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Geega关注丨工艺数字化智能化:智能制造发展关键

2022-04-19 09:01:35

工艺是推动智能制造发展的重要基础。未来,我国将加强先进工艺技术攻关,推进行业数字化改造,强化制度保障。推进工艺数字化智能化,应加大对工艺技术创新支持力度,开展工艺数字化智能化行动,加强工艺人才的培育。

工艺是制造业整体素质和核心竞争力的根本体现,是制造强国建设的重要基础和支撑条件,是从制造大国向强国迈进的关键基础领域。近日,工业和信息化部等八部门联合发布《“十四五”智能制造发展规划》(以下简称《规划》)。《规划》提出要着力推动智能制造工艺的发展。要推进智能制造发展,必须发展适应智能制造的工艺技术。“十四五”期间,我国将进一步突破智能制造工艺的制约瓶颈,加强推广应用,构建可靠的供给体系。

工艺是推动智能制造发展重要基础

在生产过程中,工艺处于基础与先导地位,是企业制造能力的切入点和突破口。工艺在企业运营中实质就是生产制造技术,包括从原材料进厂加工制造到产品包装入库等一系列的生产技术。只有发挥工艺的支撑、保障和基础作用,才能提升产品质量,优化产业结构。

发达国家通过积极推进制造工艺的提升来促进先进制造业的发展。比如,为抢占未来制造业发展的制高点,美国从2012年开始建立制造业创新中心,其中许多创新中心的研究工作与提升制造业的工艺高度相关,如增材制造创新研究所,现更名为美国制造,工艺为五大研究主题之一。美国发布的《美国先进制造业领导战略》的主要目标和基本任务之一就是发展领先世界的材料及工艺制程技术。日本先进的材料工艺研发积累促使日本具备世界顶尖的工业加工基础设施,日本国立材料科学研究所(NIMS)的成果在全球处于最高水平,并根据日本的国家战略推广和利用这些成果。欧盟近期提出工业5.0概念,其支持技术中许多都涉及工艺,如生物仿生技术和工艺。

我国注重通过制造工艺的提升夯实制造业发展基础。比如,我国实施工业强基工程,突破先进基础工艺。“十四五”规划建议中提出实施产业基础再造工程,加快补齐基础零部件及元器件、基础软件、基础材料、基础工艺和产业技术基础等瓶颈短板。当前,我国已经掌握了一批先进工艺技术,如复杂铸件无模复合成形制造关键技术、激光焊及激光-电弧复合焊关键应用技术、工程技术等,但在工艺标准体系、数字化工艺机理模型的积累、工艺知识软件化方面仍较为薄弱。

工艺数字化智能化将成为智能制造发展的重要方向。以焊接工艺为例,这是一种重要基础工艺,广泛应用于船舶、汽车、轨道交通、重工机械、航空航天、家电等。焊接过程是一个瞬时动态非平衡过程,焊缝成形质量受各种因素动态影响,使得质量控制变得极为复杂。这对焊工的操作其实提出了很高要求,很多过程的控制完全超出了人的能力范围。通过数字化智能化技术手段,我们可以对各类焊接工艺参数进行高频采集,结合一线工程师多年积累的工艺知识和经验,形成数字化工艺画像,并通过学习框架平台不断训练,进而形成算法模型,封装成工艺软件包或微服务组件,嵌入至边缘控制层对焊接工艺进行实时智能调优,提升焊接工艺的质量和安全。

未来对工艺发展的部署

加强先进工艺技术攻关。掌握核心技术是我国智能制造发展的先决条件。《规划》将先进工艺技术作为支撑智能制造发展的关键核心技术,强调加强增材制造、超精密加工、近净成形、分子级物性表征等先进工艺技术的研发。强调通过加强产学研用协同攻关,推动跨学科、跨领域融合创新,开展工艺技术的研究和创新。

推进行业数字化改造。工艺水平提升是行业数字化改造的重要方向。《规划》提出,应聚焦装备制造、电子信息、原材料、消费品等重点行业,支持有条件有基础的企业加大技术改造投入,以数字化智能化为方向,推动工艺改造、流程优化。如对于装备制造领域,满足提高产品可靠性和高端化发展等需要,开发新技术与工艺结合的模块化生产单元。

强化制度保障。工艺的提升需要久久为功,需要统筹发挥市场和政府作用。《规划》从财税金融支持、公共服务能力等多方面设计了多项保障措施,引导企业加大在工艺层面的持续投入,鼓励企业以工艺为主攻方向推动自身数字化网络化智能化发展。如鼓励国家相关产业基金、社会资本加大投资力度,鼓励符合条件的企业通过股权、债权等方式开展直接融资等。

加快创新开展重点攻关

当前,产业界对发展智能制造的关注点仍在装备、生产单元、车间和工厂的数字化智能化。我们认为,面向未来,我国推动智能制造发展的关键在于实现工艺的数字化智能化。

加大对工艺技术创新支持力度。聚焦《规划》所提出的增材制造、超精密加工、进净成形、分子级物性表征等先进工艺技术,开展重点攻关,实现从关键点到多点的突破。加强创新载体建设,完善工艺创新研究中心、实验室等的布局,重点围绕焊接、铸造、热处理等基础通用工艺,建立国家制造业创新中心,发挥产业链领航企业的引领带动作用,构建协同创新网络和生态。加强对工艺基础理论的研究和积累,加大基础研究财政投入力度,形成持续稳定的投入机制。围绕智能制造工艺技术创新,广泛开展国际交流与合作,不断拓宽合作领域。

开展工艺数字化智能化行动。引导和支持各行业龙头企业与新一代信息技术企业紧密合作,瞄准关系行业发展的重点工艺,依托人工智能、大数据等智能技术和开源学习架构平台,结合生产现场的工艺知识,对工艺数据进行采集、清洗、分析和治理,研发一批数字化工艺机理模型,推出一批工艺机理驱动的工业软件,打造一批工艺数字化智能化整体解决方案。以智能制造系统解决方案供应商为纽带,推进先进工艺与装备、软件、网络的深度融合和示范应用,促进整机和基础技术互动发展,形成上中下游互融共生、分工合作、利益共享的模式。

加强工艺人才的培育。面向工艺发展需求,建立多层次多类型人才培养体系,培育一批高素质劳动者和技术技能人才。支持高等院校、企业和科研院所面向智能制造工艺发展需求,合作办班办学,推进产教合作、校企合作,培养“大国工匠”。深化推进职业教育改革,加强相关专业建设,推进相关学科改革。健全高技能人才评价体系,完善职业资格证书制度。鼓励制造企业和新一代信息技术企业设立首席工艺官、首席工艺大师等职务,给予几十年磨一剑的工艺匠人和老师傅更高的职业尊重,并提供更好的待遇和条件让他们潜心无忧钻研工艺。鼓励国家行业协会,开展各行业“工艺匠人”的评选和宣传工作。

本文转载自《中国工业和信息化》杂志2022年1月刊总第42期