
我国智能制造技术的发展现状以及存在的问题
2023-10-12
装备制造产业是为国民经济发展和国防建设提供技术装备的基础性产业。装备制造产业的发展水平在一定程度上集中体现了国家的综合实力,其发展也为我国产业升级和技术进步提供了重要保障。目前,我国装备制造业已取得举世瞩目的成就,无论是在工业增加值,还是利润增长方面,大部分的装备制造企业都获得了提升,这得益于国家产业政策的大力扶持和全球产业格局的转变。
历经多年发展,我国在工程机械、轨道交通装备的产品研发、生产及管理方面积累了丰富的实践经验,以三一重工、中国中车、中铁工业为代表的龙头企业已经具备了国际竞争力。同时,基于过去十多年间技术和国际市场运作经验的不断累积,我国装备企业在品牌、技术、产品等核心竞争要素上已经具备了“走出去”的实力。
以铁路建设、运营、车辆设备制造为主的龙头企业取得了较大的成就,已经完成技术积累,开始走向全球。在一些重要装备制造领域,随着物联网、5G、AI 等新技术的应用,数字技术对装备制造业的智能化赋能将成为常态。
数字孪生帮助传统企业打造线上 3D 监控场景,通过姿态控制、实时数据监测显示、设备远程控制以及系统漫游等人机交互功能,实现对三维模型的全面呈现和精准操作。使得企业能够更加高效、智能地进行生产和管理,为实现可持续发展提供了重要的技术支持。
铁路建设
机车整备场三维可视化,从整备场全局调度、到各分段作业流程、再到各机车整备和工人在岗情况等多个维度,展示了数字孪生技术在机车整备场上的应用。 将实际物理系统与其数字模型相结合,以现场数据情况为驱动,实时获取作业过程中的关键数据,实现对整个上砂卸污棚作业过程的模拟和监控。从而提高了作业效率和安全性,同时还为管理人员提供了科学决策支持。
通过数字孪生模型,管理人员可以对作业过程进行虚拟仿真,评估不同方案的效果,并进行优化。这有助于提高整备场的管理水平,优化资源调度,提升整备效率。
汽车总装车间
通过特定的算法和分析软件对生产过程进行实时监控、趋势分析、判断预警及质量追溯,确保工作人员实时掌握运行状态,或通过历史记录回溯查阅排气系统的安装流程以及安装位置。为后期质量提升指明方向,形成制造数据的闭环管理。
既体现了当前汽车生产线制作工艺的优良,又展现了Hightopo 3D 可视化技术与现实的融合度的高标准。数字孪生设备组装的工况态势,亦可远程遥控监管,以此实现全天候、立体化、多方位的人员管理模式。
机械设备运营
对工厂流水线的主要工艺流程进行 2D 可视化设计,根据不同的单元“支腿焊接自动线”、“小件自动化机加线”、“自动化产线”、“输送直管热处理”、输送直管自动热处理线”、“输送直管自动焊接线”、“专汽搅拌桶涂装自动线”进行分类设计,结合接入测点后监测到的实时数据,直观呈现工艺流程和工艺设备的运行状态。
可视化界面中,每台焊接机器人都有其相对应的报警装置,根据报警级别实时汇总其状态并在右侧面板轮播展示。并且根据焊接机器人携带的传感器传输回的数据信息,将设备效率指标以曲线图的形式进行可视化展示。
鼠标划过焊接机器人设备会高亮显示,点击后可进入设备界面,界面内是对设备的二维展示,两侧辅助以相关设备基础信息包括焊接电流、焊接电压、送丝速度、设备效率指标等,方便使用者对该设备的详情进行掌握。
3D 动画技术展示效果以一种科幻和未来的视角来实现现实生产中的内容。
通过数据模型 + 基础 UI 库 + 2D 拓扑 + 3D 渲染引擎,数字孪生机械装备制造业生产线流程,旨在为”数字孪生+工业互联网”的建设添砖加瓦,真正实现智能制造、超越现实的数字映射系统。
如今成为“世界工厂”
发展至今,我国制造业取得了巨大的成就。根据国家统计局统计数据显示,2018年我国制造业增加值为26.5万亿元,持续占国民生产总值(GDP)30%左右的比重,是名副其实的国民经济支柱产业。
困境犹存 亟待转型升级
值得注意的是,尽管中国制造业增加值占世界比重在不断加大,但与发达国家相比,制造业发展水平相对较低。目前,中国在钢铁、铜、水泥、化肥、化纤、发电量、造船、汽车、计算机、笔记本电脑、打印机、电视机、空调、洗衣机等数百种制造业产品的产量居世界第一位,但这些产业技术密集度不高,属于中低度技术密集型。在高端芯片、电子制造、消费电子、工业软件、高端数控机床等领域自给率严重不足。
——高性能芯片依赖进口
当前我国集成电路市场仍然以国外进口为主,国产化率较低,对外依存度较高。在DRAM、NAND存储器及电脑、服务器CPU等方面国产化率为零。虽然紫光展锐、华为海思等在移动处理器方面已进入全球前列,但是,在个人电脑处理器方面,英特尔垄断了全球市场,国内相关企业有3-5家,但都没有实现商业量产,大多依靠申请科研项目经费和政府补贴维持运转。
——自主品牌汽车占有率低
中国是全球最大的汽车市场,2018年汽车产销量达到,蝉联全球第一。但是,由于德国、法国、日本、美国等汽车工业历史悠久,技术领先,中国汽车的自主品牌占全球的市场份额较低。根据Fucos2move统计数据显示,2018年全球汽车厂商销量前十名均为国外企业,无中国品牌。
——高端数控机床自给率不足
随着技术的快速更新迭代,一个国家数控机床水平的高低已经在一定程度决定了该国制造业水平的高低。我国数控机床近年来发展维持稳定增长的态势,2018年市场规模达到3389亿元。但不同等级的数控机床的国产化率存在较大的差异,其中高端数控机床自给率严重不足。
我国需要突破自主核心技术、关键共性技术、精密工艺技术、测试控制技术等研制瓶颈,打破发达国家对我国工业制造的限制和制约,实现中国制造在高端领域的重点突破。而智能制造能对现有制造业进行提升,包括缩短开发周期、降低成本、提升效率等;此外,智能制造将会推动制造业发展出全新的制造模式,包括柔性制造、生物制造、绿色制造、分形制造等。智能制造已成为全球制造业竞争的战略制高点。
以上数据来源及分析请参考于前瞻产业研究院《集成电路用电子化学品行业市场需求与投资规划分析报告》。
技术创新和应用不足:尽管中国在人工智能、物联网和大数据等领域取得了一些突破,但与发达国家相比,仍存在一定的差距。我国智能制造还需要加大研发和创新投入,提高自主创新能力,推动关键技术的突破和应用。
企业数字化转型进展不平衡:我国制造业中大多数企业仍处于传统制造模式,数字化转型进展不平衡。一些大型企业和高技术行业较早开始数字化转型,应用智能制造技术较为广泛,但中小型企业和传统行业的数字化转型仍面临较大难题。
人才短缺和技能匹配:智能制造需要具备相关技术和知识的高素质人才。然而,我国智能制造领域的人才供给仍然不足,尤其是高级技术人才和具备跨学科背景的人才。同时,由于技术更新换代的速度加快,传统工人的技能也需要得到升级和匹配。
数据安全和隐私保护:智能制造的关键环节是数据的采集和处理,这就涉及到数据安全和隐私保护的问题。目前,我国在数据安全和隐私保护方面还存在挑战,需要加强相关法规和标准的建设,加强企业和个人的数据安全意识和保护措施。
跨部门合作和政策支持:智能制造涉及多个部门和领域的合作,需要跨部门的协调和支持。同时,政府在政策制定和执行方面需要提供更加有力的支持,包括财政支持、税收优惠、技术标准和市场准入等方面的政策支持。
高胜团队有12年企业智能化辅导经验,有任何企业管理难题欢迎私信。尽管面临一些困难,但我国智能制造的发展势头良好。政府、企业和学术界正在积极推动智能制造的发展,加大创新投入,加强人才培养和技术应用,努力提高智能制造的水平和竞争力。
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