都可以视作是智能自动化的例子。除了制造过程本身可以实现智能化外，还可以逐步实现智能设计、智能管理等，再加上信息集成，全局优化，逐步提高系统的智能化水平，最终建立智能制造系统。这或将是实现智能制造的一种可行途径。

目前国际较先进的制造模式有多智能体（Multi-Agent）系统和整子系统， 除此之外，还有生物制造、绿色制造、分形制造等模式。制造模式主要反映了管理科学的发展，也是自动化、系统技术的研究成果，它将对各种单元自动化技术提出新的课题，从而在整体上影响到制造自动化的发展方向。

智能制造带来什么

中国制造2025源自于德国工业4.0，作为中国建设制造强国的总体战略，确定了“以体现信息技术与制造技术深度融合的数字化、网络化、智能化为主线”的发展方向，要开始并逐步实现由要素驱动向创新驱动转变，由低成本竞争优势向质量效益竞争优势转变，由生产型制造向服务型制造转变。然而，向工业强国转型并没那么容易，需要具备雄厚的产业规模、优化的产业结构、良好的质量效益，以及持续的发展能力。根据最新数据显示，在主要工业化国家的制造业综合指数分布中，中国还处在第三方阵。

“工业4.0”被德国人视为“第四次工业革命”，其前提是在工业自动化基础上，实现从机器传感器到因特网通讯的无缝对接，生产自动化技术通过自我诊断、自我修正和功能最大化程序变得更加智能，以更好地辅助工人完成生产。

之所以德国政府要将“工业4.0”视为面向未来的一项高科技战略工程，并表现出高度重视和极力推动。有专家认为，其原因在于“工业4.0”给整个社会带来的巨大利益：首先是保持竞争优势。德国制造业目前已经在世界范围内处于领先地位。通过发展“工业4.0”，德国将继续发挥并保持竞争优势。其次是可以灵活制造。“工业4.0”让整个工业生产流程透明化，企业可以随时掌握生产情况，并能及时反应、快速调整生产流程。再有，能够满足私人定制。“工业4.0”可以满足客户的定制要求。还有，利于发挥创新能力。“工业4.0”给德国中小企业提供了更为广阔的空间，有利于充分发挥企业的创新能力。最后，它能够解决劳动力问题。德国社会老龄化问题严重。智能工厂的生产简易化以及智能生产辅助系统，为延长工作寿命提供了可能，我国社会老龄化现象同样严重。

取适量硬化浆体压碎，用无水乙醇中止水化，在玛瑙研磨并过0.08 mm的筛，在105 ℃烘干后准确称量试样约1 g(精确至0.1 mg)，质量记为m0，然后在数控式高温炉中以10 ℃/min速率升温至1 050 ℃恒温30 min，取出放入干燥器中冷却称量；之后再在1 050 ℃下加热15 min并冷却称量；如此反复，直到前后2次质量差小于0.5 mg，结束实验，最后一次试样的质量记为m1 050 ℃，每组试样做3次平行试验，取其平均值。硬化浆体非蒸发水量通过式(22)计算得到

通过德国先进的“工业4.0”，我们可以看到，智能制造将给我国的汽车制造带来全新的革命性的变化。其中，最为显著的特点是全新的智能生产流水线代替了大量的人工操作，操作变得更简单、具象化，而对于生产而言，生产标准化、模块化，生产就简化为对模块化零件的排列组合。因为工业生产过程中劳动力成本是主要成本之一，而劳动力不可避免地会出现流失的情况，无论是跳槽还是人员老化等。标准化的好处是有利于将技术和知识固化到生产工艺中，有效避免技术人才流失对企业所造成的冲击。

我国专用汽车“智能制造”已起步

在《中国制造2025》中，智能制造被定位为中国制造的主攻方向，这在一定程度上说明我国机械行业智能制造水平还较低，有待进一步发展，而在专用汽车制造领域里，智能制造水平更是亟待提高。

众所周知，我国专用汽车行业内企业多是民营企业，规模小、企业实力不强，再加上专用汽车本身的特点产品品种多、个性化定制等，产品标准化程度极低。唐山开元机器人系统有限公司营业部副部长赵嘉告诉记者，我国专用汽车行业存在的这些问题，对于实现智能制造或者设计出一条智能化流水线而言，非常不利，因为产品千变万化，各个电脑程序也需要重新设定，造成了更高的开发成本。

据赵嘉介绍，一条智能化流水线比普通流水线造价更高。其中，为了保证特定结构件的全套程序顺利走下来，需要数控设备等全套工装配套配合使用，软件和硬件相互配合才能确保产品制造过程中的精准性，以及相比人工高得多的工艺水平。赵嘉认为，产品标准化程度太低以及结构件全套程序不完整这两大问题得不到很好的解决，那么我国专用汽车智能制造只能缓慢推进。

我国专业为专用汽车生产企业研发制造焊割设备的水泊焊割设备有限公司销售副总赵伟也告诉记者，智能制造是未来的发展方向，目前我国专用汽车行业也已经逐步往这方面发展，企业对智能化流水线的需求开始增多。但是，就目前国内智能化流水线的研发和生产者而言，存在着理论设计和实际应用没有很好结合的问题，也就是说当用户提出对生产线的要求时，按照设计理论能够达到其要求，但是在实际运用中其加工精度、装备精度和要求存在一定差距，无法满足更高的精度要求。目前某一个工位的智能化生产可以完全实现，但是整条流水线要实现智能化很难。

赵伟告诉记者，“在加工手段上来看，有时候数控机床达到的精度反而更高些。智能化流水线要在国内正式全面推广还需要一定时日。”

据了解，国内某知名专用汽车企业集团欲建立智能化流水线，开元公司的智能焊接机器人以及相关流水线参与了招投标。据赵嘉介绍，这种智能化流水线是在主要焊接工位上运用机器人进行更高精度的焊接，其他物流程序则通过自动化设备完成，与此同时，在软件上将对运行状态进行实时监控，对生产进行管理，对故障进行管理和处置，以及监控生产线设备，还有对部品进行经手。软件和硬件相互结合，达到降低管理人员数量和工人工作量，实现提高生产效率的目的。

据悉，这种提高焊接工艺的智能化流水线，目前已经在国内的工程机械、桥梁制造、煤矿行业上大量使用，开元的2 000多个智能焊接机器人已经为徐工、柳工、中联重科等国内大型工程机械公司服务。不管是在工程机械还是在桥梁工程领域或者是煤炭领域，这些智能机器人都发挥了它在焊接制造工艺上无人能及的高超水平。

赵嘉也告诉记者，由于智能化流水线投资巨大，目前只能寄希望于有实力的专用汽车生产企业进行投入，在有一定的示范作用后再逐步进行推广。当然，这个生产流水线将具体根据产品和厂家的需求进行设计，需要达到怎样的自动化程度包括员工的参与度等具体要求，来减少人工焊接实现自动焊接，实现操作过程的高精度和避免出现焊接偏差。

尽管如此，专家一致认为，智能制造在专用汽车行业目前还仅仅处于起步阶段，仅仅是一个发展方向。针对目前我国专用汽车行业的制造水平，从人工操作到半自动生产，再到目前有些工艺工装的全自动制造，中国的专用汽车制造在几十年的发展过程已经发生了巨大的变化，要实现智能制造我们尚需一段时日。那么，下个世纪我国专用汽车行业会实现智能自动化吗？我们的答案也只能是，在遥远的将来会实现。如果只是在企业的某个局部环解实现智能化，而又无法保证全局的优化，则这种智能化的意义是有限的。