人工智能在制造业中的应用

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摘要：

针对制造业的高度复杂性，结合人工智能的研究进展，详细论述了计算机在制造生产中的应用现状及发展方向，阐明了各种技术的特点，并指出多种技术相结合进一步实现制造生产自动化，使人工智能更好地应用于制造生产，这对提高生产率及质量有重要意义。

关键字：人工智能；计算机；制造

引言：

人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学，旨在研究如何利用计算机等现代化工具种系统来模仿人类的智能行为。人工智能技术的发展为生产数据与信息的分析和处理提供了有效的方法，给制造技术增添了智能的翅膀。人工智能技术尤其适合于解决特别复杂和不确定的问题，在制造过程的各个环节几乎都可广泛应用人工智能技术。

人工智能的传说可以追溯到古埃及，但随着1941年以来电子计算机的发展，技术已最终可以创造出机器智能，人工智能领域的研究是从1956年正式开始的，这一年在达特茅斯大学召开的会议上正式使用了“人工智能”(Artificial Intelligence，AI)这个术语，从那以后,研究者们发展了众多理论和原理，人工智能的概念也随之扩展。随后的几十年中，人们从问题求解、逻辑推理与定理证明、自然语言理解、博弈、自动程序设计、专家系统、学习以及机器人学等多个角度展开了研究，已经建立了一些具有不同程度人工智能的计算机系统，例如能够求解微分方程、设计分析集成电路、合成人类自然语言，而进行情报检索，提供语音识别、手写体识别的多模式接口，应用于疾病诊断的专家系统以及控制太空飞行器和水下机器人更加贴近我们的生活。

1.有关人工智能

人工智能也称机器智能，它是计算机科学、控制论、信息论、神经生理学、心理学、语言学等多种学科互相渗透而发展起来的一门综合性学科。从计算机应用系统的角度出发，人工智能是研究如何制造出人造的智能机器或智能系统，来模拟人类智能活动的能力，以延伸人们智能的科学。

2.传统制造业谋求转型跨越

传统的设计模式已远远不能满足现代科技的迅猛发展，为了克服传统设计方法的不足，人工智能在现代设计领域逐渐受到重视。20世纪50年代诞生的数控技术以及随后出现的机器人技术和计算机辅助设计技术，开创了数字化技术用于制造活动的先河，也满足了制造产品多样化对柔性制造的要求。而传感技术的发展和普及，为大量获取制造数据和信息提供了便捷的技术手段。

3.制造工业的现状

随着制造信息的爆炸性增长以及处理信息工作量的猛增, 要求制造系统表现出更大的智能, 但是专业人才的缺乏和专门知识的短缺, 严重制约了制造工业的发展, 在发展中国家是如此, 在发达国家由于制造企业向第三世界转移, 同样也造成我国技术力量的空虚, 这动荡不定的市场和激烈的竞争要求制造企业在生产活动中表现出更高的机敏性和智能; 而CIMS 的实施和制造业的全球化发展遇到两个重大的障碍, 即目前已形成的“自动化孤岛”的连接和全局优化问题以及各国、各地区的标准、数据和人- 机接口的统一问题, 这些问题的解决促进了智能制造系统的产生。

4.智能机器人的诞生

智能机器人是通过软件和远程遥控技术运行的专业机电设备。随着计算机技术的发展，这些机器人的功能也将越发强大，性能不断提升，工业机器人的应用领域已经不再限于传统的汽车、物流等粗放生产，已经涉及电子等精密制造领域。

5.软件将成为构建智能化工厂的重要基础

人性化操作接口、高功效计算机运算平台连接、跨世界端运算与信息集成分析与统计都将成为关键要素。从自动化到智能化，虽然中国制造业的智能化进程仍任重而道远，但毫无疑问，随着世界经济迅速的发展与成长，智能化制造工厂将给所有产业带来转型与冲击，也将引领全球制造业发展模式的前进与革新，对于中国制造业的转型来说已是必然选择。

6.数字技术和自动化技术的提高

数字技术和自动化技术使制造业的发展模式、运行效率等发生了深刻变化。基于数字化技术，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，最终实现智能制造工厂。

7.低端制造业造就巨大潜在市场

行业机器人最容易打开市场。中国有发达国家普遍不具备的低端制造业(全球产业转移中国)，物流、食品饮料、医药、卫浴、冲压、打磨等这些行业的简单重复劳动非常适合机器人替代人工，行业机器人或将最先打开市场。

8.我国制造业面临诸多困难

尽管中国制造业令世界瞩目，但不可否认我国制造业面临诸多困难。企业缺乏核心技术，产品附加值过低、缺乏品牌意识、深陷价格战等问题，严重制约行业的发展。高端设备需大量进口，自主创新面临着能力不足和动力缺失的双重制约。

9.如何摆脱我制造业的困境

中国制造业转型向哪里去业界有一个共识：“人工智能+机器人+数字制造技术=制造业革命”。这三项要素都包含智力因素，可以说制造业的全球竞技已经到了智力比拼的阶段，靠劳动密集和人口红利的传统发展模式必须转型升级。这就要求我们中国企业由偏重于规模扩张向创新能力转型，由低端制造向高端价值链拓展，由埋头生产向现代工业服务业延展竞争力。越是外部需求萎缩，越是需要练内功，只有智者能胜出。

这一重大转型，既要靠企业自觉也需要外部环境的鼎力支持。没有党和国家的好政策，没有地方党委、政府支持，沈阳机床不可能有今天的好局面，不可能干到世界同业第一的规模。形成合力，就是上下同心，把中国制造业转型升级的命运牢牢掌握在自己手里。转型升级是一场持久战，浮躁心理不属于那些具有产业理想的企业家。只有集中智力资源向有能力突破的领域倾斜，才能赢得下一轮竞争。对此，我们充满信心。

自动化领域一定是由需求推动。国家队有财政补贴去竞争，而中小企业只有做好自己所熟悉的行业，做好专业化产品，力求和大企业进行合作，才有空间。国产机器人优势在细分应用领域，对行业的理解深入，满足客户差异性需求才能

存活甚至做大。国内企业要存活，必须找一个立足的行业。应用带动产品成熟是国内机器人企业发展的很好模式。

10.加快推进高技术服务业的发展，特提出以下建议

第一要加快培育专业化的高技术服务人才队伍。与制造业相比，高技术服务业对从业人员提出了更高的要求，应通过多种渠道吸引国外高技术服务领域的优秀人才加盟。同时，要加快高等院校人才培养模式的改革，促进学科链与产业链的对接，加强学生创新能力和实践能力的培养。

第二是要注重引导高技术服务业集聚发展。高技术服务业最重要的资产是知识和创意，而其所涉及的隐含性知识在一个特定区域内传播最为有效，这是高技术服务业集聚发展的最重要动因。我们可依托现有的国家高新区、各类软件园、创意产业园和文化产业基地，进一步推动高技术服务业产业集群的发展，并支持有条件的高校、科研院所整合社会力量，建立以现代信息技术、商业模式创新、云计算等以研发设计为主的研究基地或工程化技术集成创新平台，促进信息资源和专业人才的共享。

第三是要积极承接国际高技术服务业转移。进一步完善和规范外商投资服务业的政策环境，引导和鼓励外资投资高技术服务业，重点吸引国际着名咨询机构、文化创意机构等落户中国。鼓励高技术服务企业在境外设立研发机构或地区总部，并购境外设计咨询机构、服务营销渠道和网络。支持服务外包基地建设，增强企业承接海外技术研发、工业设计、数据处理、金融后台服务等国际外包业务的能力。

第四是要进一步加大对高技术服务业的R&D投入。与一般意义上的服务业不同，高技术服务业本身需要较大力度的研发投入。为此，政府的R&D投入应更多地投向高技术服务业，政府R&D投入在高技术服务业领域的比例，应高于高技术服务业产值

占全部产业产值的比例。不仅如此，还要通过政策的引导作用，推动企业R&D投入在高技术服务业的比例高于其他产业。

第五是要加强知识产权保护，为高技术服务业的创新发展保驾护航。以制度创新带动科技创新，对高技术服务相关的知识产权归属进行科学界定，加大知识产权保护和执行力度，激发整个社会的创新动力和活力，加快推进高技术服务业的发展，进而有效提升我国制造业的国际竞争力。

总结：

人工智能技术、机器人技术和数字化制造技术等技术相结合的智能制造技术开始贯穿于设计、生产、管理和服务等制造业的各个环节，正催生智能制造业，引领新一轮制造业变革。这些技术将会让制造业更具创造力、更加本地化和个性化，还能降低成本。发展智能制造装备是我国制造业转型升级，实现由制造业大国到制造业强国转变的必经之路。智能制造装备广泛应用于高端装备领域，是推动我国战略装备发展的核心力量。

必须大力发展人工智能技术并应用于我国的制造业中。

参考文献：

【1】《工业机器人：制造业新劳工》苏椰发表于2012-10-13

【2】《钢材制造业等启动人工智能技术“绿色化”全面升级》发表于2013-7-7 【3】《低端制造业潜力巨大行业机器人最易打开市场》发表于2013年9月12日

【4】《2013年中国制造业的发展动态》发表于2013-03-13