發(fā)布時(shí)間：2023-09-24 15:54:32
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的智能制造技術(shù)的概念樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
機(jī)械自動(dòng)化是新時(shí)期全新生產(chǎn)力的代表性技術(shù)之一,主要指企業(yè)利用相關(guān)的自動(dòng)化技術(shù),使企業(yè)處于不間斷生產(chǎn)的營(yíng)運(yùn)中。隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展,機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)得到迅速地發(fā)展,在各行各業(yè)發(fā)揮著重要的作用,因此受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注[1]。在機(jī)械制造企業(yè)中,運(yùn)用機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)不僅可以提高企業(yè)的工作效率,而且可以提高企業(yè)各項(xiàng)工作的精準(zhǔn)度,提高機(jī)械制造業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量,因此,在機(jī)械制造企業(yè)中,機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)得到廣泛地應(yīng)用。近幾年來,我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)雖然得到迅速地發(fā)展,但與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)水平還比較低,如何加快機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)展,提升其內(nèi)在的空間,是機(jī)械制造企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。
2.機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用
2.1柔性的自動(dòng)化
競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的市場(chǎng)要求各大制造企業(yè)的應(yīng)變能力要強(qiáng),必須要能根據(jù)市場(chǎng)的需求進(jìn)行及時(shí)調(diào)整自身產(chǎn)品的種類。市場(chǎng)所產(chǎn)生的每一個(gè)變化都有可能是一種新的商機(jī),因此筆者認(rèn)為現(xiàn)階段的柔性自動(dòng)化,敏捷制造是其今后的發(fā)展趨勢(shì)。其的主線就是生產(chǎn)高度柔性化產(chǎn)品。MFS的應(yīng)用研究結(jié)果顯示,MFS是一種中批量的多品種的生產(chǎn)模式,其在提高企業(yè)生產(chǎn)率、確保交貨期、提高信息完整可靠以及產(chǎn)品質(zhì)量等方面均有較好的經(jīng)濟(jì)效益[2]。隨著實(shí)踐的不斷深入,以往無人化的全自動(dòng)化的概念逐漸被更新,在自動(dòng)化的系統(tǒng)之中,人的作用受到越來越多的關(guān)注,機(jī)械自動(dòng)化日益向小型化以及多樣化的方向轉(zhuǎn)移,因人的作用日益增強(qiáng),所以對(duì)人的素質(zhì)以及技能方面的要求也在不斷提高,企業(yè)在發(fā)展機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的過程中,同時(shí)要重視培養(yǎng)員工的機(jī)械自動(dòng)化知識(shí)。
2.2集成化
計(jì)算機(jī)的集成制造是由若干個(gè)緊密聯(lián)系的分系統(tǒng)來組成,可分為制造自動(dòng)化的分系統(tǒng):包括加工中心、計(jì)算機(jī)數(shù)控、自動(dòng)裝配等;工程技術(shù)信息的分系統(tǒng):計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)工藝的輔助設(shè)計(jì)、數(shù)控程序的編制等;質(zhì)量信息的分系統(tǒng):包括計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)控、三坐標(biāo)的測(cè)量機(jī)等;管理信息的分系統(tǒng):包括物料、經(jīng)營(yíng)、財(cái)務(wù)、人事管理等方面的管理。
伴隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展,商品制造技術(shù)不再是簡(jiǎn)單的對(duì)商品進(jìn)行設(shè)計(jì)以及制造,它已經(jīng)從最原始的商品概念設(shè)計(jì)發(fā)展為一系列商品的集成活動(dòng),所以在另一個(gè)層面上來說制造技術(shù)是一個(gè)把信息處理與功能體系結(jié)合起來的多功能技術(shù),也可以稱為智能制造技術(shù),這個(gè)是一種融合了自動(dòng)化技術(shù)、人工智能、制造技術(shù)的先進(jìn)技術(shù),他不僅具備了某一部分專家的智能功能,還能對(duì)自身的運(yùn)作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視,能夠及時(shí)地對(duì)故障進(jìn)行預(yù)測(cè)并且在出現(xiàn)故障后馬上做出應(yīng)對(duì)措施[3]。相較于傳統(tǒng)的制造系統(tǒng),智能制造技術(shù)最先進(jìn)的一點(diǎn)則是它有著自主組織、適應(yīng)、學(xué)習(xí)能力,是以往每一種制造技術(shù)所不能具備的。目前,已經(jīng)取得一定成果的智能技術(shù)有:智能機(jī)器人、智能式故障診斷以及維護(hù)系統(tǒng)、制造單元控制系統(tǒng)、智能式CAD以及智能式CAPP,這些研究在全球范圍內(nèi)都引起了一定的反響。智能制造系統(tǒng)的運(yùn)用從最原始的市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造以及加工過程控制、產(chǎn)品生產(chǎn)計(jì)劃及其材料處理、企業(yè)信息管理、設(shè)備維護(hù)等技術(shù)自動(dòng)化方面,延伸到其自主組織能力與制造環(huán)境的集成化層面?？偠灾?智能制造系統(tǒng)能給制造技術(shù)帶來質(zhì)的飛躍,并且其前景廣闊,因此,在制造過程中有必要將其融入自身機(jī)械制造環(huán)境中。
2.4虛擬化的應(yīng)用
虛擬化的技術(shù)通常包括當(dāng)代制造工藝、計(jì)算機(jī)的圖形學(xué)、人工智能、信息與多媒體技術(shù)等方面,其中主要以計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)建模及仿真技術(shù)為根本,而構(gòu)成的一種綜合多門學(xué)科知識(shí)的系統(tǒng)技術(shù)[4]。虛擬制造通過運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真與信息技術(shù),以全面仿真實(shí)際活動(dòng)中的制造過程、信息以及人事物等,便于發(fā)現(xiàn)問題以及選取相應(yīng)的預(yù)防對(duì)策,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的一次成功制造,縮短生產(chǎn)周期,降低生產(chǎn)成本,提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的目標(biāo)。
摘要：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是智能家居的核心技術(shù)支撐，智能家居是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家庭中的應(yīng)用體現(xiàn)。當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)和智能技術(shù)高速發(fā)展融合的背景下，智能家居作為具有巨大市場(chǎng)潛力的新興產(chǎn)業(yè)，無論是IT終端制造廠商、互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商、服務(wù)商和傳統(tǒng)家電制造商均把它視為新的增長(zhǎng)爆發(fā)點(diǎn)。本文通過對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居領(lǐng)域的應(yīng)用來說明物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)用對(duì)智能家居系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)步、功能擴(kuò)展、服務(wù)、達(dá)到滿足人們對(duì)安全、舒適、方便和綠色環(huán)保的需求的作用。
關(guān)鍵詞 ：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；智能家居；應(yīng)用
一、物聯(lián)網(wǎng)概述
物聯(lián)網(wǎng)的英文描述為“The Internet ofthings”，即“物——物相連的互聯(lián)網(wǎng)”[1][2]。物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)核心仍舊是互聯(lián)網(wǎng)，它在傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)人與物互通的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)物與物互通，是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的應(yīng)用和業(yè)務(wù)層面的拓展。其主要特征是全面感知、可靠傳遞和智能處理。全面感知是指利用RFID、二維碼、傳感器等隨時(shí)隨地獲取和采集物體信息；可靠傳遞是指通過無線網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)的融合將物體信息準(zhǔn)確傳遞；智能處理是指利用云計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘及智能識(shí)別等人工智能技術(shù)對(duì)海量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理，完成對(duì)物體的智能化控制。
物聯(lián)網(wǎng)的概念在1999 年被提出，是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用射頻識(shí)別技術(shù)、無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)等構(gòu)造出的一個(gè)實(shí)現(xiàn)全球物品信息實(shí)時(shí)共享的實(shí)物互聯(lián)網(wǎng)。2005 年11 月17 日國(guó)際電信聯(lián)盟《ITU 互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，重新提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念[3]，并對(duì)其進(jìn)行了擴(kuò)展，不僅局限于RFID技術(shù)。2009年1月28日，IBM 首次提出“智慧地球”的概念。隨后，美國(guó)將物聯(lián)網(wǎng)列為振興經(jīng)濟(jì)的一個(gè)重點(diǎn)。此外，歐洲、韓國(guó)、日本等國(guó)家也把物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)作為振興國(guó)家經(jīng)濟(jì)的一個(gè)核心產(chǎn)業(yè)[4]。2009年8月，溫總理提出了“感知中國(guó)”的概念，自此物聯(lián)網(wǎng)被列為國(guó)家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，在中國(guó)受到了極大的關(guān)注[5]。
物聯(lián)網(wǎng)是在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)及通信技術(shù)日趨成熟的條件下出現(xiàn)的，它是一種體現(xiàn)物與物之間新型關(guān)系，將所有物品通過射頻識(shí)別、二維碼、無線數(shù)據(jù)通信等智能感知技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，的具有智能化識(shí)別、控制與管理功能的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中可能涉及多種信息傳感設(shè)備，比如射頻識(shí)別裝置、二維碼掃描裝置、紅外感應(yīng)裝置、各種傳感器等。
物聯(lián)網(wǎng)從產(chǎn)生之初到現(xiàn)在，已經(jīng)被應(yīng)用到眾多領(lǐng)域，如智能交通、智能消防、工業(yè)檢測(cè)、老人護(hù)理、食品溯源和情報(bào)搜集等。毫無疑問，物聯(lián)網(wǎng)也將對(duì)智能家居領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響?；谖锫?lián)網(wǎng)的智能家電必將為人們提供未來生活方式的全新解決方案。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到家用電器中，可以使家電具有智能感知及信息網(wǎng)絡(luò)功能，能使家庭中的家電設(shè)備之間信息交互、家電設(shè)備與產(chǎn)品和用戶之間也可以進(jìn)行信息交互，方便人們的日常家居生活，使生活方式更加合理，生活模式更舒適、健康、環(huán)保。
關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的概念，目前沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。但是綜合來看，物聯(lián)網(wǎng)是一種實(shí)現(xiàn)物-物相連的智能網(wǎng)絡(luò)，它主要依賴于智能感知技術(shù)、無線通信技術(shù)、遙感技術(shù)、智能數(shù)據(jù)處理技術(shù)[5]等，是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。物聯(lián)網(wǎng)從產(chǎn)生之初到現(xiàn)在已經(jīng)被應(yīng)用在越來越多的領(lǐng)域，如物流、交通、產(chǎn)品安全監(jiān)測(cè)、路燈管理、智能電力[6]、醫(yī)療[7]等。智能家電與智能家庭的發(fā)展，用戶新增的需求，使廣大廠商和研究人員發(fā)現(xiàn)，智能家居也是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)重要領(lǐng)域。[8]IT終端制造廠商、互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商、服務(wù)商和傳統(tǒng)家電制造商正在進(jìn)行此方面的研究，也逐漸推出基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的產(chǎn)品。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使得家電在智能化控制的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了商品與設(shè)備的關(guān)聯(lián)及設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)，展現(xiàn)出了一種更加智能化的便捷、健康、環(huán)保的家居場(chǎng)景。
二、智能家居系統(tǒng)概述
目前，智能家居系統(tǒng)沒有一個(gè)統(tǒng)一的定義或者概念，百度百科的解釋是：“智能家居（英文：smart home, home automation）是以住宅為平臺(tái)，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將與家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的管理系統(tǒng)。能提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，并實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境?！?/p>
2012年4月5日中國(guó)室內(nèi)裝飾協(xié)會(huì)智能化委員會(huì)《智能家居系統(tǒng)產(chǎn)品分類指導(dǎo)手冊(cè)》把智能家居系統(tǒng)產(chǎn)品共分為二十個(gè)分類包含了：控制主機(jī)（集中控制器）、智能照明系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)、家庭背景音樂、家庭影院系統(tǒng)、對(duì)講系統(tǒng)、視頻監(jiān)控、防盜報(bào)警、電鎖門禁、智能遮陽(yáng)（電動(dòng)窗簾）、暖通空調(diào)系統(tǒng)、太陽(yáng)能與節(jié)能設(shè)備、自動(dòng)抄表、智能家居軟件、家居布線系統(tǒng)、家庭網(wǎng)絡(luò)、廚衛(wèi)電視系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)與健康監(jiān)測(cè)、花草自動(dòng)澆灌、寵物照看與動(dòng)物管制。
由此可知，智能家居是一個(gè)系統(tǒng)的概念，融合了網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)（有線、無線）、智能家電技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等技術(shù)，將家庭平臺(tái)上與信息相關(guān)的信息設(shè)備、智能家電和家庭安保裝置，通過綜合布線技術(shù)連接到一個(gè)家庭智能化系統(tǒng)上進(jìn)行集中的或異地的監(jiān)視、控制和家庭事務(wù)性管理，并保持這些家庭設(shè)施與住宅環(huán)境的和諧與協(xié)調(diào)。這些功能都是通過智能家居系統(tǒng)中的家庭網(wǎng)絡(luò)控制來實(shí)現(xiàn)的，通過家庭總線系統(tǒng)提供各種服務(wù)功能、并和住宅以外的外部世界相通連。智能家居系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)化的綜合管理家中設(shè)備，來創(chuàng)造一個(gè)優(yōu)質(zhì)、高效、舒適、安全、便利、節(jié)能、健康、環(huán)保的居住生活環(huán)境空間。[9]
筆者認(rèn)為智能家居強(qiáng)調(diào)的是整體的環(huán)境，包括健康環(huán)境、人機(jī)互動(dòng)的環(huán)境、安全的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)的環(huán)境，以用戶體驗(yàn)為核心的整體環(huán)境的創(chuàng)造。
健康的環(huán)境包含舒適的溫度、優(yōu)質(zhì)的空氣、適宜的水溫等；人機(jī)互動(dòng)的環(huán)境主要指智能化的體驗(yàn)、便捷的人機(jī)互動(dòng)的界面和高集成度的人工智能應(yīng)用；安全的環(huán)境包括家庭安防監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境自身的安全；經(jīng)濟(jì)的環(huán)境主要體現(xiàn)在系統(tǒng)本身的經(jīng)濟(jì)合理（如系統(tǒng)價(jià)格）及家庭應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)合理（如節(jié)水、節(jié)電、擴(kuò)展方便）。
三、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居領(lǐng)域的應(yīng)用
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要包含三個(gè)層面，即感知層面、網(wǎng)絡(luò)層面和應(yīng)用層面。物聯(lián)網(wǎng)常見的感知技術(shù)包括RFID 技術(shù)、二維碼技術(shù)、傳感器技術(shù)、攝像頭、gps 等；進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)募夹g(shù)主要包括3G、Wi-Fi、藍(lán)牙、接入網(wǎng)等；計(jì)算技術(shù)主要是指進(jìn)行海量數(shù)據(jù)處理的技術(shù)包括數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)推送。網(wǎng)絡(luò)層面包含電信運(yùn)營(yíng)（移動(dòng)、有線、衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)等）、物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)（信息中心、管理中心等）、平臺(tái)、軟件、系統(tǒng)設(shè)備、系統(tǒng)集成及終端設(shè)備。應(yīng)用層面包含環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能交通、智能建筑、智能家居、遠(yuǎn)程醫(yī)療、城市管理、公共安全、工業(yè)監(jiān)控、綠色農(nóng)業(yè)、資源管理等。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居的應(yīng)用包含了家居環(huán)境控制、家庭安防、智能家電等多個(gè)領(lǐng)域，一個(gè)完全的智能家居系統(tǒng)按照前文所述包含了20個(gè)子系統(tǒng)。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支撐下，用戶可以將家用電器之間組成一個(gè)物物相連的網(wǎng)絡(luò)，然后在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，對(duì)家庭中的設(shè)備、產(chǎn)品進(jìn)行監(jiān)控；在家電或者產(chǎn)品發(fā)生故障時(shí)能夠通過網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)進(jìn)行短信、電話等智能報(bào)警；家用電器能夠智能地記錄用戶的生活習(xí)慣和生活方式，利用數(shù)據(jù)挖掘、情境感知等技術(shù)為用戶進(jìn)行合理的信息推送，實(shí)現(xiàn)人與家電、環(huán)境、產(chǎn)品的自然交互。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)貫穿智能家居從終端設(shè)備的研發(fā)、系統(tǒng)集成及運(yùn)行到用戶使用的全過程。從技術(shù)角度來看，物聯(lián)網(wǎng)智能家居技術(shù)的核心技術(shù)是通訊或控制協(xié)議，涉及硬件接口和軟件協(xié)議兩部分，可以簡(jiǎn)單的劃分為無線與有線技術(shù)。
有線技術(shù)包含了RS485、IEEE802.3(Ethernet)、EIB/KNX、LonWorks、X- 10、PLC-BUS、CresNet，AXLink 等。其中X-10，PLC-BUS 是專門針對(duì)智能家居行業(yè)制定的通訊技術(shù)。X-10電力線載波技術(shù)在上世紀(jì)70年代產(chǎn)生，在我國(guó)2000年前后引入并開始推廣，該技術(shù)可以在電力線上通訊，免于智能家居系統(tǒng)部署的時(shí)候另外布線。該技術(shù)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境依賴性較高，由于設(shè)備成本、技術(shù)穩(wěn)定性及信息安全等問題市場(chǎng)局面一直難于打開。PLC-BUS 提高了一定的通訊穩(wěn)定性，但是難以保證持續(xù)穩(wěn)定的質(zhì)量，對(duì)電網(wǎng)環(huán)境的依賴性仍舊很強(qiáng)，使用成本和信息安全的問題無法根本性解決。盡管電力線載波技術(shù)已經(jīng)有40多年的技術(shù)積淀，但是由于成本和技術(shù)瓶頸，智能家居產(chǎn)品在有線技術(shù)開發(fā)方面不斷地進(jìn)行新的嘗試，各種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)暫時(shí)不能滿足客戶的需求，也許這也是今天多種有線技術(shù)并存的原因。
無線技術(shù)包含了RFID 智能識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙(Bluetooth)、WiFi、Zigbee、ZWave、Enocean等。RFID是一種通過無線電波進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆墙佑|式的自動(dòng)識(shí)別計(jì)技術(shù)，它通過無線電信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫并識(shí)別特定目標(biāo)，具有無接觸、識(shí)別速度快、自動(dòng)化程度高、抗干擾、識(shí)別多個(gè)物體等優(yōu)點(diǎn)。RFID 是20 世紀(jì)90 年代興起的，發(fā)展至今被認(rèn)為是自動(dòng)識(shí)別領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的、識(shí)別效果最好、最重要的一項(xiàng)技術(shù)。[8] WiFi作為低成本、最易與互聯(lián)網(wǎng)連接的智能家居技術(shù)解決方案被廣為應(yīng)用。ZigBee ZigBee 技術(shù)的特點(diǎn)包括：低功耗、成本低、低速率、時(shí)延短、高容量、工作可靠、高安全等。ZigBee的設(shè)計(jì)可用于支持特定應(yīng)用軟件的開發(fā)和部署。應(yīng)用規(guī)范和ZigBee 的堆棧相連，讓制造商更快、更容易地推出特別針對(duì)某些應(yīng)用的無線產(chǎn)品?？捎玫膽?yīng)用規(guī)范包括家庭自動(dòng)化、智能能源、通信、醫(yī)療、遠(yuǎn)程控制（RF4CE,或稱消費(fèi)電子射頻）、建筑自動(dòng)化和零售服務(wù)。Z-Wave主要針對(duì)家庭和小型商用建筑的監(jiān)控和控制，廣泛適用于照明控制、安全和氣候控制。其它應(yīng)用包括煙霧探測(cè)器、門鎖、安全傳感器、家電和遠(yuǎn)程控制。[10]
物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)從技術(shù)和應(yīng)用的角度來說穩(wěn)定性、可拓展性（靈活性）、安全性及經(jīng)濟(jì)性都是重要衡量指標(biāo)。目前為止，無論是有線技術(shù)還是無線技術(shù)都沒有一個(gè)得到廣泛認(rèn)可的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。有線技術(shù)基于專用通訊線纜，某種程度上來說其穩(wěn)定性較好，但是可拓展性較差（系統(tǒng)擴(kuò)展、改良需要重新布線）、成本高也是其難以跨越的門檻。與之相比無線技術(shù)的高速發(fā)展在可拓展性（靈活性）及經(jīng)濟(jì)性方面都具有優(yōu)勢(shì)。穩(wěn)定性和安全性方面兩者各有千秋，都在不斷發(fā)展完善。
四、國(guó)內(nèi)智能家居的現(xiàn)狀和問題
智能家居在中國(guó)經(jīng)歷了近6 年的起步階段，發(fā)展速度緩慢，主要是因?yàn)闆]有投入大量的資金，開發(fā)技術(shù)短期內(nèi)也不成熟。[9]目前整個(gè)智能家居行業(yè)發(fā)展主要的成果還是反映在智能化的攝像頭、電視、電冰箱、傳感器、手機(jī)、空調(diào)、醫(yī)療設(shè)備、穿戴設(shè)備等一系列終端產(chǎn)品，及一些分散的智能家庭控制子系統(tǒng)的研究上，比如，三表抄送系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、可視對(duì)講系統(tǒng)、燈光控制系統(tǒng)、窗簾控制系統(tǒng)等。以“智能家居”系統(tǒng)作為產(chǎn)品目前仍沒有在市場(chǎng)上大規(guī)模出現(xiàn)，基本停留在概念階段。
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日趨成熟，不斷融入智能家居，其內(nèi)容發(fā)展越來越豐富，想象空間越來越大。但由于早期開發(fā)技術(shù)的不成熟，智能家居發(fā)展至今仍沒有普及，在技術(shù)、需求、經(jīng)濟(jì)適用性等方面仍有諸多的問題有待解決。
1．技術(shù)層面
如上文所述，由于穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性、安全性、可拓展性等原因，當(dāng)前無論有線技術(shù)還是無線技術(shù)都沒有一個(gè)得到廣泛認(rèn)可的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，處于百家爭(zhēng)鳴的階段。由于沒有開放的協(xié)議、統(tǒng)一的接口和數(shù)據(jù)庫(kù)，使得技術(shù)協(xié)調(diào)和系統(tǒng)整合比較困難。各設(shè)備之間、子系統(tǒng)之間難以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)、互通和互操作，使得各個(gè)子系統(tǒng)之間形成“信息孤島”，且兼容性和可拓展性較差，難以實(shí)現(xiàn)真正智能化，也給系統(tǒng)集成商、服務(wù)運(yùn)營(yíng)商和客戶使用帶來困擾。
筆者認(rèn)為，當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)和智能技術(shù)高速發(fā)展融合背景下，智能家居作為具有巨大市場(chǎng)潛力的新興產(chǎn)業(yè)，互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)企業(yè)無論IT終端制造廠商、互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商，還是服務(wù)商和傳統(tǒng)家電制造商均把它視為新的增長(zhǎng)爆發(fā)點(diǎn)。在巨大的市場(chǎng)利益驅(qū)動(dòng)下，各種技術(shù)創(chuàng)新、改良都向著好的方向發(fā)展。但相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建立、接口的統(tǒng)一，需要一個(gè)適應(yīng)淘汰的過程。它無法由哪個(gè)組織或部門單獨(dú)完成，需要在市場(chǎng)競(jìng)合過程中由相關(guān)企業(yè)、科研院所、相關(guān)協(xié)會(huì)等組織在用戶的認(rèn)可下共同努力實(shí)現(xiàn)。
2．需求和經(jīng)濟(jì)適用層面
目前，智能家居產(chǎn)品在滿足用戶需求和經(jīng)濟(jì)適用方面存在的主要問題是，產(chǎn)品較為單一（受技術(shù)等原因限制）且價(jià)格高昂。筆者認(rèn)為任何產(chǎn)品成功最核心的原因，是建立在滿足客戶需求的基礎(chǔ)之上。對(duì)于智能家居而言，客戶的需求具有多樣性、時(shí)效性、經(jīng)濟(jì)合理性等特點(diǎn)。如前文所述，智能家居強(qiáng)調(diào)的是整體的環(huán)境，包括健康環(huán)境、人機(jī)互動(dòng)的環(huán)境、安全的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)的環(huán)境，以用戶體驗(yàn)為核心的整體環(huán)境的創(chuàng)造。要滿足上述需求，智能家居產(chǎn)品在技術(shù)滿足的前提下，要能夠做到解決方案多樣化、系統(tǒng)擴(kuò)展便利化、用戶體驗(yàn)簡(jiǎn)單化、產(chǎn)品成本最低化。解決方案多樣化與系統(tǒng)擴(kuò)展便利化是指，系統(tǒng)方案靈活多樣，既可以提供整體解決方案，也可以分部、分步提供。從客戶角度來說，最好能夠與不同品牌的系統(tǒng)解決方案兼容?？蛻艚?jīng)過初步體驗(yàn)后能有更大的選擇空間，同時(shí)在增加新系統(tǒng)或改良現(xiàn)有系統(tǒng)時(shí)不會(huì)給客戶造成過多不便。用戶體驗(yàn)簡(jiǎn)單化是指產(chǎn)品的控制界面或人機(jī)交互界面應(yīng)想用戶所想，盡可能的“傻瓜”與智能，盡最大可能的從用戶角度出發(fā)。產(chǎn)品成本最低化是指在保證質(zhì)量和功能完整性的前提下，盡可能降低生產(chǎn)、開發(fā)成本，在合理的利潤(rùn)空間下投放市場(chǎng)。否則完美但溢價(jià)過高的產(chǎn)品是很難得到用戶認(rèn)同的。
五、結(jié)論
本文通過對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居領(lǐng)域應(yīng)用的簡(jiǎn)要分析認(rèn)為，智能家居強(qiáng)調(diào)的是整體的環(huán)境，包括健康環(huán)境、人機(jī)互動(dòng)的環(huán)境、安全的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)的環(huán)境，以用戶體驗(yàn)為核心的整體環(huán)境的創(chuàng)造?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居需要從技術(shù)層面、滿足用戶需求和經(jīng)濟(jì)適用改善提高著手。技術(shù)層面的提高目前主要需要完成標(biāo)準(zhǔn)的建立和接口的統(tǒng)一，在市場(chǎng)競(jìng)合的過程中由相關(guān)企業(yè)、科研院所、相關(guān)協(xié)會(huì)等組織在用戶的認(rèn)可下共同努力實(shí)現(xiàn)。需求和經(jīng)濟(jì)適用層面，需要企業(yè)在以用戶體驗(yàn)為核心的基礎(chǔ)上不斷努力提高。使物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)用在智能家居系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)步、功能擴(kuò)展、服務(wù)方面，最終達(dá)到滿足人們對(duì)安全、舒適、方便和綠色環(huán)保的需求。
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一、工業(yè)4.0的概念及現(xiàn)實(shí)意義
近年來，為提升制造業(yè)的智能化水平，德國(guó)政府推出了“工業(yè)4.0”計(jì)劃，美國(guó)制造業(yè)產(chǎn)生了“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”概念，我國(guó)也于2015年5月推出了中國(guó)版的“工業(yè)4.0”規(guī)劃──《中國(guó)制造2025》。除此以外，日本、韓國(guó)、法國(guó)也不甘落后，分別推出“再興戰(zhàn)略”，“新增動(dòng)力戰(zhàn)略”和“新工業(yè)技術(shù)法國(guó)”方案。工業(yè)4.0概念，正在引發(fā)全球性的關(guān)注。
德國(guó)2013年4月報(bào)告《保障德國(guó)制造業(yè)的未來：關(guān)于實(shí)施工業(yè)4.0戰(zhàn)略的建議》，報(bào)告認(rèn)為：在制造業(yè)領(lǐng)域，技術(shù)的突破和發(fā)展將工業(yè)革命分為四個(gè)階段。前三次工業(yè)革命分別是機(jī)械化、電氣化和自動(dòng)化、簡(jiǎn)單智能化，而目前物聯(lián)網(wǎng)和制造業(yè)服務(wù)化宣告著第四次工業(yè)革命——工業(yè)4.0的到來。第四次工業(yè)革命是以深度網(wǎng)絡(luò)化為重要特征的。推動(dòng)工業(yè)4.0的原動(dòng)力是互聯(lián)網(wǎng)。工業(yè)4.0的實(shí)施過程，實(shí)際上就是制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的過程。在工業(yè)4.0時(shí)代，虛擬世界將與現(xiàn)實(shí)世界相融合，物聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)將取代傳統(tǒng)封閉性的制造系統(tǒng)，智能工廠的定制通過App完成，到那時(shí)，我們的消費(fèi)方式和消費(fèi)內(nèi)容將徹底被顛覆。
德國(guó)工業(yè)4.0，不僅為中國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)提供了一種全新思路，而且與我國(guó)正在實(shí)施的工業(yè)化與信息化深度融合戰(zhàn)略，不謀而合。德國(guó)工業(yè)4.0，與《中國(guó)制造2025》的核心點(diǎn)是智能制造。連接，是工業(yè)4.0不變的主題詞，推進(jìn)制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型，也是從互聯(lián)開始的。將信息技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)思維融入到制造業(yè)中，通過物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品制作過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的信息互聯(lián)和大數(shù)據(jù)的收集與處理，在搭建智能網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)橫向、縱向和端對(duì)端的高度集成，在生產(chǎn)形態(tài)上，從大規(guī)模生產(chǎn)轉(zhuǎn)向個(gè)性化定制，使整個(gè)生產(chǎn)的過程更加柔性化、個(gè)性化、定制化。
工業(yè)4.0的核心是單機(jī)智能設(shè)備的互聯(lián)，不同類型和功能的智能單機(jī)設(shè)備的互聯(lián)組成智能生產(chǎn)線，不同的智能生產(chǎn)線間的互聯(lián)組成智能車間，智能車間的互聯(lián)組成智能工廠，不同地域、行業(yè)、企業(yè)的智能工廠的互聯(lián)組成一個(gè)制造能力無所不在的智能制造系統(tǒng)，這些單機(jī)智能設(shè)備、智能生產(chǎn)線、智能車間及智能工廠可以自由地、動(dòng)態(tài)地組合，以滿足不斷變化的制造需求，這是工業(yè)4.0區(qū)別于工業(yè)3.0的重要特征。
工業(yè)4.0是數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)是區(qū)別于傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)體系的本質(zhì)特征。在工業(yè)4.0時(shí)代，制造企業(yè)的數(shù)據(jù)將會(huì)呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。所有的生產(chǎn)裝備、感知設(shè)備、聯(lián)網(wǎng)終端，包括生產(chǎn)者本身都在源源不斷地產(chǎn)生數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將會(huì)滲透到企業(yè)運(yùn)營(yíng)、價(jià)值鏈乃至產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，是工業(yè)4.0和制造革命的基石。數(shù)據(jù)又可分為產(chǎn)品數(shù)據(jù)、運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)、價(jià)值鏈數(shù)據(jù)和外部數(shù)據(jù)。通過對(duì)采購(gòu)、倉(cāng)儲(chǔ)、銷售、配送等供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)上的數(shù)據(jù)采集和分析，將帶來效率的大幅提升和成本的大幅下降，并將極大地減少庫(kù)存，改進(jìn)和優(yōu)化供應(yīng)鏈。利用銷售數(shù)據(jù)、供應(yīng)商數(shù)據(jù)的變化，可以動(dòng)態(tài)調(diào)整優(yōu)化生產(chǎn)、庫(kù)存的節(jié)奏和規(guī)模。此外，基于實(shí)時(shí)感知的能源管理系統(tǒng)，能夠在生產(chǎn)過程中不斷實(shí)時(shí)優(yōu)化能源效率。
工業(yè)4.0是創(chuàng)新。工業(yè)4.0的實(shí)施過程實(shí)際上就是制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的過程，制造技術(shù)、產(chǎn)品、模式、業(yè)態(tài)、組織等方面的創(chuàng)新將會(huì)層出不窮。
第一是技術(shù)創(chuàng)新。未來工業(yè)4.0的技術(shù)創(chuàng)新在三條軌道上進(jìn)行，一是新型傳感器、集成電路、人工智能、移動(dòng)互聯(lián)、大數(shù)據(jù)在信息技術(shù)創(chuàng)新體系中不斷演進(jìn)，并為新技術(shù)在其他行業(yè)的不斷融合滲透奠定技術(shù)基礎(chǔ)。二是傳統(tǒng)工業(yè)在信息化創(chuàng)新環(huán)境中，不斷優(yōu)化創(chuàng)新流程、創(chuàng)新手段和創(chuàng)新模式，在現(xiàn)有的技術(shù)路線上不斷演進(jìn)。三是傳統(tǒng)工業(yè)與信息技術(shù)的融合發(fā)展，它既包括信息物理空間(CPS)、智能工廠整體解決方案等一系列綜合集成技術(shù)，也包括集成工業(yè)軟硬件的各種嵌入式系統(tǒng)、虛擬制造、工業(yè)應(yīng)用電子等單項(xiàng)技術(shù)突破。
第二是產(chǎn)品創(chuàng)新。信息通信技術(shù)不斷融入工業(yè)裝備中，推動(dòng)著工業(yè)產(chǎn)品向數(shù)字化、智能化方向發(fā)展，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化升級(jí)。一方面，傳統(tǒng)的汽車、船舶、家居的智能化創(chuàng)新步伐加快，如汽車正進(jìn)入“全面感知+可靠通信+智能駕駛”的新時(shí)代，萬物互聯(lián)(IOE)時(shí)代正在到來。另一方面，制造裝備從單機(jī)智能化向智能生產(chǎn)線、智能車間到智能工廠演進(jìn)，提供工廠級(jí)的系統(tǒng)化、集成化、成套化的生產(chǎn)裝備成為產(chǎn)品創(chuàng)新的重要方向。
第三是模式創(chuàng)新。工業(yè)4.0將發(fā)展出全新的生產(chǎn)模式、商業(yè)模式。在生產(chǎn)模式層面，工業(yè)4.0對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)，要求從過去的“人腦分析判斷+機(jī)器生產(chǎn)制造”的方式轉(zhuǎn)變?yōu)椤皺C(jī)器分析判斷+機(jī)器生產(chǎn)制造”的方式，基于信息物理系統(tǒng)(CPS)的智能工廠和智能制造模式正在引領(lǐng)制造方式的變革。
第四是業(yè)態(tài)創(chuàng)新。伴隨信息等技術(shù)升級(jí)應(yīng)用，從現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中衍生疊加出的新環(huán)節(jié)新活動(dòng)，將會(huì)發(fā)展成為新的業(yè)態(tài)。進(jìn)一步來講，在新市場(chǎng)需求的拉動(dòng)下，將會(huì)形成引發(fā)產(chǎn)業(yè)體系重大變革的產(chǎn)業(yè)。就目前來看，工業(yè)云服務(wù)、工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用都有可能成為或者催生出一些新的產(chǎn)業(yè)和新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。制造與服務(wù)融合的趨勢(shì)，使得全生命周期管理、總集成總承包、互聯(lián)網(wǎng)金融、電子商務(wù)等加速重構(gòu)產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈的新體系。
第五是組織創(chuàng)新。在工業(yè)4.0時(shí)代，很多企業(yè)將會(huì)利用信息技術(shù)手段和現(xiàn)代管理理念，進(jìn)行業(yè)務(wù)流程重組和企業(yè)組織再造，現(xiàn)有的組織體系將會(huì)被改變，符合智能制造要求的組織模式將會(huì)出現(xiàn)?；谛畔⑽锢硐到y(tǒng)(CPS)的智能工廠將會(huì)加快普及，進(jìn)一步推動(dòng)企業(yè)業(yè)務(wù)流程的優(yōu)化和再造。
企業(yè)組織管理創(chuàng)新，也是兩化融合管理體系標(biāo)準(zhǔn)的重要內(nèi)容，兩化融合管理體系的九大原則、四大核心要素、四個(gè)管理域中都涉及如何圍繞企業(yè)獲取可續(xù)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，不斷優(yōu)化企業(yè)的業(yè)務(wù)流程和組織架構(gòu)。
二、溫州企業(yè)對(duì)接工業(yè)4.0的現(xiàn)狀分析
改革開放之初，溫州小商品制造以其強(qiáng)大的生命力搶占全國(guó)市場(chǎng)，創(chuàng)造了溫州制造業(yè)的輝煌。如今溫州電氣、服飾、鞋業(yè)、汽摩配、泵閥五大支柱產(chǎn)業(yè)在全國(guó)同行業(yè)中具有一定的制造實(shí)力與規(guī)模。
溫州制造能否走上工業(yè)4.0快車道，重現(xiàn)過去的輝煌，擺在了市政府和各企業(yè)的面前。正值市政府重振溫州實(shí)體經(jīng)濟(jì)，打造時(shí)尚產(chǎn)業(yè)，轉(zhuǎn)型溫州制造發(fā)展之路時(shí)刻，迎來了世界新一輪工業(yè)革命，應(yīng)該說這是一個(gè)很好的難得的機(jī)遇。據(jù)悉，在溫州制造向溫州智造躍遷的路上，溫州民企中也涌現(xiàn)出了一些擁抱工業(yè)4.0的急先鋒，他們結(jié)合企業(yè)自身特征，選擇適合自己的智能化制造路徑，成效初顯。
樂清康泰電器是一家集科技型、外向型、規(guī)模型于一體的電子企業(yè)，經(jīng)由市科技局、溫臺(tái)生產(chǎn)力促進(jìn)中心牽線，與臺(tái)灣管顧鉅群聯(lián)盟和華宇企業(yè)管理公司開展合作，進(jìn)行生產(chǎn)線的診斷與優(yōu)化，改善電氣設(shè)備、車間管理，達(dá)到精益生產(chǎn)和智能制造管理，獲得了“施耐德供貨商大獎(jiǎng)”。
報(bào)喜鳥服飾從2014年開始布局工業(yè)4.0智能化生產(chǎn)，通過近一年的規(guī)劃、實(shí)施、試運(yùn)行，第一條智能化生產(chǎn)線已經(jīng)改造完成，通過工業(yè)4.0智能化生產(chǎn)，克服服裝個(gè)性化生產(chǎn)品質(zhì)和生產(chǎn)效率降低的瓶頸，率先實(shí)現(xiàn)“個(gè)性化縫制不降低品質(zhì)，單件流不降低效率”這一服裝定制的最高生產(chǎn)目標(biāo)。接下來，報(bào)喜鳥將以工業(yè)4.0智能化生產(chǎn)為支撐，打破個(gè)性定制難以規(guī)模生產(chǎn)的瓶頸，做深全品類個(gè)性化定制領(lǐng)域。計(jì)劃到2017年，定制將占公司自有品牌總銷售額的50%。
然而，由于溫州的制造業(yè)大型企業(yè)少，以中小型企業(yè)為主。工業(yè)制造技術(shù)在工業(yè)2.0-3.0的階段上。在走向工業(yè)4.0的路上，仍有許多制約條件。
1.溫州企業(yè)工業(yè)設(shè)備大多數(shù)處于中低端技術(shù)水平，需要完成自動(dòng)化改造，達(dá)到工業(yè)3.0階段，才向工業(yè)4.0智能化沖刺。工業(yè)設(shè)備技術(shù)條件仍待提高，工業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)薄弱制約企業(yè)發(fā)展。
2.工業(yè)4.0需要高級(jí)管理人才和高級(jí)技能人才。除了大型企業(yè)有一定高級(jí)人才聚集之外，中小企業(yè)人才普遍不足。人才招聘困難，聚集困難，流失容易，是中小型企業(yè)的通病，不管是高級(jí)管理人才，還是高級(jí)技能人才，中小型企業(yè)普遍短缺，這是掣肘企業(yè)發(fā)展的重要因素。
3.工業(yè)技術(shù)設(shè)備需要升級(jí)換代，技改資金如何融資又是一個(gè)難題。中小企業(yè)資本金大多帶有沾親帶故因素聚集的、家族式的居多。雖然資金的聚集比較容易，安全性有一定的保障，但是聚集帶有很大的排外性，一般只限于家族成員入股，不利于擴(kuò)大化再生產(chǎn)，不利于企業(yè)設(shè)備升級(jí)換代。
4.從目前看，許多中小型企業(yè)主及企業(yè)高級(jí)管理人員對(duì)工業(yè)4.0的認(rèn)識(shí)只略有知曉，認(rèn)為目前還用不上。很多企業(yè)還不知道工業(yè)4.0狀況。企業(yè)界對(duì)第四次工業(yè)革命的認(rèn)識(shí)不足仍然存在，輿論宣傳不夠，行業(yè)協(xié)會(huì)理論水平不足，無力引導(dǎo)企業(yè)了解，掌握工業(yè)4.0知識(shí)。
三、溫州發(fā)展工業(yè)4.0的建議
雖然，制約溫州工業(yè)4.0發(fā)展的主要因素是技術(shù)設(shè)備先進(jìn)性不高，高級(jí)別人才不足，中小型企業(yè)融資的局限性及中小型企業(yè)主的認(rèn)識(shí)不足等。針對(duì)上述制約因素建議如下：
1.高級(jí)人才引進(jìn)企業(yè)實(shí)行兩條腿走路，即直接引入企業(yè)。另一種是引進(jìn)人才有難度。我們不妨遠(yuǎn)程聘用，即高級(jí)人才可以不在企業(yè)辦公室上班，卻時(shí)時(shí)在辦公的電腦上。人員在國(guó)內(nèi)國(guó)外都如在工廠一樣，通過互聯(lián)網(wǎng)就象上班一樣解決企業(yè)的技術(shù)、管理、設(shè)計(jì)、方案、問題等等，使受聘人員身在家庭心在工廠。為愿意受聘用但又不愿意來溫州的人才找到解決辦法。
2.政府牽頭建立以高校為依托，溫州龍頭企業(yè)參股的科研中心，負(fù)責(zé)溫州企業(yè)核心技術(shù)的研究開發(fā)，既可解決中小企業(yè)人才不足，資金緊缺的局面，又能為溫州在知識(shí)產(chǎn)權(quán)研發(fā)領(lǐng)域開創(chuàng)成果。
3.普通高校畢業(yè)生學(xué)非所用嚴(yán)重。高技能高技工人才短缺，亟需培養(yǎng)。溫州高校應(yīng)該多招技能技工專業(yè)，對(duì)準(zhǔn)溫州支柱產(chǎn)業(yè)，為企業(yè)輸送人才。
4.出臺(tái)鼓勵(lì)企業(yè)股份向高管和職工擴(kuò)張以及允許向職工集資政策，使企業(yè)走出家族內(nèi)部集資的藩籬。引進(jìn)企業(yè)高管、職工的股金，以及債券集資，解決企業(yè)融資難問題。
5.成立溫州工業(yè)4.0指導(dǎo)委員會(huì)，實(shí)施政府發(fā)展計(jì)劃，制定計(jì)劃進(jìn)程，指導(dǎo)分析企業(yè)具體方案，解答企業(yè)管理技術(shù)疑難。
6.根據(jù)市十三五規(guī)劃，制定溫州工業(yè)4.0中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃及近期行動(dòng)綱領(lǐng)，以及溫州五大支柱產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)，制定優(yōu)先發(fā)展產(chǎn)業(yè)和重點(diǎn)扶持的產(chǎn)業(yè)，支柱產(chǎn)業(yè)緊跟世界先進(jìn)技術(shù)潮流，制定企業(yè)工業(yè)4.0具體實(shí)施方案。
〔關(guān)鍵詞〕工業(yè)4.0；大數(shù)據(jù)；云計(jì)算；深度融合；CPS
中圖分類號(hào)：TF089;F426 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1004-4345(2016)03-0023-03
1中國(guó)鋼鐵行業(yè)概況
中國(guó)鋼鐵行業(yè)近兩年來市場(chǎng)低迷，鋼價(jià)連續(xù)下跌。這種情況出現(xiàn)的原因主要?dú)w結(jié)為:一是中國(guó)鋼鐵產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，供需矛盾不斷在擴(kuò)大；二是由鋼鐵需求行業(yè)狀況不佳導(dǎo)致鋼鐵行業(yè)的表現(xiàn)低迷。產(chǎn)業(yè)集中度過低，競(jìng)爭(zhēng)力不足，資源極大浪費(fèi)，加之近年環(huán)境污染嚴(yán)重，進(jìn)一步降低了中國(guó)鋼鐵產(chǎn)能利用能力。自2013年起，鋼鐵產(chǎn)品市場(chǎng)進(jìn)入下行通道，去除大環(huán)境經(jīng)濟(jì)低迷的因素，主要的就是同行業(yè)質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果。國(guó)內(nèi)鋼鐵產(chǎn)能過剩，但是依然保持著高端鋼進(jìn)口量的增加，來彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)品種結(jié)構(gòu)的不足。由此可見，鋼鐵制造靠量取勝的時(shí)代依然成為過去，質(zhì)才是未來鋼鐵發(fā)展的關(guān)鍵，即高品質(zhì)、高附加值的鋼鐵產(chǎn)品，才是鋼鐵制造的發(fā)展目標(biāo)。隨著新一輪產(chǎn)業(yè)變革和技術(shù)革命的快速興起，鋼鐵制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、互聯(lián)網(wǎng)+的推進(jìn)加快工業(yè)化信息化發(fā)展邁入建設(shè)智能工廠的歷史新階段，聚焦工業(yè)4.0時(shí)代的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，兩化深度融合是建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略制高點(diǎn)，智能制造[1]是兩化深度融合的重要著力點(diǎn)。2016年兩會(huì)上明確提出今年重點(diǎn)工作之一是聚焦智能制造，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)工廠或工序的智能制造示范；鋼鐵工業(yè)要積極推進(jìn)智能化工廠建設(shè)，工業(yè)4.0并不僅僅整合制造環(huán)節(jié)，還要整合設(shè)計(jì)、服務(wù)，即制造業(yè)的兩端，將整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈通過物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息化。從而可以有效地改造升級(jí)傳統(tǒng)鋼鐵產(chǎn)業(yè)，整合提升企業(yè)管理能力，實(shí)現(xiàn)勞動(dòng)效率的提高、產(chǎn)品和服務(wù)水平和效率的提高、采購(gòu)成本的降低和效率的提高。在工業(yè)4.0概念提出后，我國(guó)勢(shì)必將其納入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，并相繼在各行業(yè)采取了一系列政策措施促進(jìn)其發(fā)展。
2工業(yè)4.0的概念
2.1工業(yè)4.0的定義
德國(guó)提出了工業(yè)4.0的概念，德國(guó)第一次工業(yè)革命是蒸汽動(dòng)力取代了動(dòng)力，稱之為機(jī)械化時(shí)代；第二次工業(yè)革命是電機(jī)發(fā)明和電能使用，稱之為電氣化時(shí)代；第三次工業(yè)革命使用的是RT及數(shù)控技術(shù)，稱之為數(shù)字化時(shí)代。第四次工業(yè)革命是把信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)結(jié)合實(shí)現(xiàn)智能化，稱之為智能化時(shí)代。工業(yè)4.0概念即是以智能制造為理念的第四次工業(yè)革命，該戰(zhàn)略旨在通過充分利用信息通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)空間虛擬系統(tǒng)信息物理系統(tǒng)（Cyber-PhysicalSystem)相結(jié)合的手段，將大數(shù)據(jù)和機(jī)器聯(lián)系起來進(jìn)而使制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。
2.2工業(yè)4.0轉(zhuǎn)變方向
大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、智能制造以及物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)都會(huì)應(yīng)用到工業(yè)4.0當(dāng)中，但是工業(yè)4.0根本的驅(qū)動(dòng)力是解決當(dāng)前行業(yè)中面臨的各種問題，最終的目的是為了提高企業(yè)的整體效率和競(jìng)爭(zhēng)力。鋼鐵企業(yè)工業(yè)4.0轉(zhuǎn)變的方向：1）由要素驅(qū)動(dòng)向創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)變。2）由低成本競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)向質(zhì)量效益競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)變。3）由資源消耗大、污染物排放多的粗放制造向綠色制造轉(zhuǎn)變。4）由生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造轉(zhuǎn)變。
3設(shè)計(jì)與應(yīng)用
鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)管理與控制、研發(fā)與服務(wù)、采購(gòu)與銷售，實(shí)現(xiàn)智能制造模式的創(chuàng)新，很可能通過工業(yè)大數(shù)據(jù)的云平臺(tái)來承載，同時(shí)考慮到中國(guó)鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)工作流程，有必要將不同的產(chǎn)品訂購(gòu)合同通過集約化生產(chǎn)來降低生產(chǎn)成本，否則產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性就難以滿足用戶需求，但集約化生產(chǎn)將影響供貨時(shí)間。為了解決這個(gè)矛盾，需要在質(zhì)量設(shè)計(jì)、計(jì)劃、排程、調(diào)度等方面進(jìn)行縱向的CPS改造，其目的是實(shí)現(xiàn)“大規(guī)模定制”。工業(yè)4.0將逐步驅(qū)動(dòng)行業(yè)核心領(lǐng)域開放，通過智能制造、深度融合、大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)、物聯(lián)網(wǎng)和安全數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)多個(gè)設(shè)備、多個(gè)工廠、多個(gè)系統(tǒng)的協(xié)作，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)集群。以集群化的優(yōu)勢(shì)去提升競(jìng)爭(zhēng)力[2]，將會(huì)大大提高行業(yè)自動(dòng)化和智能化水平，促進(jìn)系統(tǒng)升級(jí)。鋼鐵企業(yè)4.0創(chuàng)新模式見圖1。
3.1智能制造
智能制造技術(shù)是在傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、智能機(jī)器人技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過智能化的感知、人機(jī)交互、決策和執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造和智能化，是信息技術(shù)、智能技術(shù)與裝備制造技術(shù)的深度融合與集成。智能化制造的應(yīng)用在生產(chǎn)中提高了產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率，并做到了減少制造過程物耗、能耗和排放。智能制造技術(shù)是信息化與工業(yè)化深度融合的大趨勢(shì)，例如汽車行業(yè)機(jī)器人焊接工作、首鋼熱軋產(chǎn)線的噴號(hào)機(jī)自動(dòng)噴號(hào)工作，以及現(xiàn)今流行的無人倉(cāng)庫(kù)管理模式以及唐鋼的天車無人值守系統(tǒng)都驗(yàn)證了智能制造給現(xiàn)代工業(yè)帶來的優(yōu)勢(shì)。特別對(duì)于天車的無人值守，在設(shè)計(jì)上對(duì)傳統(tǒng)的天車系統(tǒng)進(jìn)行全面改造，添加計(jì)劃層、控制層以及輔助系統(tǒng)控制的傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等基礎(chǔ)層，通過自動(dòng)化系統(tǒng)生成調(diào)度指令，并根據(jù)基礎(chǔ)設(shè)備的參數(shù)自動(dòng)控制天車運(yùn)行，達(dá)到無人化駕駛的目的。同時(shí)，智能制造還能夠大幅提升天車運(yùn)行的準(zhǔn)確度和平穩(wěn)性能，減少故障，延長(zhǎng)設(shè)備壽命，降低天車運(yùn)行的安全隱患。
3.2云技術(shù)
鋼鐵企業(yè)工業(yè)4.0中的云計(jì)算將大量用通訊系統(tǒng)連接的計(jì)算資源統(tǒng)一管理和調(diào)度，構(gòu)建數(shù)據(jù)中心，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)開展工藝過程數(shù)據(jù)的挖掘分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)核心數(shù)學(xué)模型參數(shù)的動(dòng)態(tài)、閉環(huán)優(yōu)化，提高柔性制造和定制化生產(chǎn)的能力，向終端按需提供服務(wù)；同時(shí)基于互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)局域網(wǎng)和GSM移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)信息安全、可靠、穩(wěn)定的傳輸，滿足大數(shù)據(jù)共享的要求。企業(yè)可以基于此建立自己的銷售采購(gòu)平臺(tái)，比如寶鋼有自己的采購(gòu)電子商務(wù)平臺(tái)，通過設(shè)置采購(gòu)組織與物料、在線交易、服務(wù)中心，不僅可以密切關(guān)注產(chǎn)品的交易情況，精細(xì)化管理，在效率及服務(wù)質(zhì)量上得到大幅提升，更進(jìn)一層為決策或營(yíng)銷提供精確服務(wù)。對(duì)于類似于首鋼遷鋼與首鋼順義分公司的數(shù)據(jù)共享與生產(chǎn)管控，云技術(shù)同樣能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)資產(chǎn)向數(shù)據(jù)資本的轉(zhuǎn)化。
3.3深度融合
信息化與現(xiàn)代工業(yè)化的深度結(jié)合，是指信息化帶動(dòng)工業(yè)化，工業(yè)化促進(jìn)信息化，一種新型的工業(yè)化道路。兩化融合的核心就是信息化支撐，追求可持續(xù)發(fā)展模式。集成化、模塊化的軟件設(shè)計(jì)理念是目前信息化系統(tǒng)建設(shè)的主流方向。企業(yè)生產(chǎn)制造與信息化融合，能夠在很大程度上推進(jìn)現(xiàn)代化企業(yè)的建設(shè)，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。鋼鐵工業(yè)處在產(chǎn)能過剩的新常態(tài)，鋼企生產(chǎn)線常常不能滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。這時(shí)有沒有可能將空余的產(chǎn)能用來支持快速訂貨，或者建立某一平臺(tái)，使用戶能像淘寶網(wǎng)購(gòu)一樣，方便地采購(gòu)鋼材，這些都是贏得未來發(fā)展機(jī)遇需要深入研究的問題。
3.4物聯(lián)網(wǎng)
鋼鐵企業(yè)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以進(jìn)行智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理，實(shí)現(xiàn)信息共享和互聯(lián)互通，從而可以有效地改造升級(jí)傳統(tǒng)鋼鐵產(chǎn)業(yè)，整合提升企業(yè)管理能力，推動(dòng)“兩化”深度融合[3]。鋼鐵行業(yè)中，通過完善自動(dòng)化信息化之間的信息交互、全產(chǎn)線物流跟蹤和原料庫(kù)及產(chǎn)品化的無人化管理，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線的智能化物流管理，使產(chǎn)品全過程的在線跟蹤，一目了然。基于市場(chǎng)要求，首鋼遷鋼硅鋼卷銷售流程監(jiān)控的物聯(lián)網(wǎng)模式正在調(diào)試階段，正式上線后，將依靠基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)或物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)獲取海量信息，利用云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等技術(shù)存儲(chǔ)、計(jì)算和分析數(shù)據(jù)，通過互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)，整合物流現(xiàn)有資源，使得需求方能夠快速獲得服務(wù)匹配，得到便捷物流支持，完成對(duì)鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)、物流、能源和環(huán)境的優(yōu)化管控，從而實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)管控。
3.5安全數(shù)據(jù)交換
為了更好地確保用戶數(shù)據(jù)在傳輸與存儲(chǔ)過程中的信息安全，目前大型企業(yè)采取了為數(shù)據(jù)加密的方式確保數(shù)據(jù)安全。在設(shè)計(jì)過程中，儲(chǔ)存在云中的任何用戶數(shù)據(jù)對(duì)于用戶來講都是安全的，對(duì)于需要保密的其他用戶，這些數(shù)據(jù)表現(xiàn)出來的是無序化信息狀態(tài)，其具體內(nèi)容根本無法獲知。例如首鋼遷鋼目前的文件加密系統(tǒng)，保證了工藝技術(shù)的信息的保密性。
4結(jié)束語
在當(dāng)前中國(guó)鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)面臨困境，轉(zhuǎn)型升級(jí)面臨瓶頸，以及政府大力推進(jìn)中國(guó)信息技術(shù)自主創(chuàng)新和全面優(yōu)化信息產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、深入推進(jìn)鋼鐵行業(yè)“兩化”融合這一大戰(zhàn)略背景下，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在整合提升企業(yè)信息化水平、實(shí)現(xiàn)精細(xì)化、智能化生產(chǎn)管理的同時(shí)，有利于促進(jìn)鋼鐵企業(yè)降本增效、節(jié)能減排、轉(zhuǎn)型升級(jí)，走新型工業(yè)化道路。在這一過程中，要學(xué)會(huì)用辯證的觀點(diǎn)面對(duì)工業(yè)革命，吸取工業(yè)4.0的思想精髓[4]，根據(jù)鋼鐵行業(yè)和企業(yè)的具體情況制定對(duì)策，既避免照抄照搬，也不能全盤否定，放眼未來，腳踏實(shí)地地以現(xiàn)狀為出發(fā)點(diǎn)，充分發(fā)揮經(jīng)驗(yàn)的作用，又不被現(xiàn)狀和經(jīng)驗(yàn)所約束。另外，無論是數(shù)字化建設(shè)還是CPS開發(fā)，都會(huì)面臨方法和理念的改變，要能意識(shí)到變化的發(fā)生，主動(dòng)地適應(yīng)變化，積極地促進(jìn)工業(yè)4.0的發(fā)展。
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近年來計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)技術(shù)快速發(fā)展，其在各行各業(yè)的應(yīng)用中越來越廣泛，在船舶設(shè)計(jì)開發(fā)中計(jì)算機(jī)軟件開始應(yīng)用，軟件開始具備集成性，使一套計(jì)算機(jī)軟件就可以集成在一個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行管理操控，大大的提高了設(shè)計(jì)人員的工作和設(shè)計(jì)工作效率。
【關(guān)鍵詞】軟件接口 系統(tǒng)集成 船舶軟件 船舶設(shè)計(jì)
在當(dāng)今的計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)環(huán)境下，集成設(shè)計(jì)領(lǐng)域的CAD/CAE/CAM/CAPP/PDM等等軟件，再銜接智能數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和邏輯運(yùn)算以及其他數(shù)字化子系統(tǒng)模塊，建立一套基于船舶報(bào)價(jià)設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過程設(shè)計(jì)、運(yùn)行信息等完成的系統(tǒng)，此系統(tǒng)能夠集成各種語言和數(shù)據(jù)庫(kù)的軟件，通過系統(tǒng)的不同接口實(shí)現(xiàn)對(duì)接集成，在船舶的設(shè)計(jì)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一全方位的智能設(shè)計(jì)。
1 船舶概念設(shè)計(jì)的定義與特點(diǎn)
船舶概念設(shè)計(jì)一般是指設(shè)計(jì)工作者根據(jù)多年的經(jīng)驗(yàn)以及各種設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行確定所需功能，再對(duì)船型選型、動(dòng)力裝置、武器系統(tǒng)，空間系統(tǒng)、總體布局等，在集合多種不同的方案后，進(jìn)行設(shè)計(jì)初級(jí)的系統(tǒng)整體性能測(cè)試驗(yàn)證，最終確定最佳的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)施工。船舶的設(shè)計(jì)通常具備一下幾個(gè)特點(diǎn)。其一，概念設(shè)計(jì)。在船舶的設(shè)計(jì)初期，很多的設(shè)計(jì)信息是不完整的，大多數(shù)是設(shè)計(jì)者根據(jù)自身多年的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行初期設(shè)計(jì)，不確定信息較多，在性能上也需要抽象性信息設(shè)計(jì)。其二，設(shè)計(jì)結(jié)果的多樣性，船舶通過概念設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，因?yàn)椴煌O(shè)計(jì)者的原因往往得出不同的結(jié)果，在設(shè)計(jì)中一個(gè)小小的信息參數(shù)變動(dòng)也會(huì)出現(xiàn)不同的設(shè)計(jì)結(jié)果，每一個(gè)子程序的解算方式有很多種，這樣就出現(xiàn)了多種不同的方案。其三，創(chuàng)新性?？萍疾粩嗟膭?chuàng)新和船舶行業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，技術(shù)設(shè)計(jì)創(chuàng)新是時(shí)代的需要，也是勢(shì)在必行的改革創(chuàng)新。其四，多學(xué)科互聯(lián)性。船舶設(shè)計(jì)在現(xiàn)代科技的引領(lǐng)下，吸取了不同學(xué)科的高端技術(shù)，例如結(jié)構(gòu)力學(xué)，超聲波振動(dòng)，流體力學(xué)，外形以及整體性能學(xué)等等，設(shè)計(jì)者會(huì)結(jié)合不同學(xué)科的技術(shù)選取全局最佳設(shè)計(jì)方案。
2 船舶軟件接口開發(fā)現(xiàn)狀
雖然近些年來，國(guó)內(nèi)的計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)水平得到了一定程度的提高，同時(shí)在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用也較多，但是然仍存在較多的問題，在我國(guó)國(guó)內(nèi)船舶設(shè)計(jì)軟件上，不同的CAD或者CAM系統(tǒng)之間普遍采用的是IGES數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式來進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，但是在轉(zhuǎn)換時(shí)仍然會(huì)出現(xiàn)部分?jǐn)?shù)據(jù)信息的丟失，不能夠滿足設(shè)計(jì)人員初始的設(shè)計(jì)理念。
在國(guó)內(nèi)船舶CAD軟件接口的開放上，很多的專業(yè)技術(shù)人員做了較為復(fù)雜的研究性工作，其著重對(duì)CATIA軟件幾何接口的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、存放形式和算法進(jìn)行了探索，通過CATIA提供的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何接口模塊對(duì)接，從而能夠?qū)崿F(xiàn)CAD和CAM兩種軟件之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，這樣使得設(shè)計(jì)人員能夠在開發(fā)時(shí)達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)效果。
在船舶設(shè)計(jì)初期設(shè)計(jì)過程中，獲取的原始數(shù)據(jù)信息量非常龐大，數(shù)據(jù)的正確性也需要反復(fù)核對(duì)，故此這項(xiàng)也是非常復(fù)雜和消耗時(shí)間的問題，有技術(shù)人員使用語言程序編寫了 AUTOCAD接口子程序，它可以將有限的原始研究數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化操作，能夠使得分析人員檢測(cè)數(shù)據(jù)正確性，在圖形平臺(tái)中一般使用DXF標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口，直接使圖形不經(jīng)任何轉(zhuǎn)換和復(fù)雜操作輕松實(shí)現(xiàn)圖形快速生產(chǎn)，這種方法也被廣泛使用到結(jié)構(gòu)復(fù)雜的船舶空間設(shè)計(jì)中。
在船舶工程軟件集成接口研究中，MSC系列的NASTRAN軟件與CAD應(yīng)用集成軟件已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助集成接口方式對(duì)接，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換，在沈陽(yáng)的造船工廠通過使用集成軟件對(duì)接方式實(shí)現(xiàn)了船模擬定、船體二次開發(fā)，管路電氣焊接的二次開放等工作，通過集成接口軟件更快更精準(zhǔn)的進(jìn)行了數(shù)據(jù)的提取，使得船廠節(jié)約了造船時(shí)間和周期?，F(xiàn)代造成工業(yè)中集成軟件中艦船力學(xué)計(jì)算和流固耦合分析也廣泛得到應(yīng)用。
3 船舶數(shù)字化智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)
在目前我國(guó)造船行業(yè)中，計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的接口集成應(yīng)用得到了廣泛的應(yīng)用，但是仍然存在部分問題，特別是在軟件的開放和集成上，就目前國(guó)內(nèi)技術(shù)能力來看，很多的船舶計(jì)算機(jī)軟件集成技術(shù)停留在一個(gè)單一的階段，雖然有部分軟件實(shí)現(xiàn)了接口的對(duì)接，但是不能全面的對(duì)造船工業(yè)的各個(gè)工序進(jìn)行全面的集成，計(jì)算機(jī)軟件在船舶技術(shù)的應(yīng)用中處于一個(gè)局部的應(yīng)用范疇內(nèi)，特別是在設(shè)計(jì)和建造的信息、產(chǎn)品數(shù)據(jù)的管理等方面的集成，處于初級(jí)階段，現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)軟件集成應(yīng)用也是處于船舶制造中的某一個(gè)應(yīng)用工序內(nèi)，而軟件的本身復(fù)雜性較高，很多技術(shù)人員要花很長(zhǎng)時(shí)間去摸索軟件的功能，一個(gè)船舶的制造不是一個(gè)單位、一個(gè)系統(tǒng)、一個(gè)專業(yè)參與的，每個(gè)單位或者系統(tǒng)都負(fù)責(zé)不同的工序，計(jì)算機(jī)軟件如果不能實(shí)現(xiàn)各工序的制造信息數(shù)據(jù)共享，就會(huì)出現(xiàn)二次開發(fā)的困境，因此要打造船舶數(shù)字化智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)，要在一個(gè)計(jì)算機(jī)軟件內(nèi)實(shí)現(xiàn)各單位，各系統(tǒng)，各專業(yè)部分的信息共享，對(duì)于在制造船舶時(shí)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)、階段上需要的數(shù)據(jù)能夠及時(shí)準(zhǔn)確的被相關(guān)人員掌握，有利于工作的快速推進(jìn)。
實(shí)現(xiàn)智能化的計(jì)算機(jī)平臺(tái)技術(shù)，就要求計(jì)算機(jī)軟件能夠?qū)⒋暗脑O(shè)計(jì)者提供的母型船數(shù)據(jù)庫(kù)，設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)，電子規(guī)范驗(yàn)證工具等等系列信息，具備智能的優(yōu)化功能，實(shí)現(xiàn)各合作單位不再受制于地里位置、場(chǎng)地的制約，打破傳統(tǒng)的制造技術(shù)，快速精準(zhǔn)的確定每一個(gè)節(jié)點(diǎn)和階段需要的數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)者的要求。因此，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)軟件在船舶制造智能化的應(yīng)用較為重要。
4 結(jié)束語
在國(guó)外船舶計(jì)算機(jī)軟件接口開放應(yīng)用上已經(jīng)有較為成熟的理論，并且開發(fā)出了系列的軟件系統(tǒng)，我國(guó)船舶數(shù)字化智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)KSHIP是現(xiàn)今能夠集成CAD、CAM、CAE等等軟件的商用軟件，結(jié)合船舶的設(shè)計(jì)制造整個(gè)流程和自主開發(fā)的系統(tǒng)模塊，軟件接口，形成了自己的一套完成智能化集成平臺(tái)，隨著科技技術(shù)的不斷發(fā)展，能夠現(xiàn)實(shí)船舶智能化的集成接口平臺(tái)將不斷被更新，只有依靠科學(xué)，不斷提高精準(zhǔn)、快速、集成系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)軟件，才能夠?qū)崿F(xiàn)我國(guó)船舶智能化的應(yīng)用，才能夠大力帶動(dòng)我國(guó)的船舶制造行業(yè)奔向更輝煌的明天。
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作者簡(jiǎn)介
胡濤（1983-），男，江西省人。大學(xué)本科學(xué)歷?，F(xiàn)中國(guó)船級(jí)社上海規(guī)范研究所工程師。研究方向：船舶軟件工程。
制造云大數(shù)據(jù)
眾所周知，人類社會(huì)正面臨著一場(chǎng)新的技術(shù)革命和新的產(chǎn)業(yè)變革。那么我們認(rèn)為互聯(lián)網(wǎng)+人工智能的時(shí)代正在到來。怎么解讀人工智能？首先，網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)泛在的互聯(lián)網(wǎng)，包括魍車幕チ網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)+人工智能，其核心技術(shù)是七類技術(shù)深度融合，包括新互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、新一代信息技術(shù)、新人工智能技術(shù)、新能源技術(shù)、新材料技術(shù)、新生物技術(shù)以及新應(yīng)用領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)?；ヂ?lián)網(wǎng)時(shí)代特征總結(jié)為泛在互聯(lián)、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，共享服務(wù)，跨界融合，自主智慧和萬眾創(chuàng)新。
當(dāng)然，制造業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)計(jì)民生和國(guó)家安全的重要基石，正面臨全球新技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)變革的挑戰(zhàn)，特別是新一代信息通信技術(shù)，核心就是要發(fā)展智能制造技術(shù)產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用。對(duì)我國(guó)來說面臨的五大挑戰(zhàn)是：第一要從技術(shù)跟隨到創(chuàng)新以及到超越，第二要從傳統(tǒng)制造向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)變，第三從粗放型制造向質(zhì)量效益性轉(zhuǎn)變，第四從資源消耗到綠色制造轉(zhuǎn)型，最后要由生產(chǎn)型制造到生產(chǎn)+服務(wù)型制造轉(zhuǎn)變。
其核心問題就是要貫徹創(chuàng)新協(xié)調(diào)綠色開放共享發(fā)展理念，要走中國(guó)特色的工業(yè)化道路，以創(chuàng)新發(fā)展為主題，以制造業(yè)提高質(zhì)量增加效益為中心，特別強(qiáng)化兩化融合，而且要推進(jìn)智能制造主攻方向。
云制造的概念首先是基于泛在網(wǎng)絡(luò)，其次是借助新興大制造技術(shù)、信息通信技術(shù)、智能科學(xué)技術(shù)及制造應(yīng)用領(lǐng)域四類技術(shù)深度融合。數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化作為技術(shù)手段，構(gòu)成一個(gè)以用戶為中心的統(tǒng)一經(jīng)營(yíng)的智慧硬軟資源和能力的服務(wù)云。這實(shí)際上就是人、機(jī)、物互聯(lián)服務(wù)，或者是現(xiàn)在提出的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念。
用戶通過智慧終端和智慧云制造服務(wù)平臺(tái)能隨時(shí)隨地按照需要獲取智慧制造的資源和能力，要對(duì)整個(gè)全系統(tǒng)全生命周期產(chǎn)業(yè)鏈里面的人機(jī)物信息技術(shù)自主的智慧的感知，互聯(lián)協(xié)同分析認(rèn)知和決策控制與執(zhí)行，促進(jìn)制造全系統(tǒng)及全生命周期活動(dòng)中的人組織、經(jīng)營(yíng)管理、技術(shù)設(shè)備三要素及信息流、物流、資金流、知識(shí)流、服務(wù)流集成優(yōu)化，形成一種基于法在網(wǎng)絡(luò)、用戶為中心、人機(jī)物信息融合。
智慧云模式是什么，手段是什么，業(yè)態(tài)是什么，特征是什么，實(shí)施內(nèi)容是什么，以及目標(biāo)是什么都值得探討。
我們把它叫智慧，因?yàn)閺?qiáng)調(diào)三種深度融合：人物與環(huán)境信息深度融合，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化智能化的深度融合，工業(yè)化和信息化的深度融合。同時(shí)，很重要的基于大數(shù)據(jù)的并行、協(xié)同、實(shí)時(shí)、互聯(lián)、智能的進(jìn)行創(chuàng)新。根據(jù)這樣一個(gè)理念所構(gòu)成的系統(tǒng)，我們把它叫做智慧云制造系統(tǒng)或者簡(jiǎn)單說智慧制造云。概念模型包含幾大部分內(nèi)容，一是制造資源的能力和資源，這里面包括軟的、硬的，包括能力和智能互聯(lián)產(chǎn)品；二是制造云池；三是制造全生命周期的智慧云。其核心支持就是智慧云制造的平臺(tái)。
綜上，智慧制造云是一種互聯(lián)網(wǎng)+人工智能時(shí)代的模式手段。制造模式是以用戶為中心的互聯(lián)服務(wù)協(xié)同個(gè)性柔性社會(huì)化智能制造產(chǎn)品以及服務(wù)用戶的模式，它的手段就是四類技術(shù)深度融合的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化作為技術(shù)手段，構(gòu)成一個(gè)智慧化的人機(jī)物環(huán)境信息互聯(lián)系統(tǒng)，體現(xiàn)數(shù)字化、物聯(lián)化、虛擬化、協(xié)同化、定制化、柔性化和社會(huì)化的產(chǎn)品。
那么智慧制造云、工業(yè)云里面的大數(shù)據(jù)實(shí)際上是全系統(tǒng)全生命周期里面的三要素、五個(gè)流里不斷產(chǎn)生的四個(gè)大數(shù)據(jù)，包含制造全生命周期里面的各種數(shù)據(jù)，有企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理的數(shù)據(jù)，有技術(shù)產(chǎn)品設(shè)備的數(shù)據(jù)。有結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，有靜態(tài)數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
智慧制造云大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，除了四個(gè)云以外，和大量、高速、多樣、價(jià)值以外，還加上了多元符合模態(tài)、數(shù)據(jù)類型異構(gòu)等。其作用簡(jiǎn)單來說能精準(zhǔn)高效智能地用到全生命周期的活動(dòng)，促進(jìn)云制造的智慧化，目標(biāo)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)研制、管理服務(wù)效率質(zhì)量成本能耗，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品加服務(wù)為主導(dǎo)的隨時(shí)隨地的按需個(gè)性化指導(dǎo)。
目前，大數(shù)據(jù)在感知基礎(chǔ)上，有六類大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)，關(guān)鍵技術(shù)在制造云里有新的需求。首先大數(shù)據(jù)的集成與清洗，就是把不同來源、格式、特點(diǎn)性質(zhì)的數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)源在邏輯上或物理上有機(jī)地接入平臺(tái)并進(jìn)行新審查和教研，得到干凈、一致的數(shù)據(jù)。第二技術(shù)就是大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理，采用云存儲(chǔ)和分布式存儲(chǔ)技術(shù)及高吞吐量數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)訪問技術(shù)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸集中的數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)、高效、高可靠、容錯(cuò)的管理與服務(wù)。第三大數(shù)據(jù)分析挖掘，從這些海量的隨機(jī)的數(shù)據(jù)中要找出有價(jià)值的東西，比如說現(xiàn)在分布式計(jì)算引擎，數(shù)據(jù)分析機(jī)器學(xué)習(xí)等，對(duì)我們制造云要以應(yīng)用目標(biāo)為導(dǎo)向，導(dǎo)出相應(yīng)算法軟件。同時(shí)需要建立云制造應(yīng)用系統(tǒng)定量分析的人工智能分析模型，數(shù)據(jù)不是直接用的，是通過模型來的。可視化，各種各樣數(shù)據(jù)可視化而且能應(yīng)用，比如多維數(shù)據(jù)分析，虛擬現(xiàn)實(shí)等，對(duì)目前綜合處理顯示多維數(shù)據(jù)以及交互需求是非常重要的。其次是大數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量，對(duì)智慧云多類型標(biāo)準(zhǔn)需求不限，而且交易和交互要作為一個(gè)導(dǎo)向。最后就是安全，全生命周期里面要安全，像隱私保護(hù)、數(shù)據(jù)水印以及區(qū)塊鏈技術(shù)等。
大數(shù)據(jù)的云化
第三個(gè)問題就是大數(shù)據(jù)云化。直接把大數(shù)據(jù)遷入模型軟件，第二是直接提供DAAS，第三個(gè)就是風(fēng)險(xiǎn)，最后一個(gè)就是大數(shù)據(jù)的可視化，基于大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)智慧制造云里面的風(fēng)險(xiǎn)和顯示。
云里面大數(shù)據(jù)怎么用也值得探討。第一類是航天產(chǎn)品電纜數(shù)據(jù)化設(shè)計(jì)，也就是說把電纜有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和綜合分析性能數(shù)據(jù)收集過來，放到電纜數(shù)據(jù)工程里面，實(shí)現(xiàn)了電纜數(shù)據(jù)化生產(chǎn)的一體化，產(chǎn)生效果后有60%以上研制時(shí)間開展產(chǎn)品質(zhì)量提升。第二類是醫(yī)藥，利用現(xiàn)在制造云里面官方電子病例、醫(yī)療等信息系統(tǒng)提取海量臨床數(shù)據(jù)，挖掘藥物效用及治療方法，從而為醫(yī)藥研發(fā)提供參考。第三類是航天制造和生產(chǎn)比如博世、力士樂等智能生產(chǎn)。第四類就是維修，比如C919健康管理，需要實(shí)時(shí)檢測(cè)大數(shù)據(jù)中心。根據(jù)上面的情況，智慧制造云在大數(shù)據(jù)當(dāng)中是很重要的。
最后提點(diǎn)建議。首先當(dāng)然是大數(shù)據(jù)已經(jīng)成為智慧制造云建設(shè)和運(yùn)行的重要資源，如果沒有大數(shù)據(jù)、沒有云、沒有人工智能，那最后肯定是做不到智慧化制造。而研究實(shí)踐需要從技術(shù)、應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)三方面來協(xié)調(diào)，進(jìn)行各個(gè)層次的技術(shù)創(chuàng)新和人才培養(yǎng)。
從技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)方面，概括性地提幾點(diǎn)想法：第一，從技術(shù)上要做到重視大數(shù)據(jù)、信息通信技術(shù)、人工智能技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)與制造領(lǐng)域等多種技術(shù)的深度融合。要搞大數(shù)據(jù)，必須要做到這幾個(gè)技術(shù)的深度融合，這是我們的一個(gè)觀點(diǎn)。第二，離不開云，因此要對(duì)面向用戶大數(shù)據(jù)的云服務(wù)技術(shù)進(jìn)行研究。第三，要重視基于大數(shù)據(jù)制造全生命周期里面的新模式、流程、手段的研究。最后，要進(jìn)行符合共享經(jīng)濟(jì)商業(yè)模式的技術(shù)研究，當(dāng)然還有安全和相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的制定與評(píng)估。
從應(yīng)用角度來看，要“四個(gè)突出”。第一要以突出制造特色和行業(yè)特點(diǎn)來開展；第二要突出問題導(dǎo)向，問題在哪，競(jìng)爭(zhēng)力缺點(diǎn)就在哪；第三要突出大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智慧云制造管理運(yùn)行模式、手段和業(yè)態(tài)的變革；第四要突出三要素與五流的綜合集成化、優(yōu)化和智慧化。
關(guān)鍵詞：自動(dòng)化發(fā)展前景；智能化；集成化；虛擬化
現(xiàn)今，自動(dòng)化已經(jīng)深深扎根于各個(gè)領(lǐng)域。從機(jī)械行業(yè)發(fā)展來看，印刷機(jī)械、數(shù)控機(jī)床、發(fā)電設(shè)備、工程機(jī)械等重頭產(chǎn)品前景仍看好。除了這些傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域，該行業(yè)將進(jìn)一步向機(jī)光電一體化發(fā)展，向光加工、環(huán)保這樣的新興領(lǐng)域拓展。本論文主要講述機(jī)械自動(dòng)化及其應(yīng)用前景。
1 機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展歷程
在20世紀(jì)初，機(jī)械自動(dòng)化的概念就早早被提出，當(dāng)時(shí)主要只是應(yīng)用于制冷領(lǐng)域，經(jīng)過人們更加廣泛地使用和推廣，漸漸在整個(gè)機(jī)械制造行業(yè)普及開來。20世紀(jì)60年代，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)以飛快的速度發(fā)展，為適應(yīng)市場(chǎng)的變化和滿足市場(chǎng)各方面的需求，可變的自動(dòng)化的生產(chǎn)加工系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生了，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械制造的可變性，因此提高了機(jī)械制造的靈活性和可操作性。這種自動(dòng)化的軟件系統(tǒng)基本上不改變制造過程，自動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)和自動(dòng)的信息處理與判斷分析是通過一定的機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)的，不僅如此，還可以通過在管理過程中對(duì)這些自動(dòng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行預(yù)期操作。在生產(chǎn)過程中可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造的自動(dòng)化，還極大地方便了生產(chǎn)材料的更換。然而，當(dāng)時(shí)的自動(dòng)化系統(tǒng)并不能很好地適應(yīng)現(xiàn)代化企業(yè)的生產(chǎn)需求。當(dāng)前，自動(dòng)化技術(shù)大部分都是在操作過程中的自動(dòng)化，隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，要想在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中站穩(wěn)腳跟，必須要堅(jiān)持不懈的努力，持續(xù)的創(chuàng)新，抓住機(jī)遇，推動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。
2 機(jī)械自動(dòng)化在機(jī)械制造中的應(yīng)用
2.1 智能化應(yīng)用
為了跟上經(jīng)濟(jì)與科學(xué)發(fā)展的腳步，機(jī)械制造工業(yè)對(duì)相應(yīng)的制造技術(shù)也提出了要求。在這種技術(shù)需求的推動(dòng)下，機(jī)械制造技術(shù)得到了相應(yīng)的改進(jìn)和提高，并且使機(jī)械制造自動(dòng)化得以應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中。機(jī)械制造技術(shù)在原有基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)，對(duì)于落后的制造加工理念要堅(jiān)決摒棄，對(duì)于舊的技術(shù)，要不斷開發(fā)出新的技術(shù)進(jìn)行更新?lián)Q代，簡(jiǎn)而言之，就是取其精華，去其糟粕。同時(shí)，對(duì)于商品的概念，要有深刻的理解，從而使制造加工方案更加合理，更加完善，制造出精益求精的商品。智能化應(yīng)用到機(jī)械制造中，即將機(jī)械制造技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、人工智能技術(shù)以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)等多種技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，通過這些技術(shù)的有機(jī)融合，滲透，形成一種全新的，綜合性的制造技術(shù)，從而達(dá)到全方位提高機(jī)械制造工藝性能的目的。在實(shí)際應(yīng)用中，智能化制造技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)人工智能，還能夠?qū)＜一蚣夹g(shù)人員的思維活動(dòng)進(jìn)行模擬。由于智能化技術(shù)的特殊性，對(duì)于自身行為監(jiān)控等專家無法完成的工作，利用智能化技術(shù)就可以輕松實(shí)現(xiàn)。智能化系統(tǒng)具有與專家相同的智慧、邏輯思考能力，可以把專家從繁重的腦力勞動(dòng)中解脫出來，改變了以前的只能模擬和減輕體力勞動(dòng)的局面，具有劃時(shí)代的意義。
2.2 集成化應(yīng)用
集成化應(yīng)用在機(jī)械制造中是一項(xiàng)全新的技術(shù)。集成化技術(shù)主要用于實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品制造速度的提升。通過信息化技術(shù)的應(yīng)用，集成化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械制造過程的優(yōu)化，讓機(jī)械制造過程向著精簡(jiǎn)化和集成化的方向發(fā)展。在機(jī)械制造過程中，往往會(huì)應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，如微電子技術(shù)、通訊技術(shù)等，而這些技術(shù)并不是孤立存在的，而是彼此之間相互作用、緊密結(jié)合的，于是，新的高新技術(shù)也在融合的過程中應(yīng)運(yùn)而生，比如目前被廣泛應(yīng)用的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)、柔性制造技術(shù)等。想要為了推動(dòng)這些高新技術(shù)的發(fā)展與產(chǎn)生，必須充分利用現(xiàn)有的技術(shù)和設(shè)備，并且進(jìn)行合理的整合與集成，產(chǎn)生出新的管理應(yīng)用技術(shù)。通過集成化技術(shù)的應(yīng)用，不僅可將生產(chǎn)制造企業(yè)內(nèi)部所有的生產(chǎn)工作、經(jīng)營(yíng)管理活動(dòng)進(jìn)行整合，使之形成一個(gè)完整、統(tǒng)一的整體，還可從原有的機(jī)械制造基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)模式的變革，以人為活動(dòng)主體，保證企業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量與服務(wù)質(zhì)量的和諧統(tǒng)一。
2.3 虛擬化應(yīng)用
虛擬制造技術(shù)是由多學(xué)科相互配合的綜合技術(shù)系統(tǒng)。包括現(xiàn)代機(jī)械制造工藝、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、并行工程、人工智能、多媒體技術(shù)、信息技術(shù)等多種技術(shù)。虛擬制造技術(shù)以仿真技術(shù)和系統(tǒng)建模為基礎(chǔ)，利用信息技術(shù)、仿真計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)機(jī)械制造活動(dòng)過程進(jìn)行仿真。通過對(duì)機(jī)械制造過程進(jìn)行仿真，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)械制造中可能出現(xiàn)的問題，制訂出相應(yīng)的解決方案。舊的生產(chǎn)方式下，產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)品試制，必須通過設(shè)計(jì)和實(shí)際的生產(chǎn)試驗(yàn)才能達(dá)到試制新產(chǎn)品的目的，開發(fā)過程中有很多不確定性，遇到技術(shù)難題就要修改設(shè)計(jì)方案，重新試制新產(chǎn)品，不僅加大了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，還浪費(fèi)了資源，提高設(shè)計(jì)成本。而采用虛擬制造技術(shù)就可以避免這些現(xiàn)象的發(fā)生，僅僅通過計(jì)算機(jī)來進(jìn)行模擬和仿真，縮短機(jī)械產(chǎn)品開發(fā)周期的同時(shí)還降低了成本，提高機(jī)械產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。
3 自動(dòng)化技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展趨勢(shì)
網(wǎng)絡(luò)虛擬化的制造方式：
網(wǎng)絡(luò)虛擬制造技術(shù)依靠計(jì)算機(jī)技術(shù)、其他交互設(shè)備和強(qiáng)大的軟硬件功能，通過計(jì)算機(jī)工作平臺(tái)，相互協(xié)調(diào)構(gòu)建出一個(gè)虛擬環(huán)境。在這個(gè)虛擬的環(huán)境中，把人類的知識(shí)、人類的技術(shù)和人類的感知能力參與其中，從而形成一種全新的人機(jī)界面互動(dòng)形式，對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行全面的建模和仿真。通過與虛擬世界中的對(duì)象進(jìn)行交互作用，對(duì)于產(chǎn)品從設(shè)計(jì)開發(fā)到生產(chǎn)制造的每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行仿真和模擬。除此之外，還可以對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行全面模擬試驗(yàn)，對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造合理性、制造周期進(jìn)行預(yù)測(cè)。在產(chǎn)品沒有生產(chǎn)之前，就對(duì)設(shè)計(jì)的可行性、經(jīng)濟(jì)性、合理性進(jìn)行全面的考核，有效避免不合理的設(shè)計(jì)和資金投入，從而達(dá)到資源的最優(yōu)化配置。
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作者簡(jiǎn)介：益聰（1994―），男，陜西西安人，沈陽(yáng)理工大學(xué)本科在讀。
隨著社會(huì)的進(jìn)步和生活水平的提高，社會(huì)對(duì)產(chǎn)品多樣化，低制造成本及短制造周期等需求日趨迫切，傳統(tǒng)的制造技術(shù)已不能滿足市場(chǎng)對(duì)多品種小批量，更具特色符合顧客個(gè)人要求樣式和功能的產(chǎn)品的需求。90年代后，由于微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、機(jī)械與控制設(shè)備的發(fā)展，制造業(yè)自動(dòng)化進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)代，技術(shù)日臻成熟。柔性制造技術(shù)已成為各工業(yè)化國(guó)家機(jī)械制造自動(dòng)化的研制發(fā)展重點(diǎn)。
1 基本概念
1 1 柔性柔性可以表述為兩個(gè)方面。第一方面是系統(tǒng)適應(yīng)外部環(huán)境變化的能力，可用系統(tǒng)滿足新產(chǎn)品要求的程度來衡量;第二方面是系統(tǒng)適應(yīng)內(nèi)部變化的能力，可用在有干擾(如機(jī)器出現(xiàn)故障)情況下，系統(tǒng)的生產(chǎn)率與無干擾情況下的生產(chǎn)率期望值之比來衡量?！叭嵝浴笔窍鄬?duì)于“剛性”而言的，傳統(tǒng)的“剛性”自動(dòng)化生產(chǎn)線主要實(shí)現(xiàn)單一品種的大批量生產(chǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)率很高，由于設(shè)備是固定的，所以設(shè)備利用率也很高，單件產(chǎn)品的成本低。但價(jià)格相當(dāng)昂貴，且只能加工一個(gè)或幾個(gè)相類似的零件，難以應(yīng)付多品種中小批量的生產(chǎn)。隨著批量生產(chǎn)時(shí)代正逐漸被適應(yīng)市場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化的生產(chǎn)所替換，一個(gè)制造自動(dòng)化系統(tǒng)的生存能力和競(jìng)爭(zhēng)能力在很大程度上取決于它是否能在很短的開發(fā)周期內(nèi)，生產(chǎn)出較低成本、較高質(zhì)量的不同品種產(chǎn)品的能力。柔性已占有相當(dāng)重要的位置。柔性主要包括
1) 機(jī)器柔性 當(dāng)要求生產(chǎn)一系列不同類型的產(chǎn)品時(shí)，機(jī)器隨產(chǎn)品變化而加工不同零件的難易程度。
2) 工藝柔性 一是工藝流程不變時(shí)自身適應(yīng)產(chǎn)品或原材料變化的能力;二是制造系統(tǒng)內(nèi)為適應(yīng)產(chǎn)品或原材料變化而改變相應(yīng)工藝的難易程度。
3) 產(chǎn)品柔性 一是產(chǎn)品更新或完全轉(zhuǎn)向后，系統(tǒng)能夠非常經(jīng)濟(jì)和迅速地生產(chǎn)出新產(chǎn)品的能力;二是產(chǎn)品更新后，對(duì)老產(chǎn)品有用特性的繼承能力和兼容能力。
4) 維護(hù)柔性 采用多種方式查詢、處理故障，保障生產(chǎn)正常進(jìn)行的能力。
5) 生產(chǎn)能力柔性 當(dāng)生產(chǎn)量改變、系統(tǒng)也能經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行的能力。對(duì)于根據(jù)訂貨而組織生產(chǎn)的制造系統(tǒng)，這一點(diǎn)尤為重要。
6) 擴(kuò)展柔性 當(dāng)生產(chǎn)需要的時(shí)候，可以很容易地?cái)U(kuò)展系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，增加模塊，構(gòu)成一個(gè)更大系統(tǒng)的能力。
7) 運(yùn)行柔性 利用不同的機(jī)器、材料、工藝流程來生產(chǎn)一系列產(chǎn)品的能力和同樣的產(chǎn)品，換用不同工序加工的能力。
1 2 柔性制造技術(shù)柔性制造技術(shù)是對(duì)各種不同形狀加工對(duì)象實(shí)現(xiàn)程序化柔性制造加工的各種技術(shù)的總和。柔性制造技術(shù)是技術(shù)密集型的技術(shù)群，我們認(rèn)為凡是側(cè)重于柔性，適應(yīng)于多品種、中小批量(包括單件產(chǎn)品)的加工技術(shù)都屬于柔性制造技術(shù)。目前按規(guī)模大小劃分為:
1) 柔性制造系統(tǒng)(FMS)
關(guān)于柔性制造系統(tǒng)的定義很多，權(quán)威性的定義有:
美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局把FMS定義為:“由一個(gè)傳輸系統(tǒng)聯(lián)系起來的一些設(shè)備，傳輸裝置把工件放在其他聯(lián)結(jié)裝置上送到各加工設(shè)備，使工件加工準(zhǔn)確、迅速和自動(dòng)化。中央計(jì)算機(jī)控制機(jī)床和傳輸系統(tǒng)，柔性制造系統(tǒng)有時(shí)可同時(shí)加工幾種不同的零件。 國(guó)際生產(chǎn)工程研究協(xié)會(huì)指出“柔性制造系統(tǒng)是一個(gè)自動(dòng)化的生產(chǎn)制造系統(tǒng)，在最少人的干預(yù)下，能夠生產(chǎn)任何范圍的產(chǎn)品族，系統(tǒng)的柔性通常受到系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)所考慮的產(chǎn)品族的限制?！?而我國(guó)國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)則定義為“柔性制造系統(tǒng)是由數(shù)控加工設(shè)備、物料運(yùn)儲(chǔ)裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成的自動(dòng)化制造系統(tǒng)，它包括多個(gè)柔性制造單元，能根據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進(jìn)行調(diào)整，適用于多品種、中小批量生產(chǎn)。” 簡(jiǎn)單地說，F(xiàn)MS是由若干數(shù)控設(shè)備、物料運(yùn)貯裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成的并能根據(jù)制造任務(wù)和生產(chǎn)品種變化而迅速進(jìn)行調(diào)整的自動(dòng)化制造系統(tǒng)。 目前常見的組成通常包括4臺(tái)或更多臺(tái)全自動(dòng)數(shù)控機(jī)床(加工中心與車削中心等)，由集中的控制系統(tǒng)及物料搬運(yùn)系統(tǒng)連接起來，可在不停機(jī)的情況下實(shí)現(xiàn)多品種、中小批量的加工及管理。目前反映工廠整體水平的FMS是第一代FMS，日本從1991年開始實(shí)施的“智能制造系統(tǒng)”(IMS)國(guó)際性開發(fā)項(xiàng)目，屬于第二代FMS;而真正完善的第二代FMS預(yù)計(jì)本世紀(jì)十年代后才會(huì)實(shí)現(xiàn)。
2) 柔性制造單元(FMC)
FMC的問世并在生產(chǎn)中使用約比FMS晚6～8年，F(xiàn)MC可視為一個(gè)規(guī)模最小的FMS，是FMS向廉價(jià)化及小型化方向發(fā)展的一種產(chǎn)物，它是由1～2臺(tái)加工中心、工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床及物料運(yùn)送存貯設(shè)備構(gòu)成，其特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)單機(jī)柔性化及自動(dòng)化，具有適應(yīng)加工多品種產(chǎn)品的靈活性。迄今已進(jìn)入普及應(yīng)用階段。
3) 柔性制造線(FML)
它是處于單一或少品種大批量非柔性自動(dòng)線與中小批量多品種FMS之間的生產(chǎn)線。其加工設(shè)備可以是通用的加工中心、CNC機(jī)床;亦可采用專用機(jī)床或NC專用機(jī)床，對(duì)物料搬運(yùn)系統(tǒng)柔性的要求低于FMS，但生產(chǎn)率更高。它是以離散型生產(chǎn)中的柔性制造系統(tǒng)和連續(xù)生過程中的分散型控制系統(tǒng)(DCS)為代表，其特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線柔性化及自動(dòng)化，其技術(shù)已日臻成熟，迄今已進(jìn)入實(shí)用化階段。
4) 柔性制造工廠(FMF) FMF是將多條FMS連接起來，配以自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系，采用從訂貨、設(shè)計(jì)、加工、裝配、檢驗(yàn)、運(yùn)送至發(fā)貨的完整FMS。它包括了CAD/CAM，并使計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)投入實(shí)際，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)柔性化及自動(dòng)化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全廠范圍的生產(chǎn)管理、產(chǎn)品加工及物料貯運(yùn)進(jìn)程的全盤化。FMF是自動(dòng)化生產(chǎn)的最高水平，反映出世界上最先進(jìn)的自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)。它是將制造、產(chǎn)品開發(fā)及經(jīng)營(yíng)管理的自動(dòng)化連成一個(gè)整體，以信息流控制物質(zhì)流的智能制造系統(tǒng)(IMS)為代表，其特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)工廠柔性化及自動(dòng)化。
2 柔性制造所采用的關(guān)鍵技術(shù)
2.1 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)
未來CAD技術(shù)發(fā)展將會(huì)引入專家系統(tǒng)，使之具有智能化，可處理各種復(fù)雜的問題。當(dāng)前設(shè)計(jì)技術(shù)最新的一個(gè)突破是光敏立體成形技術(shù)，該項(xiàng)新技術(shù)是直接利用CAD數(shù)據(jù)，通過計(jì)算機(jī)控制的激光掃描系統(tǒng)，將三維數(shù)字模型分成若干層二維片狀圖形，并按二維片狀圖形對(duì)池內(nèi)的光敏樹脂液面進(jìn)行光學(xué)掃描，被掃描到的液面則變成固化塑料，如此循環(huán)操作，逐層掃描成形，并自動(dòng)地將分層成形的各片狀固化塑料粘合在一起，僅需確定數(shù)據(jù)，數(shù)小時(shí)內(nèi)便可制出精確的原型。它有助于加快開發(fā)新產(chǎn)品和研制新結(jié)構(gòu)的速度。
2.2 模糊控制技術(shù)
模糊數(shù)學(xué)的實(shí)際應(yīng)用是模糊控制器。最近開發(fā)出的高性能模糊控制器具有自學(xué)習(xí)功能，可在控制過程中不斷獲取新的信息并自動(dòng)地對(duì)控制量作調(diào)整，使系統(tǒng)性能大為改善，其中尤其以基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)方法更引起人們極大的關(guān)注。
2.3 人工智能、專家系統(tǒng)及智能傳感器技術(shù)
迄今，柔性制造技術(shù)中所采用的人工智能大多指基于規(guī)則的專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)利用專家知識(shí)和推理規(guī)則進(jìn)行推理，求解各類問題(如解釋、預(yù)測(cè)、診斷、查找故障、設(shè)計(jì)、計(jì)劃、監(jiān)視、修復(fù)、命令及控制等)。由于專家系統(tǒng)能簡(jiǎn)便地將各種事實(shí)及經(jīng)驗(yàn)證過的理論與通過經(jīng)驗(yàn)獲得的知識(shí)相結(jié)合，因而專家系統(tǒng)為柔性制造的諸方面工作增強(qiáng)了柔性。展望未來，以知識(shí)密集為特征，以知識(shí)處理為手段的人工智能(包括專家系統(tǒng))技術(shù)必將在柔性制造業(yè)(尤其智能型)中起著日趨重要的關(guān)鍵性的作用。目前用于柔性制造中的各種技術(shù)，預(yù)計(jì)最有發(fā)展前途的仍是人工智能。預(yù)計(jì)到21世紀(jì)初，人工智能在柔性制造技術(shù)中的應(yīng)用規(guī)模將在比目前大4倍。智能制造技術(shù)(IMT)旨在將人工智能融入制造過程的各個(gè)環(huán)節(jié)，借助模擬專家的智能活動(dòng)，取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動(dòng)。在制造過程，系統(tǒng)能自動(dòng)監(jiān)測(cè)其運(yùn)行狀態(tài)，在受到外界或內(nèi)部激勵(lì)時(shí)能自動(dòng)調(diào)節(jié)其參數(shù)，以達(dá)到最佳工作狀態(tài)，具備自組織能力。故IMT被稱為未來21世紀(jì)的制造技術(shù)。對(duì)未來智能化柔性制造技術(shù)具有重要意義的一個(gè)正在急速發(fā)展的領(lǐng)域是智能傳感器技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)是伴隨計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)和人工智能而產(chǎn)生的，它使傳感器具有內(nèi)在的“決策”功能。
2 4 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)是模擬智能生物的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)信息進(jìn)行并處理的一種方法。故人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也就是一種人工智能工具。在自動(dòng)控制領(lǐng)域，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不久將并列于專家系統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng)，成為現(xiàn)代自動(dòng)化系統(tǒng)中的一個(gè)組成部分。
3 柔性制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
3 1 FMC將成為發(fā)展和應(yīng)用的熱門技術(shù)
這是因?yàn)镕MC的投資比FMS少得多而經(jīng)濟(jì)效益相接近，更適用于財(cái)力有限的中小型企業(yè)。目前國(guó)外眾多廠家將FMC列為發(fā)展之重。
3 2 發(fā)展效率更高的FML
多品種大批量的生產(chǎn)企業(yè)如汽車及拖拉機(jī)等工廠對(duì)FML的需求引起了FMS制造廠的極大關(guān)注。采用價(jià)格低廉的專用數(shù)控機(jī)床替代通用的加工中心將是FML的發(fā)展趨勢(shì)。
3 3 朝多功能方向發(fā)展
由單純加工型FMS進(jìn)一步開發(fā)以焊接、裝配、檢驗(yàn)及鈑材加工乃至鑄、鍛等制造工序兼具的多種功能FMS。
4 結(jié)束語
柔性制造技術(shù)是實(shí)現(xiàn)未來工廠的新穎概念模式和新的發(fā)展趨勢(shì)，是決定制造企業(yè)未來發(fā)展前途的具有戰(zhàn)略意義的舉措。屆時(shí)，智能化機(jī)械與人之間將相互融合，柔性地全面協(xié)調(diào)從接受訂貨單至生產(chǎn)、銷售這一企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的全部活動(dòng)。
近年來，柔性制造作為一種現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)“哲理”和工廠自動(dòng)化的先進(jìn)模式已為國(guó)際上所公認(rèn)，可以這樣認(rèn)為:柔性制造技術(shù)是在自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)及制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，將以往企業(yè)中相互獨(dú)立的工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造及經(jīng)營(yíng)管理等過程，在計(jì)算機(jī)及其軟件的支撐下，構(gòu)成一個(gè)覆蓋整個(gè)企業(yè)的完整而有機(jī)的系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)全局動(dòng)態(tài)最優(yōu)化，總體高效益、高柔性，并進(jìn)而贏得競(jìng)爭(zhēng)全勝的智能制造技術(shù)。它作為當(dāng)今世界制造自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的前沿科技，為未來機(jī)構(gòu)制造工廠提供了一幅宏偉的藍(lán)圖，將成為21世紀(jì)機(jī)構(gòu)制造業(yè)的主要生產(chǎn)模式。實(shí)現(xiàn)了按端口、MAC地址、應(yīng)用等來劃分虛擬網(wǎng)絡(luò)，有效地控制了企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的廣播流量和提高了企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的安全性。
4 結(jié) 論
