时间:2023-07-20 16:31:31
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇智能制造技术标准,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
[关键词]“互联网+制造业”;潍坊市;制约因素;对策思路
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2017.12.042
1 潍坊市“互联网+制造业”的制约因素分析
1.1 从国家层面分析
(1)智能制造标准规范体系还不完善。体现在两个方面:一是智能制造顶层参考框架欠缺。美国以思科、通用、IBM等为首的工业互联网联盟已从物理系统、数据管理、分析服务、应用与集成等七个方面初步构建起工业互联网参考框架,为制造企业生产智能化产品、推行智能业务模式奠定了基础。我国尽管出台了《中国制造2025》战略,但在智能制造顶层参考框架构建方面还不够细致。二是智能制造关键技术标准尚不统一。当前与智能制造相关的物联网、智能装备和机器人以及大数据、云计算等关键领域的技术具体发展路径尚不够清晰,对应的标准规范也未能统一,造成不同厂商产品间兼容性差,集成难度高。①
(2)工业互联网架构体系亟待建设。工业互联网在实现设备、产品、人等互联互通时,需打通多种异构网络之间的阻碍。不同异构网络之间在网络架构、数据结构、应答机制等通信协议内容方面有较大差异。①这些差异往往会对工业大数据的交互、存储及挖掘形成阻碍进而影响智能产品全生命周期上的服务增值。
(3)“互联网+制造业”新模式对传统行业管理模式带来挑战。主要体现在三方面:一是新型生产关系对传统生产关系带来挑战。现行制造业的政策理念与举措大多带有旧式工业化思路的烙印,在互联网与制造业深入融合中急需新的政策创新和思路变革。二是产业加速跨界融合对条块分割的行业管理体制带来挑战。而像工信部这类信息化推进部门在整个政府运行体系中仍处于技术与工具层面的从属地位,难以在产业变革中发挥更有效的集成统合作用。三是不断增长的基础信息资源共享与业务协同需求给旧有监管方式带来挑战。①
1.2 从潍坊市产业发展层面分析
(1)复合型人才不足。目前潍坊市既精通信息技术又熟悉企业核心业务和管理的复合型人才极度匮乏,导致一些企业信息化建设与企业生产经营衔接不紧密甚至脱节。相当一部分企业还没有制定与企业发展战略相匹配的信息化规划,没有相应信息化管理机构,仅有少量网络维护人员。
(2)缺乏整体规划论证和引导,标准规范不统一。目前潍坊市各县、市、区缺少推动互联网与制造业融合发展的系统规划和引导政策,仅4个县、市、区设立了两化融合专项引导资金,5个县、市、区无两化融合试点或者示范项目。由于我国技术标准管理体制落后,标准规范立项周期长,技术标准滞后等问题突出,使得系统互通、设备兼容、数据共享对统一技术标准提出了紧迫要求。
(3)产业支撑能力偏弱。主要表现在:一是大多制造企业对互联网技术应用水平和能力不强,应用互联网技术改造提升传统产业技术和产品水平的内生动力与效果不明显。二是潍坊市信息产业与两化深度融合核心关联性产业较少,大部分企业处于信息产业链的中低端,产品技术含量和附加值低,信息产业自主创新能力不强,核心技术匮乏问题突出,对互联网与制造业融合的支撑作用还不够显著。三是信息化专业服务机构服务能力不强。潍坊市缺少高端化、专业化、社会化能有效支撑行业转型提升的信息化服务机构和企业。同时还存在信息服务专业水平低的问题。比如潍坊市著名装备制造业福田雷沃的信息技术部就只是为其提供信息服务的一个部门,很难发展成为通用机械制造行业提供共性信息服务的企业。
2 潍坊市“互联网+制造业”的思路与对策
“互联网+制造业”是制造业的一场从有到好的重大转折,是一次全面而深刻的转型。需要从体制机制改革、加强创新、提高要素供给和打造制造业智能生产体系等方面加强探索。
2.1 以体制机制改革激发创新活力
(1)扩大科研院所和高校开展科研的自。像在选人用人、科研立项、成果处置、编制管理、职称评审、薪酬分配、学科专业设置、设备采购、建设项目审批等方面,要给潍坊市科研院所和高校以必要的自,同时科研院所和高校也要向基层院系和研发团队放权,赋予创新领军人才更大的人财物支配权、技术路线决定权。政府部门在放权的同时,要为科研挝缓腿嗽碧峁胖史务,探索“互联网+科研服务”模式,共同营造鼓励创新、包容失败的制度环境。同时,政府部门还要做好合理有效的监管。
(2)打通科技成果转化通道。积极探索科技成果产权制度改革。各地区科研机构、高校等部门可依照《中华人民共和国促进科技成果转化法》通过奖励等办法将部分股权、知识产权等让渡给科研人员。大胆改革薪酬分配制度,探索年薪制和协议工资制和股权、期权、分红等激励措施。②提高科研人员成果转化收益分享比例,让他们凭自己的聪明才智和创新成果合理合法富起来。并加强知识产权保护和运用,严厉打击侵权假冒行为。
(3)充分发挥企业家作用。在制造业供给侧结构性改革中要充分发挥企业家培育市场眼光、发现市场机会、配置优质资源以及组织协调、经营管理等不可替代的作用,引导社会资本无障碍进入制造业领域。并在推动“互联网+制造业”中探索建立企业、高校、科研机构、创客等多方协同、异地协同等一系列创新创业机制,推动新思想、新理念、新技术、新产业、新业态、新模式不断涌现。同时下大力气加强企业家队伍建设。③
如果您对于智能家居有任何产品、技术和市场方面的困惑,欢迎与我们联系()。我们将在第一时间联系资深业内专家为您解答。
Q:蓝牙4.0相比原先版本在传输速度和功耗上有怎样的新发展?在哪些方面更适合智能家居的控制传输要求?
A:蓝牙4.0算是蓝牙3.0的升级版本,它集传统蓝牙技术、高速技术和低耗能技术三种技术于一身,着重增加了低功耗技术(待机低功耗技术、运行低功耗技术),其传输支持1Mbps的超短数据包,同时增加了AES-128CCM加密算法,在通信安全方面更加有了保障。
蓝牙4.0技术在网络拓扑、低功耗优化、网络覆盖范围等方面都有了较高的技术提升,同时蓝牙4.0包含的跳频技术又能减少与其他2.4GHz ISM频段无线技术的串扰,相较其他蓝牙技术版本更加适合智能家居的控制传输要求。
Q:6LoWPAN是怎样的新通讯协议标准?
A:谈到6LoWPAN就得提到IEEE802.15.4,802.15.4具有低功耗、低开销的特性,因而特别适合应用在无线传感网中,但是当大量的节点设备引入互联网中时,就会需要大量的IP地址,而现行的IPV4却越来越不能满足这种需求,6LoWPAN就是在这种情形下诞生的,它其实就是在802.15.4的网络层和MAC层增加一个网络适配层,完成包头压缩、分片、重组和路由转发的功能,进而在802.15.4上实现IPV6数据包的传输,6LoWPAN支持星型、树型、MESH网等多种网络拓扑结构。
Q:6LoWPAN技术应用是否是建立在WiFi环境基础上的?
A:不是,6LoWAPN技术应用虽然是给每一个设备一个IP地址引入互联网中,但是并不需要建立在WiFi的环境上,节点设备通过“节点一路由一网关”的方式接入互联网中,并非搭建在WiFi环境中。
Q:6LoWPAN短距离、低速率、低功耗、无线通信的特点,是否十分适合智能家居系统应用?目前有无成形的应用设备?
A:6LoWPAN的这些特点确实非常适合智能家居系统的应用,我们知道ZigBee是目前智能家居采用较多的无线组网技术,ZigBee的新一代智能电网标准中SEP2.0已经采用6LoWPAN技术,它是物联网感知层、无线传感器网络的重要技术。随着物联网的不断发展,6LoWPAN势必会逐渐的替代ZigBee标准。
就目前我们所了解到的情况,6LoWPAN目前还没有非常成型的应用设备推向市场,目前仍旧处于实验室研究阶段,就拿我们重庆邮电大学工业物联网与网络化控制教育部重点实验室来说,目前我们实验室已经搭建了基于6LoWPAN平台的完整系统,正在积极准备推向市场进行商业化的应用。
Q:目前厂家是否已经具备了基于6LoWPAN开发应用设备的条件?6LowPan技术标准的产品的衡量标准是什么?
A:我个人认为目前的厂家对基于6LoWPAN开发应用设备的条件还不够成熟,6LoWPAN技术标准的产品衡量的标准是每一个设备一个IP接入互联网中,通过其IP我们可以直接访问到设备,包括查询设备信息、工作状态等等。
Q&A微博互动
【微话题讨论#智能家居集成商向制造商转型#】2013年我们将看到不少智能家居集成商向制造商转型,从配套产品入手、从理念整合起步,他们拥有多年积累下的敏锐眼光、实践经验和渠道伙伴,更重要的是对行业的一份执着。对此现象您如何看待?(相关智能家居问题欢迎@数字社区与智能家居进行互动交流,参与读者将有机会获赠《数字社区&智能家居》杂志)
@曾德均:十年前谈智能家居,那时技术、市场都不成熟,只能停留在概念层。如今安装基础已经初步形成,产业链的各环节也都有进展,一年比一年有希望。看好智能家居未来几年的市场前景。
@IC_Steven:赞同曾老师的观点,很多企业已经投入,产品很多样化。随着各种小无线技术的发展,复杂的布线问题也已经解决。
在3月24日举行的中国纺织机械协会第七届理事会第三次全体会议上,《纺织机械行业“十三五”发展指导性意见》(以下简称《意见》)正式。
中国纺织机械协会会长王树田表示,“十二五”期间,纺织机械行业以自主创新为动力,以产品结构调整为主线,努力发展高端纺织装备和优质专用基础件,自主创新能力有所提高,加工装备水平明显提升。展望“十三五”,纺织机械行业将进一步为纺织工业提供高质量、智能化的新型纺织装备,支持纺织产业向技术密集型、资源节约型、环境友好型产业转变。
《意见》在对纺机行业“十二五”取得成绩和存在问题进行总结和回顾的基础上,提出了纺机行业“十三五”发展的指导思想、发展原则和目标。《意见》提出以自主创新为动力、结构调整为主线、质量为基础、市场需求为导向、加强行业自律的基本发展原则,“十三五”期间,将产学研结合研究关键共性技术,重点研发新型纺织机械成套装备及专用基础件,并加快行业服务平台的建设。纺织机械行业将从以往高速规模扩张的发展模式转为以创新为动力的增长模式。
值得关注的是,“十三五”期间将研发、推广一批具有广泛适用性的先进纺织数控技术和智能化纺织装备,《意见》中列入了“十三五”期间重点“科技攻关项目”59项,“先进适用技术推广项目”34项。
回望“十二五”:增速放缓创新升级
“十二五”期间,随着产业结构调整的深入,国产中、高端纺织装备发展较快,受到国内外用户的欢迎,纺织机械行业整体运行稳中有增。
5年来,行业主营业务收入持续增长,2011年历史性地突破了1000亿元大关。2015年,纺织机械行业主营业务收入1179亿元,5年中年均增长3.64%,接近《纺织机械行业“十二五”发展指导性意见》中提出的1200亿元的目标。与此同时,在科技进步的带动下,国产纺织机械延续“十一五”期间形成的销售势头,市场占有率保持在70%以上,出口金额从2011年的22.45亿美元增长到2015年的3.89亿美元,年均增长8.3%。
在我国纺织工业增速降低、内需市场需求下降的情况下,我国纺织机械行业持续进行产品结构调整,企业努力进行新产品开发,并积极开拓海外市场,取得了较好的出口业绩,使全行业保持平稳发展。
《意见》在分析“十三五”期间纺机行业面临的发展机遇与挑战后指出,随着中国经济进入“新常态”和纺织工业结构调整的深入,“十三五”期间,纺织机械行业将进入新一轮结构调整发展时期,行业将放缓规模扩张速度,主营业务收入将在稳定的基础上增长;而伴随产品技术含量的增加、创新力度的加大,国产纺织装备的市场占有率和出口金额将会增长。
“十三五”行业经济运行目标为:全行业主营业务收入达到1500亿元;国产纺织装备出口金额超过35亿美元;国产纺织装备国内市场占有率达到80%以上。
《意见》提出,“十三五”行业经济运行目标为:全行业主营业务收入达到1500亿元;国产纺织装备出口金额超过35亿美元;国产纺织装备国内市场占有率达到80%以上。
展望“十三五”:装备智能化引领新趋势
装备产品与制造智能化。在数控技术被广泛采用的基础上,“十三五”期间,纺织机械行业主要技术研发方向是纺织装备产品智能化和装备制造智能化。产品智能化是通过提高纺织装备主机的数控水平和智能化程度以及研发智能化辅助系统,为下游纺织用户提供智能化生产解决方案。
装备制造智能化是通过引入智能化机床和辅助机器人等设备,改进与优化自身生产过程。两方面的智能化都将有效减少人为因素对生产的干扰,提高生产效率,稳定并提高产品质量,降低工人的劳动强度,提高优等品率。
装备制造与应用的信息化。传统制造与云平台、大数据、互联网等技术结合,将使信息化和工业化深度融合,为纺织装备制造与应用提供良好的技术支撑。实现机器的集中控制、联网管理与远程监控制造过程,将有效提高生产效率,减少消耗;在品质控制环节,通过对大数据采集与分析,有助于优化生产工艺和改进产品的质量;在销售与售后阶段,通过互联网平台实现资源的有效配置,减少流通环节,降低运行成本。
装备制造服务化。纺织装备制造企业可向下游延伸服务,为客户提供全生命周期的维护与在线支持,提供纺织品生产整体解决方案和个性化设计以及电子商务等多种形式的服务,有条件的企业应积极发展精准化的定制服务,从单一的供应设备,向集融资、设计、施工、项目管理、设施维护和管理运营的一体化服务转变。
大型纺织装备制造企业应掌握系统集成能力,开展总集成与总承包服务,鼓励装备制造企业围绕产品功能,发展远程故障诊断与咨询、专业维修、电子商务等新型服务形态。
发展的可持续性。纺织机械及专用基础零部件质量和可靠性的稳步提高,是纺织生产高效连续运行的保障,是提高国际竞争力的基础。“十三五”期间,制造与装配新技术、新工艺、轻量化新材料的应用将成为纺织机械企业关注的重点。对环境影响小、资源利用率高的绿色制造技术的研究与应用,关乎纺织机械行业的未来。
四大关键领域为行业走向高端化打牢基础
随着纺织新工艺和新技术层出不穷,促使纺织机械行业创新向价值链高端延伸,走高可靠性、高技术和高附加值的高端发展路线。高端纺织装备在中国纺织产业链中逐渐占据核心地位,其发展水平是纺织产业的整体竞争力提升的保证。
数字化、智能化纺织装备
智能化连续纺纱生产装备。加快研发智能化纺纱生产关键技术,建立智能化、连续化纺纱工厂,实现纺纱全流程数字化监控和智能化管理,夜班无人值守。清梳联合机实现智能化管理,条并卷机与精梳机间棉卷全自动运转、自动生头,粗纱机与细纱机之间实现多台机间粗纱满、空管自动输送,细纱机粗纱空管与满筒粗纱自动交换,细纱机与自动络筒机间实现多台机组集中控制,实现设备生产过程、故障的远程控制、诊断。
采用智能化搬运机器人和运输设备,实现工序间物枓自动输送。数控机织装备。采用数字化控制技术,建立具有全面监控能力的数字化机织车间,实现机织车间的织机群控管理。
新型纤维材料生产装备。建立从纺丝、后加工到产品包装运输的全流程智能化长丝生产线和物流系统,实现化纤的生产、收集、检测、运输等环节的自动化和智能化。
数控节能环保型印染装备。建立智能化印染连续生产线和数字化间歇式染色车间,实现对机械参数、生产工艺参数、能源消耗和产品质量进行全方位实时监控,机台或单元机实现闭环控制;集成染化枓自动配送系统,智能化废气、废水排放监控系统和能源回收监控系统,形成覆盖印染全流程的智能化监控系统。
数控非织造布生产装备。面向产业用纺织品,研发多种工艺在线复合成型和混合型非织造装备,研发宽幅高速梳理、铺网与针刺设备,研发与其他非织造技术结合的水刺装备。
智能化针织装备。通过数据网络将针织设备与生产管理系统联通,实现对设备的集群智能控制,对设备状态、生产数据、工艺数据和花型数据进行在线监控。集成计算机辅助工艺设计系统,通过系统联网传送编织文件、设置编织参数、控制编织过程,实现机器分组管理。
纺织专用基础件生产装备与纺织仪器。研发量大面广的纺织专用基础件的高效复合加工专用数控装备和自动化生产线,保证产品加工质量稳定,提高纺织专用基础件的使用寿命,降低能耗和噪声。
智能化服装生产线。开发智能化服装生产线,研发数控服装生产关键装备,建立包含验布、裁剪、缝制、熨烫、检验、包装、储运等全部工序的自动化生产线,达到降低操作人员的劳动强度,提高生产效率、降低成本的目的。开发专用服装生产数字化控制系统,使设计系统与生产管理系统间的信息互联互通,形成建立在互联网平台上的服装生产制造系统。
纺织机械关键共性技术
纺织装备设计制造理论与技术。开展纺织装备设计理论与方法的研究,主要在基于信息化架构下的纺织装备设计技术平台、纺织装备的人因工程工业设计、碳约束下的纺织工业可持续发展装备设计和纺织装备的RFID(无线射频识别)物联网设计四个方面开展。
纺织装备复杂系统及其数字化、智能化控制技术.开展纺织生产过程中的检测与控制技术的应用研究,提升国产纺织装备的性能、效率及加工质量,包括开展纺织装备中的专用传感器、纺织装备的多单元协同控制系统、纺织工业机器人、纺织装备网络监控系统的研发。
纺织装备专用基础件制造与强化技术。纺织装备专用基础件的种类繁多,用量大,对纺织装备的性能和质量有至关重要的作用。开展纺织装备专用基础件精度控制、表面强化、新材料的应用等技术的研发。
互联网与装备制造智能化
纺织机械制造与互联网。研究基于互联网的纺织机械制造技术,推动装备生产制造模式的变革。研发纺织机械制造过程的互联互通体系和关键支撑工具,建设装备制造工业云平台,为纺织机械设计、制造、营销、经营管理、远程监控等生产经营活动提供支撑和服务保障。
纺织机械制造的智能化。构建面向纺织机械制造的CPS体系,重点研究三个方面:推进纺织机械数字化设计和生产,研究纺织机械数字化设计、仿真优化与验证集成体系和纺织机械数字化工厂相关技术;建立纺织机械智能工厂和智能车间,包括智能物流系统、智能加工系统、智能自动化装配一集纺织机械整机智能测试与质量控制系统,实现纺织机械制造系统的自动化和信息互联互通;建立面向纺织机械制造的大数据和云计算平台,对制造数据进行采集、管理、储存、挖掘分析。研发企业应用软件,具有在线监控、预防性维护、物流预测和智能决策等功能。
纺织机械质量管理与标准化工作
质量管理方面。建立企业质量保障体系,开展纺织机械智能制造基础通用标准、评价规范的研究。加强制造与装配现场的管理,加强装备制造过程中的质量监督与检验。加大技术改造投入力度,提高加工装备和质量检测仪器的技术水平和精度等级。提高行业质量监督水平,为企业提供包括标准宣贯、质量检测、咨询等全面质量服务。
标准化工作方面。完善纺机机械与附件领域的标准化体系,充实标准化工作人员队伍,提高标准制修订水平。标准化工作与纺织机械行业的发展密切结合,紧跟行业产品结构调整的步伐,起到促进纺织机械行业技术创新与规范行业竞争的作用。重点开展新型纺织装备的关键技术标准的制定。在跨领域新技术标准方面,开展纺织机械与附件社会团体标准的制定工作。
关键词:煤矿机械 设计制造 PDM技术应用
煤矿机械体积大、耗能高、污染严重,并且与地面、水、空气等环境结合紧密。因此,在煤矿机械的设计过程中要考虑其能源消耗和环境污染,将环境、安全、能源、技术、经济等因素集成到产品的设计活动之中,煤矿机械绿色设计与绿色制造势在必行。煤矿机械是用于矿物挖掘和开采的大型机械。在矿山开采中,它的性能和安全将直接关系到煤矿生产。时下,随着经济和科学技术的超速发展,煤矿机械设计者们要根据实际情况设计及制造出具有后期维护成本低,人工使用操作简便,智能化水平不断提升等的煤矿机械用具,来满足矿山开采企业使用需求。
一、煤矿机械设计存在问题
据不完全统计分析,目前的煤矿机械设计存在诸多问题,除了有来自设计人员的不合理设计造成的;缺乏设计质量管理的办法和手段;对设计中存在的习惯性违章和一些隐患问题不制止;管理人员对施工安全管理的不重视等之外,还有以下问题。现笔者结合工作实际总结如下。
1.技术创新低。目前我国煤机制造企业大多没有自己的技术开发中心,依赖于的科研院所,企业的自主开发和创新能力很弱,没有很好的循环机制,产品开发周期过长,企业对市场的快速反应能力差。
2.产品技术标准落后。根据一些资料显示,目前我国现行的煤机产品技术标准,普遍低于国际上同类产品的技术标准,有些标准多年未修订,已不能适应现有产品发展需要。
3.产业基础薄弱。不容置疑的是我国科学技术基础性发展太慢,使得关键零部件、轴承等,在使用寿命和可靠性上与国际先进水平相比都存在较大的差距,不难满足我国目前矿山企业的整体发展需要。
4.高端产品靠进口。目前我国的矿山机械里的一些高端产品还需要进口,还有相当数量的煤机制造企业只能从事一些技术水平低的简单产品的仿制,无力从事新产品开发,导致诸如低端的液压支架、小型刮板输送机、小型带式输送机及综机配件的生产能力严重过剩、产品质量低。
二、煤矿机械设计类型
目前在我国煤矿机械设计的类型主要有系统化、结构模块化和智能化等。具体阐述如下:
1.系统化设计类型。这种类型设计的特点是:将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统,每个设计要素具有独立性,各个要素间存在着有机的联系,并具有层次性,所有的设计要素结合后,即可实现设计系统所需完成的任务。
2.结构模块化设计类型。它的特点是在产品功能分析的基础上,将产品分解成具有某种功能的一个或几个模块化的基本结构,通过选择和组合这些模块化基本结构组建成不同的产品。这些基本结构可以是零件、部件,甚至是一个系统。理想的模块化基本结构应该具有标准化的联接和配合,并且是系列化、通用化、集成化,具有互换性和相容性。
3.智能化设计类型。智能化设计的主要特点是:借助于智能化设计软件和虚拟现实技术,以及多媒体工具进行产品的开发设计,表达产品的构思,描述产品的结构。
三、煤矿机械设计及制造方法
前面已经阐述了煤矿机械设计的时候,设计者在里面起到很重要的作用。笔者认为如果要提高产品市场竞争力,首先就要从煤矿机械产品设计人员着手。但要做好以下几方面的重要工作。
1.开发煤机产品开发平台建立产品数据库。在开发这个平台之前,要面向并行工程的开发环境贯穿产品的整个生命周期。在开发时,要建立研发单位、制造企业及用户所组成的开发团队。在这个基础之上不断加强同煤矿、煤科院等的的技术合作,进行产品设计研究,掌握产品设计所需的基础数据。通过这些基础研究工作建立具有我国自主知识产权的煤机设计数据库,并可实现资源共享。
2.加强面向环境设计制造。面向环境设计又称环境意识制造ECM和面向环境制造MFE。在考虑产品的功能、质量、开发周期和成本的同时,优化有关设计因素,使产品的使用及制造过程对环境和资源的消耗达到最小。它是多方面的,如考虑了资源合理使用,产品制造使用过程中的装配、拆卸、维修和回收,设计中绿色材料的使用等多个方面。
四、煤矿机械设计及制造过程
煤矿机械设计及制造过程是指产品制造时,由原材料或半成品进厂到转变为成品的各有关劳动过程的总和。具体来说它有生产技术准备过程,毛坯制造过程,零件的加工过程,产品的辅助劳动过程等。在煤矿机械实际生产过程中,按一定顺序逐渐改变生产对象的形状、尺寸、性质等,使其成为预期产品的这部分主要过程称为工艺过程。
同时,原材料经浇铸、锻造、冲压或焊接而成为铸件、锻件、冲压件或焊接件的过程,称为材料成形工艺过程。采用机械加工方法,直接改变毛坯的形状、尺寸、表面质量,使其成为合格零件的全部过程,称为机械加工工艺过程。对零件的半成品通过各种热处理方法直接改变它们的材料性能的过程,称为热处理工艺过程。最后,将合格的零件和外购件、标准件装配成组件、部件和产品的过程,则称为装配工艺过程。
五、PDM技术在煤矿机械设计制造中应用
PDM技术可以缩短技术数据准备周期,提高作业计划的准确性和及时性,增强了企业信息资源的共享,并支持企业进行产品优化和系列化设计,提高设计效率和企业资源的综合利用程度。PDM技术的实施如果在原有的流程上直接实施PDM,不仅不能起到改善管理的作用,而且部门之间的障碍和繁琐的审批流程会使系统的运行受到重重抵触。同时,围绕PDM系统的运行制定新的规章制度,如数据归档的流程、更改通知和发放的流程、临时更改的流程和打印控制流程等。企业成立了编码中心,全厂范围内统一编码。
六、结语
PDM技术的实施可提高信息传递的效率和信息的利用率。随着PDM系统的实施,散布在企业中的各个信息孤岛被连成一体,在设计、工艺等部门建立一条完整的信息链,形成了一动全动、一有全有的协同工作环境,逐步建立起敏捷制造、快速响应的企业网络。通过和CAPP的集成,在产品结构树建立后,融合零件相关工艺信息进行工艺信息汇总,产生加工路线等一系列统计信息,为上游生产计划和下游加工制造、财务核算提供数据。
参考文献:
加快先进制造业技术创新体系建设,实现技术创新化
(一)推动技术创新体系建设
集中优势资源和技术力量,建立和完善以企业为主体、产业化为导向、产业公共技术开发平台为支撑,政、产、学、研各方参与共建的先进制造业技术创新体系,培育和发展行业性研发中心、工业设计中心、信息中心、技术推广中心、检测中心和服务中心。强化科技产业园区的“科技中心”功能,打造集研究开发、技术支撑、技术推广、信息咨询、人才培训等功能于一体的产业共性技术创新中心。
(二)加大对技术创新的支撑力度
完善配套政策,优化使用办法,用好产业专项资金。发挥专项资金的杠杆拉动作用,加大对重大技术创新企业的支撑力度,在重点领域和关键环节、重大成套装备、核心技术自主化和系统集成能力等方面实现突破,逐步实现本地化及市场化。支持企业自主创新,促进先进制造业技术成果转化。重点支持先进制造业企业对引进的技术、设备和关键零部件通过消化吸收形成自主创新能力。(三)打造技术创新平台鼓励企业与高校、科研院所共建科技创新平台,吸引国家级科研机构和重点大学设立公共研发和检测服务平台,支持重点实验室、公共研发检测平台和企业研发中心的建设与运营。
加快先进制造业产业集聚,实现产业集群化
(一)提升产业集群水平
1.以提升发展产业集群化为目标,重点为产业集群提供信息化支撑。通过信息化基础设施的配套和完善,推进信息化与工业化的融合,加快企业信息化技术应用步伐,鼓励企业利用信息技术推进节能技术、产品、设备等的研发,推广精益生产、清洁生产模式,逐步实现产品设计的数字化、生产的智能化、系统的集成化、管理的信息化和经营的网络化。
2.以信息技术提升企业的核心竞争力。建立和完善产业集群的公共服务平台和产业支撑体系,加快发展生产业,不断丰富和延伸产业链。完善产业集群的交通、能源等配套保障设施,降低生产要素的流通成本,实现水、电、气等资源的集中统一供给,进一步推动产业集聚,提升产业集群的水平。
(二)大力推进工业向园区集中
按照“新增项目全部进园区、中心城区工业布局调整优化进园区和条件成熟地区零星工业点逐步进园区”的原则,大力推进工业向园区集中;引导布局分散的中小企业逐步集中到开发区中的都市工业示范园;完善专业配套服务,强化产业布局导向;促进产业集群化发展,形成产业集聚、土地集约、工业集中、管理集成的发展格局。
(三)提高工业区建设管理水平
提高工业区基础设施配套建设水平,推广“一体化”开发管理理念。开展综合性信息化管理试点;提升工业区的环保基础设施水平;完善工业区环保基础设施建设和运行机制;促进管理优势与地域优势相结合;提升工业区基础配套设施、招商引资能力和管理水平。
积极推广应用先进制造技术,实现制造信息化
(一)实行全过程信息化
鼓励企业对产品的设计、制造、管理、服务等全过程实现信息化,推广三维CAD和CAE应用、产品数据管理或产品生命周期管理、虚拟设计、计算机集成制造系统、企业资源计划、远程监测和远程服务等技术运用。
(二)推广普及制造业共性技术
重点推广普及共性技术中的现代设计理论、设计方法和网络化、协同化、开放式、数字化设计技术,特大型及关键零件的焊接、铸造、塑性成形、热处理和加工技术,亚微米到纳米级的细微制造技术,产品智能自修复及再制造技术等。
(三)积极发展绿色制造流程与工艺
以绿色化和信息化为核心,研究开发具有高技术含量产品制造、能源转换和大宗社会废弃物资源化3项功能的新一代制造流程及相关工艺。鼓励企业广泛采用国际先进标准,积极进行国际技术标准认证。
(四)密切跟踪世界先进制造业发展动态
完善重点产业跟踪体系,建立政府购买产业发展信息的制度。依托行业协会、科研院所和中介机构,按照市场化办法,重点购买国际重点产业发展的研究成果、世界最前沿制造业工艺和技术的研究成果。每年定期向社会相关信息,为制造业各行业、企业投资和发展提供参考依据。
(五)建立先进制造业发展专家咨询制度
聘请国内外知名专家担任政府产业发展决策咨询顾问。根据阶段性发展目标和遇到的问题,不定期举办咨询研讨会;充分借鉴和吸收国内外研究、咨询机构、行业协会和专家学者的智慧与成果。
加强技术标准建设,实现制造标准化
(一)加强技术标准体系建设
加强对先进制造业产业技术标准化工作的指导,完善现有产业技术标准体系,建立新的产业技术标准体系,推动企业由单纯被动执行标准向主动创新标准转变,推动技术标准示范专业镇街的建设。
(二)加强技术标准平台建设
完善先进制造业技术标准信息资源库和技术标准服务网络的建设,解决企业在获取国际、国内相关技术标准、技术法规等信息相对滞后的问题,为企业提供技术标准方面的开放性、公益性信息服务。加快技术标准人才队伍建设,建立技术标准人才培训、评价考核与激励机制,培养熟悉国际标准规则、业务能力强、外语好的复合型标准化人才,形成一支与实施技术标准战略相适应的标准化专业人才队伍。
推行资源节约型发展模式,实现资源集约化
(一)大力发展低耗能产业,严格控制高耗能产业
着重降低单位能耗。优化资源能源利用,加快建立完善节能减排的统计、监测和评价体系及节能投资激励机制,开展节能技术服务与节能新技术、新产品、清洁能源和新能源推广应用,加大对节能减排重大示范项目的支持力度。
(二)构建资源节约型发展体制与机制
加快建立反映资源稀缺程度、污染排放量和市场供求关系的资源利用体制机制。严守生态控制线,严格执行污染物排放标准,推进环保产业基地建设,强化对绿地、水系、生态保护区的保护。建立区域合作机制,联合处置跨区域环境治理问题。加强水资源管理,实现对水资源的合理开发、高效利用和有效保护。加强区域大气污染防治,建立大气污染管理协调机制,制定主要污染物和颗粒物的排放标准,对重点污染企业实行区域联合监管,加大污染源头治理力度。
(三)合理有效配置土地资源
提高土地的集约利用率,逐步提高开发区用地建筑容积率,不断提高单位用地产出率;加快推广普及清洁生产,推进资源综合利用。
扩大开放力度,加快推进制造业国际化
(一)不断提高吸引外资的质量
抓住国际产业转移机遇,吸引高科技含量的产业投资。通过产业配套、研发配套、延伸产业链,提高对世界先进制造业企业的吸收和技术的创新能力。以形成产业链和“以外引外”为主,鼓励外商进行组团式和生产环节上下游贯连配套的项目投资;以存量项目增资扩产吸引外资流入;提高外资的植根性。关注外资企业运营与发展,作好沟通服务,促进“以资引资”和增资扩股。按照国家鼓励国际资本并购国内企业的政策,鼓励跨国公司以购并等方式参与国有企业的改组改造。鼓励外商创业投资企业的发展,完善资本市场。
关键词:EIB系统 原理 应用
1 EIB系统的由来
20世纪80年代中期,随着计算机技术和通讯技术的迅速发展,工业自动控制领域对现场底层设备之间的通讯和控制提出了越来越高的要求,促使了现场总线技术的诞生。比较有代表性的有Profibus、FF、CAN、HART等,它们在全世界得到了广泛的应用。
相对于对实时性、精确性及通讯效率等要求极高的工业自动化领域而言,建筑自动化领域的要求要低一些,从经济成本角度考虑,上面那些造价昂贵的现场总线技术也并不非常适合于建筑领域。但是作为建筑本身的发展而言,随着用户对建筑提出的功能要求越来越高,满足这些功能而使用的现代化技术也日益复杂,在所谓的智能建筑中就集成了现代的通讯技术、微电子技术等多项尖端技术。这些技术的应用,不仅给建筑带来了较重的建设成本压力,其运行和维护的管理成本也越来越高,正是建筑对安全性、经济性、舒适性、应变性等各方面的不断提高的要求成为建筑领域的现场总线技术标准——欧洲安装总线(European lnstallation Bus)技术产生和发展的基础。
1990年,由7家德国著名的电气产品制造商组成联盟,制定了EIB技术标准并成立了中立的非商业性组织EIBA(EIBAssociate,欧洲安装总线协会)。EIBA协会的成立极大地推动了EIB标准的发展,迄今为止,已有100多家制造厂商成为了EIBA的会员。按照开放的EIB标准生产能够相互兼容和交互操作的各种元器件,各类产品品种多达4000多种,几乎覆盖了建筑中各个行业和各种用途的需要。经过十多年的发展,EIB不仅成为事实上的欧洲标准,也被成功地引人世界各地。2001年,EIB技术开始被引人中国,在短短的几年内,以其优越的性能和质量获得了很大的成功。
2 EIB系统基本原理
EIB技术对传统电气安装技术而言是一次突破性的革命,它具有现场总线技术的核心优点,如全分散控制;设计、安装、维护方便等,是当今建筑技术领域非常优秀的现场总线标准。
(1)总线传输介质
EIB总线以双绞线(Twist Pair)为通讯介质。它采用2x2x0.8的标准EIB总线,具有良好的抗干扰性。
(2)系统拓扑结构
EIB系统非常灵活,可以适用于不同大小的电气安装系统:小到普通的一个房间,大至一栋摩天大楼,都可以在拓扑上分层次设计安装。EIB的最小安装单元是线路(line),每条线路上最多可连接64个总线元件;通过线路路由器(line coupler)可以将多达15个线路连接组合成一个更大的拓扑单元,它称之为域(Area);通过主干路由器(Backbone Line Coupler)更可将15个域相互连接和组合起来。这样,EIB系统最多可连接14400个总线元件,可控制的用电设备点数更是数量惊人。根据EIB标准规定,每条线路的总线最大长度为1000m。通过中继器(双绞线线路中继器、光纤中继器、以太网络中继器)的使用,我们可以用EIB来实现一些大距离跨度项目如会展中心、桥梁、广场等的电气照明控制。
(3)信号传输
作为一个全分布式的现场总线系统,EIB系统中的每一个总线元件都是一个智能控制单元,元件之间通过广播的电信号(Telegram)交换信息,从而实现控制和被控制的操作。
在建筑中,各个电气设备的动作完全是个随机事件,如在某一个时刻,某个房间要打开灯光而另一个房间要关闭窗帘,这就意味着在总线上的电信号是随机出现的。EIB系统采用串行异步的传输方式,应用了CSMA/CA(载波侦听多路访问/冲突避免)技术,它使得多个元件同
时发送总线信号时几乎不会发生信号丢失现象。
(4)寻址
在EIB协议标准中,定义了两种类型的地址:物理地址(Physical Address)和逻辑地址(Group address)。
物理地址是用来标识每一个总线元件,用于程序下载和设备维护。每个总线元件都有一个唯一的物理地址。物理地址需按照该元件在整个拓扑中的位置来设定。
逻辑地址代表着“一种控制条件”,每个传感元件可以被编程为发出一个或多个逻辑地址,同时每个执行元件可以被编程为接收到一个或多个逻辑地址后执行相应的动作。逻辑地址是用来进行通讯用的,利用逻辑地址,可以轻易实现传统电气安装技术中很难实现的“一控多”和“多控一”任务。
3 ElB系统的特点
从EIB的技术角度上,EIB系统最大的特色体现在其兼容性和开放性方面。
在产品标准上,所有EIB产品按照统一的通讯标准进行通讯,不同厂商的产品可以完全兼容,这极大地保护了用户的利益。用户不必担心今后的升级维护问题,同时多家产品制造商也可以使用户得到最好的价格和服务。
和其他现场总线系统相比,EIB系统有一个很大的特点和优点:EIB系统有一个统一的进行系统设计、编程和调试的工具软件ETS(EIBToolSoftware),各个厂商按照标准的格式开发每个元件的数据库,统一的ETS编程软件是EIB系统成功的奥秘。 4 EIB系统的应用
EIB欧洲安装总线系统主要能够实现灯光控制、遮阳控制、空调控制等功能。其既可在现场通过智能面板控制,也可在中央控制室通过可视化软件控制。在一个需要使用多种功能的房间内,EIB系统有着巨大的优势。以一个中型会议室为例,理想的功能涉及多类型照明(灯光开关、普通光源调光、日光灯调光)、电动投影机的升降、电动幕帘的升降、电动窗帘的升降或百叶帘的升降和调角度、空调室内风机的开关和调速等多项电气设备,采用EIB系统即可实现集成的控制。
EIB系统主要适用于以下场所:
(1)整体公共建筑的灯光、遮阳控制;
(2)公用建筑中的部分单体建筑,如会议室、大堂、领导办公室等;
(3)大空间的单体建筑,如体育场馆、会展中心、广场等;
(4)桥梁、道路等远距离照明控制;
(5)高档别墅等。
2001年,EIB欧洲安装总线系统进入中国市场,至今这套系统已被众多项目所采用。深圳万科建筑研究中心、深圳中国集装箱集团大楼、东莞大宝公寓、上海同济大学桥梁馆、大连维多利亚庄园、大连医科大学、大连世界贸易大厦、厦门国际会展中心、昆明邮政办公楼、北京万泉新新家园等建筑都已经应用了EIB欧洲安装总线系统,体现出其强大独特的优越性。
5 EIB系统发展趋势和展望
21世纪的到来,人们对舒适和节能提出了更高的要求,智能灯光、智能遮阳控制将会得到越来越广泛的应用。与此同时,用户对系统集成和维护升级的要求也愈趋严格化和专业化,标准化的产品将逐步体现其综合优势。
作为开放和集成的技术标准,EIB系统在中国有着良好的应用前景,将为中国的智能建筑领域同国际接轨起到推动作用。
参考文献
关键词:计量科学;智能制造;人工智能;国家质量基础;
0引言
中国对智能制造和产业自动化升级的需求,催生了巨大的机器人市场。然而作为新兴智能装备制造业的机器人产业,计量标准体系的缺失,可能令机器人产业难以走入良性循环,进而影响我国智能制造产业的发展。世界领先的工业机器人制造商ABB公司质保及校准部经理Peter Fixell认为:“一台真正好的工业机器人,应该在其整个生命周期内都会保持良好的精度……”。然而在中国,一直是国外机器人的天下。因此,尽快制定我国具有自主知识产权的机器人基础标准和计量检测体系,打破国际技术性贸易壁垒并实现与国际标准接轨,为推进机器人产品走向市场奠定基础,对推动中国制造抢占高端制造业市场具有重要意义。
1智能制造的发展现状
智能制造源于人工智能的研究。一般认为智能是知识和智力的总和,前者是智能的基础,后者是指获取和运用知识求解的能力。智能制造应当包含智能制造技术和智能制造系统,智能制造系统不仅能够在实践中不断地充实知识库,具有自学习功能,还有搜集与理解环境信息和自身的信息,并进行分析判断和规划自身行为的能力。
早在2011年,美国就率先了国家先进制造伙伴计划,重点关注和支持智能化技术和智能制造。德国作为全球制造业中最具竞争力的国家之一,也于2013年了工业4.0战略。其他制造业区域如欧盟、日本、韩国也纷纷了与智能制造相关的国家机器人发展战略。可见当前,新一轮工业革命已成为世界各国战略布局的主要方向,发达国家和地区纷纷把智能制造和机器人作为国家战略,抢占智能制造技术和市场的制高点。以机器人、智能制造为代表的“工业4.0”时代已悄然来临。我国经过多年的高速发展之后,已进入经济发展的新时代,目前是在由制造业大国向制造业强国迈进的关键时期。
中国工程院院士卢秉恒就中国制造业的发展提到了支撑智能制造的三大技术:机器人、智能装备、3D打印机,其中机器人技术是助推智能制造的关键之一。与此同时,自2013年起连续三年时间内,我国已提前步入机器人时代,产业急速井喷,目前已然成为世界第一大机器人市场。
然而,我国的机器人产业大而不强。首先,我国的装备制造业中,关键零部件自给率低,如目前80%的集成电路芯片制造装备还严重依赖进口,更别说高性能传感器、先进材料以及高速精密轴承等。
其次,我国装备制造业中先进技术对外依赖度高,精密测量技术、智能控制技术、智能化嵌入式软件、机器视觉都非常缺乏。新型传感器的感知技术、在线分析技术、大功率变频技术等构成智能制造装备或实现制造过程智能化的重要基础技术主要依赖进口。
这些电路芯片、先进传感器、精密测量和控制技术都是机器人产业、智能制造的基础。机器人的材料、关键零部件到整机、装备到系统集成,都需要进行测试,才能检验其是否满足性能的要求。伴随着机器人产业的发展,作为直接关联的传感器、仪器仪表和计量测试行业,成为未来的重点发展方向。
2计量科学是智能制造能力提升的保障
2016年是国家“十三五”规划开局之年,也是“十三五”规划的政策落地年。为推动中国传统制造业转型升级和可持续发展,加快智能制造技术与装备创新发展和产业化,不单政府在积极制定政策助力中国制造协同创新发展,高校、研究院所、企业等机构也自发组织产业协会和联盟,期望通过机器人技术推动制造业实现跨越发展,最终实现我国从“制造大国”向“制造强国”迈进。
在各类国家创新能力的驱动和评价模型中,很少提及计量和质检工作,但是计量质检水平却又被确认为国家竞争力和国家综合国力的最直接的体现。这说明计量和质检工作对促进国家创新能力的系统性作用的研究和认识还十分欠缺。以机器人技术中的传感器为例:对于机器人来说,传感器必不可少,同时,机器人对传感器有非常严格的要求,主要表现为准确度高、可靠性强、稳定性好;电磁干扰、强机械振动、灰尘和油垢等恶劣气候环境和机械环境下抗干扰能力也非常关键;最后就是整机性能和安全、噪声、储能和易于校准。
此外,复杂的几何量测量也是智能制造的核心关键。只有几何量测量仪器结合智能制造中工业机器人,形成智能制造的全方位感知系统,才能促进制造过程中的智能化,为真正形成智能制造打下坚实的基础。然而,我们也要清楚地意识到,目前几何量仪器自动化程度极低,还不能形成网络化,难以在测量现场形成测量数据。
伴随着智能制造的快速发展,计量科学家也在努力研究新的非接触测量技术、在线测量技术、自动测量技术,使其能满足智能制造的高准确度需求。在“2014中国仪器仪表学术产业大会”上,学术界和工业界一致将“智能制造”作为当下的最重要的议题,指出传统仪器仪表行业应借助“智能制造”寻求新的突破。而我国质检和计量部门也在积极寻求和高校、研究院所合作,以期在智能装备制造产业发展中牢牢占据科技领先地位,表1为近年来寻求技术合作的情况。
从表1可以看出,地方政府、高校已经开始围绕战略性新兴产业开始了“政产学研”的合作,充分发挥科研机构、高等院校科研优势,有效提升质检技术机构服务能力,而且积极开展这些合作的省份均是我国机器人产业集群区,或者是经济发达、对外开放程度高、高校云集以及老重工业基地。这些监督、检验和测试中心的成立,对于未来加强我国机器人产品质量监督、相关测量仪器的准确度,提升智能制造产业质量水平有着重要的意义。
3计量科学和智能制造共同助力“中国制造2025”
地方政府在积极推进这项工作的开展,中央政府部门如科技部、发改委也都开始从顶层开始支持我国智能制造、计量科学的发展。2016年科技部会同国家质检监督检验检疫总局等13个部门,制定了国家重点研发计划《国家质量基础的共性技术研究与应用》重点专项实施方案。该方案聚焦产业转型升级、保障和改善民生、提升国际竞争力等国家重大需求。此项重点研发计划的实施,其中涉及了多处先进制造和智能制造方面的重点支持方向,如表2所示。
这里提到的国家质量基础(Nation Quality Infrastructure,NQI),是由计量、标准、合格评定(检验检测和认证认可)共同构成。这个概念是基于联合国工业发展组织和国际标准化组织在总结质量领域100多年实践经验而提出的,被国际公认是提升质量竞争能力的基石,更是保障国民经济有序运行的技术规则、促进科技创新的重要技术平台、提升国际竞争力的重要技术手段。
而对于测量仪器和高端设备来说,提升我国科学仪器设备的自主创新能力和装备水平也是当前的重中之重。国家科技计划管理部际联席会还设计了《重大科学仪器设备开发》专项来进行重点支持,以形成具有自主知识产权、“结实耐用”和功能丰富的重大科学仪器设备产品,并进一步服务科学研究和经济社会发展。
在《重大科学仪器设备开发》专项的申报指南中,提到“传感器”有29处,可见,《重大科学仪器设备开发》和《国家质量基础的共性技术研究与应用》两个重点专项对于未来我国的智能制造、高端计量仪器的研究有着非常大的支持力度。
4结语
摘要:物联网技术是智能家居的核心技术支撑,智能家居是物联网技术在智能家庭中的应用体现。当前网络和智能技术高速发展融合的背景下,智能家居作为具有巨大市场潜力的新兴产业,无论是IT终端制造厂商、互联网运营商、服务商和传统家电制造商均把它视为新的增长爆发点。本文通过对物联网技术在智能家居领域的应用来说明物联网的运用对智能家居系统技术进步、功能扩展、服务、达到满足人们对安全、舒适、方便和绿色环保的需求的作用。
关键词 :物联网技术;智能家居;应用
一、物联网概述
物联网的英文描述为“The Internet ofthings”,即“物——物相连的互联网”[1][2]。物联网的基础核心仍旧是互联网,它在传统互联网人与物互通的基础上,实现物与物互通,是互联网发展的应用和业务层面的拓展。其主要特征是全面感知、可靠传递和智能处理。全面感知是指利用RFID、二维码、传感器等随时随地获取和采集物体信息;可靠传递是指通过无线网络和互联网的融合将物体信息准确传递;智能处理是指利用云计算、数据挖掘及智能识别等人工智能技术对海量数据信息进行分析处理,完成对物体的智能化控制。
物联网的概念在1999 年被提出,是在互联网的基础上,利用射频识别技术、无线数据通信技术等构造出的一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网。2005 年11 月17 日国际电信联盟《ITU 互联网报告2005:物联网》,重新提出了物联网的概念[3],并对其进行了扩展,不仅局限于RFID技术。2009年1月28日,IBM 首次提出“智慧地球”的概念。随后,美国将物联网列为振兴经济的一个重点。此外,欧洲、韩国、日本等国家也把物联网产业作为振兴国家经济的一个核心产业[4]。2009年8月,温总理提出了“感知中国”的概念,自此物联网被列为国家五大新兴战略性产业之一,在中国受到了极大的关注[5]。
物联网是在网络技术、传感技术及通信技术日趋成熟的条件下出现的,它是一种体现物与物之间新型关系,将所有物品通过射频识别、二维码、无线数据通信等智能感知技术与互联网连接起来,的具有智能化识别、控制与管理功能的网络系统,其中可能涉及多种信息传感设备,比如射频识别装置、二维码扫描装置、红外感应装置、各种传感器等。
物联网从产生之初到现在,已经被应用到众多领域,如智能交通、智能消防、工业检测、老人护理、食品溯源和情报搜集等。毫无疑问,物联网也将对智能家居领域产生深远影响。基于物联网的智能家电必将为人们提供未来生活方式的全新解决方案。将物联网技术应用到家用电器中,可以使家电具有智能感知及信息网络功能,能使家庭中的家电设备之间信息交互、家电设备与产品和用户之间也可以进行信息交互,方便人们的日常家居生活,使生活方式更加合理,生活模式更舒适、健康、环保。
关于物联网的概念,目前没有统一的标准。但是综合来看,物联网是一种实现物-物相连的智能网络,它主要依赖于智能感知技术、无线通信技术、遥感技术、智能数据处理技术[5]等,是在互联网的基础上发展起来的。物联网从产生之初到现在已经被应用在越来越多的领域,如物流、交通、产品安全监测、路灯管理、智能电力[6]、医疗[7]等。智能家电与智能家庭的发展,用户新增的需求,使广大厂商和研究人员发现,智能家居也是物联网发展的一个重要领域。[8]IT终端制造厂商、互联网运营商、服务商和传统家电制造商正在进行此方面的研究,也逐渐推出基于物联网技术的产品。物联网技术使得家电在智能化控制的基础上,实现了商品与设备的关联及设备之间的关联,展现出了一种更加智能化的便捷、健康、环保的家居场景。
二、智能家居系统概述
目前,智能家居系统没有一个统一的定义或者概念,百度百科的解释是:“智能家居(英文:smart home, home automation)是以住宅为平台,利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将与家居生活有关的设施集成,构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统。能提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性,并实现环保节能的居住环境。”
2012年4月5日中国室内装饰协会智能化委员会《智能家居系统产品分类指导手册》把智能家居系统产品共分为二十个分类包含了:控制主机(集中控制器)、智能照明系统、电器控制系统、家庭背景音乐、家庭影院系统、对讲系统、视频监控、防盗报警、电锁门禁、智能遮阳(电动窗帘)、暖通空调系统、太阳能与节能设备、自动抄表、智能家居软件、家居布线系统、家庭网络、厨卫电视系统、运动与健康监测、花草自动浇灌、宠物照看与动物管制。
由此可知,智能家居是一个系统的概念,融合了网络信息技术(有线、无线)、智能家电技术、自动控制技术等技术,将家庭平台上与信息相关的信息设备、智能家电和家庭安保装置,通过综合布线技术连接到一个家庭智能化系统上进行集中的或异地的监视、控制和家庭事务性管理,并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调。这些功能都是通过智能家居系统中的家庭网络控制来实现的,通过家庭总线系统提供各种服务功能、并和住宅以外的外部世界相通连。智能家居系统通过网络化的综合管理家中设备,来创造一个优质、高效、舒适、安全、便利、节能、健康、环保的居住生活环境空间。[9]
笔者认为智能家居强调的是整体的环境,包括健康环境、人机互动的环境、安全的环境、经济的环境,以用户体验为核心的整体环境的创造。
健康的环境包含舒适的温度、优质的空气、适宜的水温等;人机互动的环境主要指智能化的体验、便捷的人机互动的界面和高集成度的人工智能应用;安全的环境包括家庭安防监控和网络环境自身的安全;经济的环境主要体现在系统本身的经济合理(如系统价格)及家庭应用的经济合理(如节水、节电、扩展方便)。
三、物联网技术在智能家居领域的应用
物联网技术主要包含三个层面,即感知层面、网络层面和应用层面。物联网常见的感知技术包括RFID 技术、二维码技术、传感器技术、摄像头、gps 等;进行网络传输的技术主要包括3G、Wi-Fi、蓝牙、接入网等;计算技术主要是指进行海量数据处理的技术包括数据挖掘和数据推送。网络层面包含电信运营(移动、有线、卫星通信网络等)、物联网运营(信息中心、管理中心等)、平台、软件、系统设备、系统集成及终端设备。应用层面包含环境监测、智能交通、智能建筑、智能家居、远程医疗、城市管理、公共安全、工业监控、绿色农业、资源管理等。
物联网技术在智能家居的应用包含了家居环境控制、家庭安防、智能家电等多个领域,一个完全的智能家居系统按照前文所述包含了20个子系统。在物联网技术支撑下,用户可以将家用电器之间组成一个物物相连的网络,然后在互联网的基础上,对家庭中的设备、产品进行监控;在家电或者产品发生故障时能够通过网络自动进行短信、电话等智能报警;家用电器能够智能地记录用户的生活习惯和生活方式,利用数据挖掘、情境感知等技术为用户进行合理的信息推送,实现人与家电、环境、产品的自然交互。
物联网技术贯穿智能家居从终端设备的研发、系统集成及运行到用户使用的全过程。从技术角度来看,物联网智能家居技术的核心技术是通讯或控制协议,涉及硬件接口和软件协议两部分,可以简单的划分为无线与有线技术。
有线技术包含了RS485、IEEE802.3(Ethernet)、EIB/KNX、LonWorks、X- 10、PLC-BUS、CresNet,AXLink 等。其中X-10,PLC-BUS 是专门针对智能家居行业制定的通讯技术。X-10电力线载波技术在上世纪70年代产生,在我国2000年前后引入并开始推广,该技术可以在电力线上通讯,免于智能家居系统部署的时候另外布线。该技术对电网运行环境依赖性较高,由于设备成本、技术稳定性及信息安全等问题市场局面一直难于打开。PLC-BUS 提高了一定的通讯稳定性,但是难以保证持续稳定的质量,对电网环境的依赖性仍旧很强,使用成本和信息安全的问题无法根本性解决。尽管电力线载波技术已经有40多年的技术积淀,但是由于成本和技术瓶颈,智能家居产品在有线技术开发方面不断地进行新的尝试,各种技术的优缺点暂时不能满足客户的需求,也许这也是今天多种有线技术并存的原因。
无线技术包含了RFID 智能识别技术、蓝牙(Bluetooth)、WiFi、Zigbee、ZWave、Enocean等。RFID是一种通过无线电波进行数据传输的非接触式的自动识别计技术,它通过无线电信号进行数据读写并识别特定目标,具有无接触、识别速度快、自动化程度高、抗干扰、识别多个物体等优点。RFID 是20 世纪90 年代兴起的,发展至今被认为是自动识别领域中应用最广泛的、识别效果最好、最重要的一项技术。[8] WiFi作为低成本、最易与互联网连接的智能家居技术解决方案被广为应用。ZigBee ZigBee 技术的特点包括:低功耗、成本低、低速率、时延短、高容量、工作可靠、高安全等。ZigBee的设计可用于支持特定应用软件的开发和部署。应用规范和ZigBee 的堆栈相连,让制造商更快、更容易地推出特别针对某些应用的无线产品。可用的应用规范包括家庭自动化、智能能源、通信、医疗、远程控制(RF4CE,或称消费电子射频)、建筑自动化和零售服务。Z-Wave主要针对家庭和小型商用建筑的监控和控制,广泛适用于照明控制、安全和气候控制。其它应用包括烟雾探测器、门锁、安全传感器、家电和远程控制。[10]
物联网智能家居系统从技术和应用的角度来说稳定性、可拓展性(灵活性)、安全性及经济性都是重要衡量指标。目前为止,无论是有线技术还是无线技术都没有一个得到广泛认可的技术标准。有线技术基于专用通讯线缆,某种程度上来说其稳定性较好,但是可拓展性较差(系统扩展、改良需要重新布线)、成本高也是其难以跨越的门槛。与之相比无线技术的高速发展在可拓展性(灵活性)及经济性方面都具有优势。稳定性和安全性方面两者各有千秋,都在不断发展完善。
四、国内智能家居的现状和问题
智能家居在中国经历了近6 年的起步阶段,发展速度缓慢,主要是因为没有投入大量的资金,开发技术短期内也不成熟。[9]目前整个智能家居行业发展主要的成果还是反映在智能化的摄像头、电视、电冰箱、传感器、手机、空调、医疗设备、穿戴设备等一系列终端产品,及一些分散的智能家庭控制子系统的研究上,比如,三表抄送系统、门禁系统、可视对讲系统、灯光控制系统、窗帘控制系统等。以“智能家居”系统作为产品目前仍没有在市场上大规模出现,基本停留在概念阶段。
随着物联网技术的日趋成熟,不断融入智能家居,其内容发展越来越丰富,想象空间越来越大。但由于早期开发技术的不成熟,智能家居发展至今仍没有普及,在技术、需求、经济适用性等方面仍有诸多的问题有待解决。
1.技术层面
如上文所述,由于稳定性、经济性、安全性、可拓展性等原因,当前无论有线技术还是无线技术都没有一个得到广泛认可的技术标准,处于百家争鸣的阶段。由于没有开放的协议、统一的接口和数据库,使得技术协调和系统整合比较困难。各设备之间、子系统之间难以实现互联、互通和互操作,使得各个子系统之间形成“信息孤岛”,且兼容性和可拓展性较差,难以实现真正智能化,也给系统集成商、服务运营商和客户使用带来困扰。
笔者认为,当前网络和智能技术高速发展融合背景下,智能家居作为具有巨大市场潜力的新兴产业,互联网相关企业无论IT终端制造厂商、互联网运营商,还是服务商和传统家电制造商均把它视为新的增长爆发点。在巨大的市场利益驱动下,各种技术创新、改良都向着好的方向发展。但相关标准的建立、接口的统一,需要一个适应淘汰的过程。它无法由哪个组织或部门单独完成,需要在市场竞合过程中由相关企业、科研院所、相关协会等组织在用户的认可下共同努力实现。
2.需求和经济适用层面
目前,智能家居产品在满足用户需求和经济适用方面存在的主要问题是,产品较为单一(受技术等原因限制)且价格高昂。笔者认为任何产品成功最核心的原因,是建立在满足客户需求的基础之上。对于智能家居而言,客户的需求具有多样性、时效性、经济合理性等特点。如前文所述,智能家居强调的是整体的环境,包括健康环境、人机互动的环境、安全的环境、经济的环境,以用户体验为核心的整体环境的创造。要满足上述需求,智能家居产品在技术满足的前提下,要能够做到解决方案多样化、系统扩展便利化、用户体验简单化、产品成本最低化。解决方案多样化与系统扩展便利化是指,系统方案灵活多样,既可以提供整体解决方案,也可以分部、分步提供。从客户角度来说,最好能够与不同品牌的系统解决方案兼容。客户经过初步体验后能有更大的选择空间,同时在增加新系统或改良现有系统时不会给客户造成过多不便。用户体验简单化是指产品的控制界面或人机交互界面应想用户所想,尽可能的“傻瓜”与智能,尽最大可能的从用户角度出发。产品成本最低化是指在保证质量和功能完整性的前提下,尽可能降低生产、开发成本,在合理的利润空间下投放市场。否则完美但溢价过高的产品是很难得到用户认同的。
五、结论
本文通过对物联网技术在智能家居领域应用的简要分析认为,智能家居强调的是整体的环境,包括健康环境、人机互动的环境、安全的环境、经济的环境,以用户体验为核心的整体环境的创造。基于物联网技术的智能家居需要从技术层面、满足用户需求和经济适用改善提高着手。技术层面的提高目前主要需要完成标准的建立和接口的统一,在市场竞合的过程中由相关企业、科研院所、相关协会等组织在用户的认可下共同努力实现。需求和经济适用层面,需要企业在以用户体验为核心的基础上不断努力提高。使物联网的运用在智能家居系统技术进步、功能扩展、服务方面,最终达到满足人们对安全、舒适、方便和绿色环保的需求。
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在数控机床中,智能集成数控关键技术的运用能够有效地提升零部件生产的效率和质量,提升零部件生产工艺的水准。随着计算机技术的不断进步,传统的数控机床技术已经难以适应生产的需要,智能集成计算机数控关键技术成为发展的趋势,并逐步运用在实际的数控机床的零部件加工和生产中。
1 新型数控关键技术中的智能要素
在新型数控系统中,现有的数控关键技术突破了传统的数控技术的弊端和不足之处,增加了很多智能化的要素,进一步提升了数控机床的生产效率,优化了数控机床的生产工艺。例如特征技术,图形用户接口以及高级的语言概念和数据库结构都应该包含于此。
1.1 任务规划的智能化
任务智能化是指数控机床将接受的任务,变为数控机床随环境的变化而不断调整的目标任务。这样一来在数控机床加工零部件时,可以根据自身的相关性能而随时做出改变,以有效地提升零部件的生产工艺,减少不合格率,综合提升其生产性能。
1.2 自适应的人机界面
在数控机床中,利用智能集成化的数控关键技术能够极大地提升其自动性和自主性,从而优化其管理模式及生产模式,提升数控机床的运作效率,提升数控机床的运作水平,不断提升其运作能力。
特别是在智能化的主导因素下,利用数控关键技术能够提升机床作业的人机互动性,便于数控机床可以自动化识别不同的人员,根据不同人员的使用习惯及方法来进行一定的自我适应,提升数控机床运作的整体实力和水平。
1.3 加工环节的智能控制
提升了数控机床的智能化运转,最明显的体现在于,在数控机床的运转过程中,利用智能化的因素能够有效地提升数控机床加工环节中的质量和效率。在数控机床中,加工环节是非常关键的,也是非常核心的区域,提升加工环节的质量,能够有效地提升数控机床的运转效率,提升加工环节的质量,能够实现最大程度的再生产能力。
在加工环节中,智能化数控关键技术,能够使得数控机床的加工自动化和智能化。数控机床可以自主地识别程序交代的任务,然后根据目标进行深加工,在保障加工质量的前提下,智能化数控关键技术还植入了一定的自检程序,及时检测出数控机床生产中的不符合质量或不达标准的零部件。
此外,在数控机床的加工环节,智能化数控关键技术还可以对所生产的零部件进行一定的检测与分析,以此来获取这些零部件中存在的影响质量的因素,及时采用关键的措施来纠正这些不良因素。
1.4 故障自动诊断功能
提升数控机床的故障检测能力,能够不断优化数控机床的故障检测水平,以此来提升数控机床的运作效率和运作质量。当数控机床在运转的过程中,智能集成化数控关键技术能够及时找出故障的原因,及时分析出故障发生的具置,根据数控机床中的故障及相关特征来查明其主要诱发原因,并根据不同的原因采取针对性的措施,以此来提升数控机床的整体运作能力。
在数控机床中,通过智能集成化系统自动检测出来的故障,数控关键技术会根据故障的特点和原因,自动或指导排除故障。
2 智能集成数控特点与关键技术
在数控机床中,智能集成数控关键技术能够极大地提升数控机床的运作能力,能够极大地提升数控机床的生产效率,确保数控机床的生产质量,保障数控机床的整体运作水平,从而提升数控机床生产零部件的质量,减少零部件的不合格率。在数控机床中,智能集成数控关键技术无论是在技术标准还是在集成智能等方面都采用了新的方法,其技术标准越来越高,智能集成水平也在不断提升中,与传统方法相比,智能集成数控关键技术消除了传统方法的后置处理器。
2.1智能识别产品的特征并进行生产
在数控机床的生产过程中,根据零部件的特征来进行自动化的生产与制造。一般而言,在数控机床中,零部件的生产模型是固定的,是通过技术考核,是符合质量标准的。智能集成数控关键技术能够使得零部件在生产作业的过程中,自动化地根据模型的特点和特征来进行零部件的生产,自动剔除零部件材料中不符合形状和特点的多余材料,从而提升数控机床的生产效率,从而不断改良数控机床的生产工艺。
在数控机床中,智能识别零部件的生产工艺后,为了提升零部件的批量生产能力,还需要对零部件的设计模型或者零部件的初始模型通过相关的技术标准,通过智能识别零部件的一些特征,如孔洞、卡槽等来生成符合STEP的标准文件,以此来作为初始文件进行批量的零部件生产,以此来综合性地提升生产效率。此外,这种标准化的文件也是数控机床后续加工工艺的初始点和设计参考标准。
此外,在数控机床中,智能集成数控关键技术能够极大地优化生产工艺,不断提升生产标准的科学性,智能识别数控机床零部件的特征,特别是一些精细的特征,在复制信息的基础上,对零部件的相关特征进行复制和临摹,并依据智能集成所遵循的标准来形成一定的标准文件,作为后续工艺流程设计的基础。
2.2 CAD和CAM的智能集成接口
优化CAD和CAM的集成接口,提升接口的效率和质量,从而依据一定的标准来优化接口的质量,确保数控机床的智能化集成。在数控机床中,通过对加工零部件的信息复制,从而生成了一定标准的加工零部件标准文件。这个标准文件的形成可以在很大程度上优化了两个接口的连接质量,通过连接来实现智能化集成计算机的智能化集成水平。
在数控机床的智能化集成中,加工环节是核心部位,加工环节是关键程序,通过对加工环节零部件的科学生产,特别是对待加工零部件的精准复制相关信息,来制定科学标准的零部件生产文件,这些生产文件是数控机床生产的前提,也是数控机床生产加工的依据。通过这种标准文件可以在很大程度上优化CAD/CAM接口的质量,从而将二者有效的连接在一起。在数控机床中,两者连接的质量直接影响着数控机床数控关键技术的集成质量。
2.3 新的解释器的集成
在数控机床中,智能集成数控关键技术的运用很难在第一时间,全面覆盖到数控机床的整体系统中。因此,在这个中间往往需要一定的过渡环节,从而优化新老标准之间的连接,提升智能集成的数控关键技术水准。
因此在其解释器的集成过程中,必须要兼顾新旧不同的标准文件,既要对STEP AP238文件进行科学的解释,并依据解释结果构建一定的模型,同时也应该对传统的标准文件进行科学的解释。这种兼顾性的集成方法,在一定程度上优化了数控关键技术的智能集成水平,使智能集成达到了一定的水准,避免出现不符合质量标准或者不符合相关工艺的问题。
还能够扩展智能集成的方法,提升智能集成的整体效率。这种兼具新旧不同标准的智能集成方法除了对新的标准文件进行一定的解释外,还可以依据解释而对新的标准文件进行一定的修改,从而确保标准文件符合智能集成的需要。
此外,由于这种标准文件的信息量非常大,不仅具有一定的基础信息,同时还具备其他的零部件的相关信息。正因为标准文件的信息量较大,要求数控关键技术的智能集成必须具备一定的开放性和高标准性。
2.4 全过程闭环控制系统
在数控机床中,智能化数控关键技术在实际的作业过程中,它的整体系统必须是完整的,必须是紧密连接的,只有这样才能综合性地发挥智能集成的整体作用。在数控机床中,智能集成数控关键技术的运用,其作用力最大程度的发挥必须依据一定的闭环系统,通过闭环结构来实现不同功能的无缝对接,通过完整的系统结构来实现智能集成的整体功用。
3 结语
在数控机床中,智能集成的数控关键技术的运用能够极大地提升数控机床的生产工艺,能够有效地提升数控机床的生产效率,确保数控机床的生产质量。数控关键技术的主要智能因素包括明确任务,对任务进行科学细分,还包括可以根据不同使用者的特征进行不同的接口设计,同时还包括故障诊断与分析等。
在数控机床中,智能化数控关键技术主要体现在智能识别产品特征,复制零部件的信息,产生标准文件,作为数控机床生产的主要标准,同时还包括不同接口的智能集成及过渡环节的解释器集成等。
数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品,即所谓的数字化装备,其技术范围覆盖很多领域:(1)机械制造技术;(2)信息处理、加工、传输技术;(3)自动控制技术;(4)伺服驱动技术;(5)传感器技术;(6)软件技术等。
1 数控技术的发展趋势
1.1 高速、高精加工技术及装备的新趋势
效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率,提高产品的质量和档次,缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一,国际生产工程学会(CIRP)将其确定为21世纪的中心研究方向之一。
在轿车工业领域,年产30万辆的生产节拍是40秒/辆,而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一;在航空和宇航工业领域,其加工的零部件多为薄壁和薄筋,刚度很差,材料为铝或铝合金,只有在高切削速度和切削力很小的情况下,才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料"掏空"的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装,使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。
在加工精度方面,近10年来,普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm,精密级加工中心则从3~5μm,提高到1~1.5μm,并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01μm)。
1.2 5轴联动加工和复合加工机床快速发展
采用5轴联动对三维曲面零件的加工,可用刀具最佳几何形状进行切削,不仅光洁度高,而且效率也大幅度提高。一般认为,1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床,特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时,5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因,其价格要比3轴联动数控机床高出数倍,加之编程技术难度较大,制约了5轴联动机床的发展。
当前由于电主轴的出现,使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化,其制造难度和成本大幅度降低,数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床(含5面加工机床)的发展。
1.3 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势
21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统,智能化的内容包括在数控系统中的各个方面:为追求加工效率和加工质量方面的智能化,如加工过程的自适应控制,工艺参数自动生成;为提高驱动性能及使用连接方便的智能化,如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等;简化编程、简化操作方面的智能化,如智能化的自动编程、智能化的人机界面等;还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。
1.4 重视新技术标准、规范的建立
数控标准是制造业信息化发展的一种趋势。数控技术诞生后的50年间的信息交换都是基于ISO6983标准,即采用G,M代码描述如何(how)加工,其本质特征是面向加工过程,显然,他已越来越不能满足现代数控技术高速发展的需要。为此,国际上正在研究和制定一种新的CNC系统标准ISO14649(STEP-NC),其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制,能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型,从而实现整个制造过程,乃至各个工业领域产品信息的标准化。
2 发展策略
从我国基本国情的角度出发,以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向,以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标,用系统的方法,选择能够主导21世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容,实现制造装备业的跨跃式发展。
强调市场需求为导向,即以数控终端产品为主,以整机(如量大面广的数控车床、铣床、高速高精高性能数控机床、典型数字化机械、重点行业关键设备等)带动数控产业的发展。重点解决数控系统和相关功能部件(数字化伺服系统与电机、高速电主轴系统和新型装备的附件等)的可靠性和生产规模问题。
在高精尖装备研发方面,要强调产、学、研以及最终用户的紧密结合,以"做得出、用得上、卖得掉"为目标,按国家意志实施攻关,以解决国家之急需。
陈山枝表示,新一代信息技术产业是《中国制造2025》十大重点领域之一,也是新一代信息技术与制造业结合,并支撑整个产业变革和模式创新的重点。在该领域,信息通信设备产业是战略性、基础性、颠覆性,同时也是我国工业率先能够实现由大变强的一个重点领域。
挑战与机遇形成良性互动
目前,虽然我国的信息通信技术已经取得了飞速的发展,但是与欧美的发达国家相比还存在一定差距。这在一方面说明我国的信息通信技术对国民经济的支持和支撑仍处于相对初级的阶段,另一方面也说明我国信息通信技术仍然具有巨大的发展空间。
在挑战与机遇并存的形势下,信息通信技术作为新兴产业展现出了强劲的发展动力。从发展增速来看,信息通信技术所引领的产业经济增速明显高于GDP的增长速度,2014年已达到GDP增速的两倍。另外,随着包括移动电话用户数、移动宽带用户数以及4G用户数在内的国内移动用户数量的与日俱增,用户素质的增长率也在同步加强。现在,我国的移动用户数量已经达到了全球用户的40%,如此庞大的用户数使我国形成了一个巨大的信息通信市场。
同时,陈山枝提到,随着我国移动用户和流量的增长,信息通信设备和技术已经成为支撑我们制造业发展的新机遇。在新机遇下,我们要将信息通信技术融入到生产的各个环节当中,从而实现供应制造的智能化,进而实现未来高效的协同制造,为最终实现新一代信息技术与制造业深度融合以及推进智能制造的战略目标作出贡献。
不过,尽管我国信息通信技术的发展前景广阔,但是面对日趋白热化的全球竞争,我国在核心芯片、关键元器件,特别是像视频和模拟器件等方面还是与欧美、日、韩等发达国家存在一定差距。同时,我国在前沿技术发展的引领能力仍然相对薄弱,关键技术与国外还有明显差距,这都是未来我国信息通信产业面临的挑战。信息通信技术前景可期
陈山枝表示,信息通信技术发展的总体目标还是朝着移动互联网、物联网、智能制造以及信息化和工业化高度融合的方向发展。2020年的目标是信息通信设备产业技术和产业能力能够进入到世界强国行列,并形成更加完整的产业体系和创新体系。到2025年,信息通信设备产业体系更加完善,创新能力和整体的实力大为增强,产业综合实力位列世界强国前列。
信息通信技术产业的发展主要包括三个关键领域,分别是:无线移动通信产业、网络设备产业和计算机与服务器产业。随着移动宽带用户以及移动终端用户量的持续增长,估计到2025年全球会达到60亿的节点,那时个人拥有的终端设备数量同样会呈现爆发式增长,这说明无线移动通信产业在未来的发展空间和前景都十分广阔。
“伴随着4G的广泛应用以及未来5G技术的应用和发展,无线移动通信产业在未来的发展将成为我国国际标准产业的主导产业。从目前国内市场的发展形势来看,2020年智能设备、移动终端的市场份额将达到75%,终端芯片大概是35%。在全球市场上,到2025年我国的移动设备会达到45%的市场份额,终端芯片会达到20%。 这样不仅会使得我国获得领先的技术标准,也会使我国无线移动通信产业链的各个环节在未来国际通信市场上取得巨大的进步。”陈山枝如此说道。
另外,新一代网络设备产业在未来也会得到持续平稳增长。我国的战略目标是到2020年,国产通信设备在国际市场的份额能够实现全球领先,在国际市场占有率达到50%。国产路由器和交换机在国际市场上的份额能占到20%。
未来高性能的计算规模成长以及全球服务器市场会保持高增速。我国的战略目标是到2020年,国产高性能计算机和服务器的国际市场占有率能达到30%,在国内的市场占有率超过60%。
那么2025年的目标就是国产高性能的计算机与服务器的国际市场占有率达到40%,国内市场占有率超过80%,特别是国产高端的服务器国内市场占有率超过50%。
陈山枝表示,总体来说通信设备技术产业支撑“中国制造2025”是从这几个方面来看,一个就是基础芯片元器件加上一些信息通信的关键技术。另外,万物互联的5G网络加上安全可控的高灵活的核心网络。同时包括云计算、云存储以及大数据和信息处理技术。
应用示范 产业协同
在移动通信方面提出5G移动通信技术创新应用工程,主要目标是实现我国5G的无线移动通信技术标准产业服务和应用的全球领先,特别是是实现资管公网、专网和国防等领域的应用;第二个应用示范工程是建立新一代网络创新与应用示范;第三个应用示范工程是关于安全可控,全国产的材料以及软硬件协同创新工程。未来我国还会建立一个可控可信以及网络规模不小于四千多个的差异化服务质量,以保证虚拟网络运营服务监控的示范工程。
在战略支撑保障建议上面,陈山枝提到,应该运用好我国的法律、环境、海关等综合措施,来强化知识产权的保护和应用,从而推动我国知识产权的国际应用。
近日,围绕“中国制造2025”计划和工业4.0如何落地等话题,来自国家网信办、工信部及产学研层面的有关负责人、专家们在北京参加了工业4.0研讨会。参加会议的专家们一致认为,工业4.0由新一轮的工业信息化浪潮引发,已经与当前的“互联网+”热潮结合,形成一股遍及工业制造业和ICT行业的创新热潮。在“中国制造2025”计划之机,CPS(赛博物理系统)被认为是事关中国制造的关键,以工业软件为主的信息系统将成为中国制造的决胜点。针对新的需求,工业软件企业也需要把握“中国制造2025”带来的机遇,不断创新和发展,从依赖引进国外产品逐步走出国门。
CPS作为核心,仍不能忽略人的因素
无论是德国工业4.0,还是美国工业互联网,其主要特点都是通过工业化和信息化融合的方式来实现制造业的再升级,特别是二者都不约而同把CPS系统作为融合的核心。新一代信息技术和制造业结合,给制造业带来了巨大的机遇,目前中国制造业还处于2.0、3.0向4.0升级的过程中,充分利用我国在信息技术方面的优势和特点,会缩短我们的追赶时间。换句话来说,中国制造2025计划要实现自己的目标,必须要通过大力发展与CPS相关的技术和系统来完成。由于我国国情和欧美不一样,专家们认为,仍需要结合中国工业发展水平等特色不断创新,找到属于中国特色的制造业强国之路。
在这里,首先要对由欧美倡导的CPS系统有一个正确的认识。在本刊之前采访中航工业信息技术中心首席顾问宁振波时,他表示中国制造业企业要充分重视CPS的作用。CPS并不是之前媒体报道所指的信息物理系统,而是应该翻译为赛博物理系统。国内知名制造业信息化专家杨海成、制造业创新专家赵敏、兰光创新总经理朱铎先、清华紫光软件(元工国际)总经理丁德宇等也基本上对此持同一观点,这也是来自产、学、研的专家们就如何在国内落地工业4.0首次达成的一致意见。
实际上,CPS核心思想是虚实映射,虚拟控制实体,类比一个人就是思想控制行为,用软件来控制技术发展路线,让人的思维来主导行动,从CYBER控制物理系统,只有那样才能实现智能制造。
作为工业4.0的核心,CPS系统的作用毋庸置疑。借鉴国际经验,如何探索适合中国的CPS系统和智能工厂,来自国内一线工业软件企业的观点颇具代表性。兰光创新总经理朱铎先对中德美三国的工业发展计划进行了比较,他认为三者之间的共同点是智能工厂,核心都是CPS,包括:数据采集、基于大数据的决策分析、可视化展现、生产过程的管理和控制。在进一步对中国和德国的企业发展现状进行对比之后,他指出,中国发展制造业强国之路,不能完全照搬国外的经验,而是要继续挖掘中国企业在人力资源方面的优势,扬长补短,并制定出相应的计划。
朱铎先进一步表示,相对国外的C+P(信息技术加物理系统)的二元战略,中国制造企业更宜采用具有中国特色的CPPS人机网三元战略,CPPS是Cyber-Person-Physical System的缩写,Person指的是劳动者及其技能、素养、精神、组织、管理等。 CPPS体现了以人为本,人与赛博、物理虚实两世界的融合、迭展,构建以赛博智能为目的的人机网三元战略。
和美国、德国相比,目前中国在智能工厂方面并不具备绝对优势,这方面需要不断创新实现跨越发展。兰光创新在国内首创的“6维智能理论”已经广受业内关注,被认为对制造企业进行智能工厂建设,乃至对行业标准的制订都具有非常重要的指导意义。据记者采访得知,“6维智能理论”是指:智能计划排产(从计划源头上集成ERP,进行APS高级排产)、智能生产协同(从生产准备过程上,实现物料、刀具、工装、工艺的并行协同准备)、智能的设备互联互通(是CPS信息物理系统的典型体现,实现数字化生产设备的分布式网络化通讯、程序集中管理、设备状态的实时监控等)、智能资源管理(包括对物料、设备、刀具、量具、夹具等生产资源进行精益化管理、库存智能预警等)、智能质量过程管控(对影响产品质量的生产工艺参数进行实时采集、控制,确保产品质量)、以及智能决策支持(基于大数据分析的决策支持,形成管理的闭环),以实现数字化、网络化、智能化的高效生产模式。
中欧工业软件发展水平差距大
德国为什么能率先提出工业4.0计划?这一点在今天很多业内人士看来已经非常明白,那就是源自19世纪的工业文明100多年的历史沉淀造就了今天的强大工业基础。而美国的工业互联网的概念虽然是由GE等制造业巨头提出,但是真正依赖的信息技术则主要来自于像微软、Oracle、思科这样的IT巨头。
今天的欧洲企业基本上主导了全球工业软件的市场,像SAP、达索、西门子、ABB等企业都是相关领域的软件巨头。达索的飞机设计软件系统目前已经被90%以上的航空企业采用。在不久前,中航工业与达索系统达成战略合作,达索系统希望在中国航空航天领域提供自己业已成熟的解决方案,也算是与空客、波音的合作模式向国内的一种移植。达索系统将助力中航工业打造一个融合软件技术、行业实践的整体信息化平台,帮助中航工业提升自身的软实力。
而作为德国知名企业,西门子不仅是一家横跨多种行业的全球500强企业,也是德国工业4.0战略的重要参与者。西门子在多项工业技术标准方面拥有专利,在转向工业4.0之后则全面向工业软件布局。2014年10月,西门子宣布并购总部位于美国的MES领先厂商CAMSTAR公司,通过并购等手段进一步完善全套工业4.0解决方案。据记者了解,德国的工业软件企业不仅有SAP、西门子工业软件这样的龙头企业,还有不少像Abas、FAUSER这样的中型软件企业,非常专业与专注。
一直以来,中国制造业软件在发展规模、专业化程度和技术水平等方面和国外特别是欧洲国家存在较大差距,所在行业企业处于散、小、少、低的状态。特别是在工业控制软件方面,目前还主要依赖国外进口产品。一方面这些产品价格不菲,另一方面在工控系统等关键领域信息安全受制于人,毕竟不是长远之计。
通过引进、模仿开发是国内工业软件企业发展的通常路径,但是要真正形成自己的规模和影响,仍需要不断创新。朱铎先在接受记者采访时表示,由于上述原因,我国工业软件企业一直做不大,做不强,但在创新方面也存在相对优势。
兰光是世界三大著名品牌――丹麦CIMCO公司和德国FAUSER 公司、德国KISTERS公司的中国独家总,也是工业4.0积极的探索者与实践者。目前公司在军工、机械制造等重点领域用户规模已经达到了500多家。迄今为止公司在研发上已经投入了数千万元。
另外一家国内知名的工业软件企业元工国际,也是国内新三板企业。据丁德宇介绍,目前公司在重工制造等领域专注多年,拥有的客户包括东风汽车、徐工等企业。据介绍,在国内工业4.0兴起之时,元工国际较早就在产品中创新集成了CPS模块,通过数据采集、分析、决策,帮助客户们完成了数字化、智能化的生产和管理。
尽管有了这些优秀企业,但是朱铎先认为,目前国内工业软件企业在整体实力上还不够。“国内很多企业最初是从起家,进而可以为企业提供解决方案,为企业的工控自动化、数字化提供诊断意见,但是最终一流的工控软件企业主要还是通过做标准来占领市场,就像达索系统目前在全球已经形成事实上的标准,国内企业和他们还有很大的差距,这些差距短期内难以改变。唯一的办法就是,通过不断努力创新来缩短这种差距。”
工业软件如何自强?
中国制造业的强大之路如今看起来已经是如箭在弦上,但是核心的工业软件和信息技术仍掌握在国外企业的手中,这些是中国制造的症结所在。
在丁德宇和记者的交谈中,他提到一个真实的故事。一家南方某地的制造业企业,规模不大,但是对新技术非常感兴趣。2015年国内工业4.0、工业互联网这些概念火热起来的时候,这家企业负责人认为有了新机会,于是花费数十万元购买了两套国外工业机器人,结果这两套设备买回来之后只能放置在车间内进行简单的打孔操作,其他的如换料、排产等工作都需要人工来完成,根本达不到智能化的目的。
上述故事告诉我们,简单更新设备和生产线绝不是我国制造业的出路,而更多的是要通过互联网和软件等信息技术的创新,才能真正实现中国制造业由大变强。
今天中国的制造业面临很好的机遇,特别是总理在今年两会的政府工作报告中把“互联网+”作为战略思路提出来之后,整个制造业在互联网的影响和渗透之下,呈现了良好的发展势头。海尔的智能工厂、红领和尚品宅配的个性化定制生产模式,都是深受互联网思维影响而出现的佼佼者。尚品宅配的模式受到了阿里巴巴首席战略官曾鸣的肯定,他认为这是中国制造业C2B模式的样本,该企业也被原广东省委书记、现国务院副总理称为“传统产业转型升级的典范”,可见其影响一斑。
在工业4.0和工业互联网的战略规划中,都提到了三大整合计划,分别将物料、数据和生态链的关系进行统一管理和分配。这些整合计划都是通过物联网、互联网、大数据等技术来完成的。可以看出以工业软件为代表的信息技术在制造业转型升级中的作用也越来越重要。
在“中国制造2025”计划出台之后,工信部信息化和软件服务业司副司长陈英表示,“中国制造2025”、“互联网+”为工业软件发展提供了历史性机遇,该司将从技术攻关、标准制定、产业联盟、培育生态、企业对接等方面力促工业软件跨越式发展,并将其打造为“中国制造2025”、“互联网+”的重要切入点。