智能制造:定义、特点、应用智能制造(Intelligent Manufacturing,IM)是一种基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合的新型生产方式。智能制造不仅仅局限于工厂内部的生产流程优化,还涵盖了产品生命周期管理、供应链协同和服务型制造等多个方面。
通过应用先进的传感技术、网络通信、大数据分析、人工智能(AI)、机器人技术等,智能制造实现了生产过程的高度自动化、智能化和互联化,提升制造企业的灵活性、效率和产品质量,同时降低成本,并能够快速响应市场变化和个性化需求。
智能制造的定义与特点定义:智能制造是指在制造过程中广泛应用智能技术和系统,实现设备联网、数据互通、智能决策和优化控制的新型生产方式。它通过将智能机器和人类专家组成人机一体化智能系统,在制造过程中进行智能活动,如分析、推理、判断、构思和决策等,以扩大、延伸和部分取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。
特点:
智能化:智能制造系统能够自主地进行分析、推理、判断、构思和决策等智能活动,实现制造过程的自动化和智能化。通过先进的传感技术和人工智能算法,系统能够实时感知生产环境、设备状态和产品信息,并做出相应决策。
人机一体化:智能制造强调人与智能机器的合作共事,人机之间可以相互补充、相互协作,共同完成制造任务。合作模式提高制造过程的灵活性和效率,同时确保了人类专家在关键决策中的参与。
柔性化:智能制造系统具有很强的柔性,能够适应不同产品的生产需求,快速调整生产流程和工艺参数。使得制造企业能够快速响应市场变化和个性化需求,实现小批量、多品种的生产。
高度集成化:智能制造将制造过程中的各种资源和信息进行高度集成,实现设计、生产、管理、服务等环节的无缝衔接。通过物联网(IoT)技术,物理设备之间的互联互通形成了庞大的物联网络,实现了生产数据的实时采集和传输。
自学习与自适应能力:智能制造系统能够通过学习和积累经验,不断提高自身的性能和效率,适应不断变化的生产环境和需求。机器学习算法和深度学习技术的应用赋予了机器一定的“思考”能力,使其能够在生产过程中不断优化决策和控制策略。
智能制造的关键技术
物联网(IoT):通过各种传感器和网络协议,实现物理设备之间的互联互通,形成庞大的物联网络。为生产数据的实时采集和传输提供了基础,支持生产过程的监控和优化。
大数据分析:利用统计学方法和机器学习算法从海量的数据中提取有价值的信息。这些信息支持生产计划的优化、质量控制和预测性维护等决策活动。
人工智能(AI):涵盖机器学习、深度学习等多种技术,赋予机器一定的“思考”能力。AI技术在生产过程中的智能决策和优化控制中发挥着关键作用。
机器人技术:开发具有高度灵活性和自主性的工业机器人,实现危险环境下的作业或高精度要求的操作。机器人技术的应用提高了生产过程的自动化水平和效率。
工业互联网平台:提供一个开放式的云服务平台,支持多源异构数据的集成、存储、处理及分析。为企业级应用提供了基础设施,支持跨部门、跨企业的协同合作。
智能制造的应用场景
智能工厂:整个工厂实现全面数字化转型,所有设备都可通过网络连接并交换信息。形成协同的工作环境,如柔性生产、无人化车间、自组织物流配送等。
数字孪生:创建产品的虚拟镜像,实时同步物理实体的状态变化。便于仿真测试、故障诊断和性能优化,如飞机发动机设计验证、汽车碰撞试验模拟等。
个性化定制:根据客户需求定制化生产产品,既保持大规模生产的成本优势,又能满足用户的个性化要求。如家具制造商提供的按需定制服务,提高了客户满意度和市场竞争力。
预测性维护:基于对设备运行数据的持续监测和分析,提前识别潜在问题并安排预防性维修。避免突发故障导致停机损失,如风电场风机叶片的健康状况评估。
澳汰尔对智能制造的支持澳汰尔(Altair)是一家技术公司,在仿真、高性能计算(HPC)和人工智能(AI)等领域提供软件和云解决方案。
以下是澳汰尔为支持智能制造所能提供的服务:
仿真分析与优化:
产品设计与优化:提供先进的仿真软件,如Altair HyperWorks,支持产品的结构分析、流体分析、热分析等。帮助制造商在设计阶段就优化产品的性能和质量,减少物理原型的制作成本和时间。
生产流程优化:通过仿真模拟生产流程,识别潜在的生产瓶颈和故障点,提出改进建议。提高生产效率和产品质量,确保生产过程的顺畅。
高性能计算支持:
大规模数据处理:提供高性能计算平台,支持智能制造过程中产生的大规模数据的存储、处理和分析。为智能决策提供数据支持,确保数据的准确性和及时性。
复杂计算任务加速:利用高性能计算技术,加速复杂计算任务的执行,如人工智能算法的训练、大数据分析等。提高智能制造的效率,缩短产品开发和生产周期。
人工智能与机器学习:
智能决策支持:提供基于人工智能和机器学习的算法和工具,支持生产过程中的智能决策,如生产计划排程、质量预测等。提高决策的准确性和效率,降低人为因素导致的决策风险。
预测性维护:利用人工智能技术,对设备运行数据进行实时监控和分析,提前识别潜在故障。实现预测性维护,减少停机损失,提高设备的可靠性和稳定性。
云解决方案:
灵活的资源分配:澳汰尔的云解决方案,如Altair One®云创新门户平台,为智能制造的开发团队提供灵活的资源分配。根据项目的需求随时调整计算资源和存储资源,提高资源利用率和开发效率。
协作与共享:云平台支持团队成员之间的协作和共享,方便开发团队进行沟通和协作。提高开发效率,促进知识共享和团队协作。
工程与材料仿真:
材料性能分析:对于涉及新材料或复杂材料的智能制造产品,澳汰尔的材料仿真解决方案可以帮助工程师分析材料的性能和行为。优化产品的材料选择和设计,提高产品的质量和性能。
粒子相互作用建模:在一些需要模拟粒子相互作用的场景中,如制药、农业等领域的人工智能产品开发,澳汰尔的离散元方法(DEM)可以提供准确的粒子仿真模型。为产品的开发提供支持,确保产品的可靠性和有效性。
工程咨询与培训:
技术咨询服务:提供专业的技术咨询服务,帮助制造商制定智能制造战略规划,提供技术解决方案和实施建议。确保智能制造项目的顺利实施和成功落地。
培训与技术支持:提供全面的培训和技术支持服务,帮助制造商提高技术团队的能力和水平。确保智能制造系统的稳定运行和持续优化,提高制造商的竞争力和市场地位。
END澳汰尔凭借其在仿真、高性能计算和人工智能等领域的深厚底蕴和丰富经验,为智能制造提供支持和服务。通过与澳汰尔的合作,制造企业可以加速智能制造的落地和应用,提升生产效率和产品质量,实现企业的转型升级和可持续发展。