智能化浪潮下，人工智能與機(jī)器人如何重塑制造業(yè)未來
中國制造業(yè)正經(jīng)歷一場(chǎng)深刻的變革。目前，全國已建成超過 3 萬家基礎(chǔ)級(jí)智能工廠、1200 余家先進(jìn)級(jí)智能工廠以及 230 余家卓越級(jí)智能工廠。在這個(gè)新時(shí)代，機(jī)械臂能夠依據(jù)環(huán)境變化自主調(diào)整工作參數(shù)；數(shù)以萬計(jì)的傳感器分布在生產(chǎn)線上，每一道工序均可由 “數(shù)字大腦” 精準(zhǔn)操控；借助工業(yè)大模型的力量，一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)可以帶動(dòng)整條供應(yīng)鏈的聯(lián)動(dòng)…… 這是中國工廠的新面貌，也是制造業(yè)步入 “智造時(shí)代” 的有力見證。
業(yè)內(nèi)人士紛紛指出，人工智能與機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展速度之快，正以前所未有的力度重塑生產(chǎn)邏輯。隨著一批批更高效、更智能的 “超級(jí)工廠” 不斷涌現(xiàn)，制造業(yè)的未來充滿了無限可能。
一、工業(yè)機(jī)器人的 “智慧” 升級(jí)
當(dāng)機(jī)械臂具備 “思考” 能力，會(huì)引發(fā)怎樣的變革？在實(shí)地走訪中國一拖總裝線涂裝車間時(shí)，我們找到了答案。
車間內(nèi)，拖拉機(jī)底盤噴漆作業(yè)正在有條不紊地進(jìn)行。機(jī)械臂靈活地轉(zhuǎn)動(dòng)，將漆膜厚度的誤差控制在毫米級(jí)別。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員介紹，融入智能技術(shù)后的機(jī)械臂，可以自動(dòng)規(guī)劃噴涂路徑，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的溫濕度等環(huán)境因素實(shí)時(shí)調(diào)整相關(guān)參數(shù)。“如今的工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)能夠感知生產(chǎn)環(huán)境的變化，并實(shí)現(xiàn)智能工藝的自適應(yīng)。” 這位技術(shù)人員說道。
更智慧、更靈活，已然成為當(dāng)下工廠里工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的真實(shí)寫照。在對(duì)汽車、電子、紡織等多個(gè)行業(yè)的調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，借助 AI 技術(shù)賦能，工業(yè)機(jī)器人新增了感知、理解任務(wù)等能力，動(dòng)作也更加靈活，正從傳統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)械裝置向具身智能快速邁進(jìn)。
- 實(shí)現(xiàn) “手眼協(xié)同” ：在山東鄒城珞石智能制造產(chǎn)業(yè)園，一臺(tái)配備了力覺與視覺傳感器的協(xié)作機(jī)器人正精準(zhǔn)地演示電腦 USB 接口的裝配過程。機(jī)械臂如同擁有了人類的觸覺與視覺，在插接過程中能夠?qū)崟r(shí)感知接觸力，并據(jù)此動(dòng)態(tài)調(diào)整插接的角度與力度。珞石機(jī)器人首席執(zhí)行官庹華表示，借助人工智能技術(shù)提升機(jī)器人的感知決策能力后，這款機(jī)器人足以勝任微米級(jí)的精密裝配工作。
- 解鎖更多技能 ：工業(yè)機(jī)器人要完成不同的工序，需要相應(yīng)的工藝包來提供 “經(jīng)驗(yàn)值”。近年來，隨著機(jī)器人越來越多地走進(jìn)生產(chǎn)線，國內(nèi)的機(jī)器人廠商紛紛聚焦于碼垛、噴涂、焊接等不同工種，推出了相應(yīng)的工藝包。與此同時(shí)，“通用機(jī)器人” 的研發(fā)也在加速推進(jìn)。
“我們正在開發(fā)智能機(jī)器人的通用技術(shù)底座，該底座能夠支撐不同工業(yè)場(chǎng)景在此基礎(chǔ)上開發(fā)各類工藝包。” 埃夫特智能裝備董事長游瑋說道，“未來，工業(yè)機(jī)器人有望像 ‘一部手機(jī)加載不同 App’ 一樣，滿足各個(gè)行業(yè)對(duì)于 ‘通用 + 個(gè)性’ 的需求，并且能夠根據(jù)市場(chǎng)變化更靈活、柔性地進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)整。”
二、生產(chǎn)線的數(shù)字化賦能
工廠的智能化進(jìn)程，除了工業(yè)機(jī)器人的 “晉級(jí)”，還體現(xiàn)在生產(chǎn)線的全面煥新。
- 數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用 ：在洛軸集團(tuán)風(fēng)電齒輪箱軸承智能工廠，線下實(shí)體生產(chǎn)線與云端 “虛擬工廠” 實(shí)現(xiàn)了有機(jī)結(jié)合。洛軸集團(tuán)股份有限公司董事長王新瑩介紹，該工廠借助數(shù)字孿生系統(tǒng)，實(shí)時(shí)展示設(shè)備運(yùn)行信息、產(chǎn)品加工節(jié)拍等關(guān)鍵生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并與企業(yè)的生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)相連接，獲取生產(chǎn)、庫存和市場(chǎng)訂單等信息，從而實(shí)現(xiàn)更高效的資源配置和智能化運(yùn)營管理。
- 多維度賦能的格局形成 ：如今，以人工智能為代表的新一代數(shù)字技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)線上形成了多維度的賦能格局，為工業(yè)生產(chǎn)打開了新的想象空間。
- 研發(fā)設(shè)計(jì)方面 ：中國船舶將生成式設(shè)計(jì)與船舶自主工業(yè)軟件相結(jié)合，能夠快速模擬數(shù)萬種設(shè)計(jì)方案，新船設(shè)計(jì)周期因此縮短了約 40%。
- 排程生產(chǎn)方面 ：重慶美的通用水機(jī)工廠利用超級(jí)計(jì)算機(jī)下發(fā)零部件關(guān)鍵參數(shù)、圖紙等信息，并進(jìn)行智能排產(chǎn)，大幅降低了材料損耗和原材料庫存，運(yùn)營成本降低了 15%。
- 工廠維護(hù)方面 ：東方電氣集團(tuán)研發(fā)了國內(nèi)首個(gè)聚焦重大能源裝備的行業(yè)垂直大模型 ——“東方智源”，該模型能夠精準(zhǔn)生成運(yùn)維建議，為用戶開出 “數(shù)字化處方”。
截至 3 月底，工業(yè)企業(yè)數(shù)字化研發(fā)設(shè)計(jì)工具普及率已達(dá)到 83.5%，關(guān)鍵工序數(shù)控化率也達(dá)到了 66.2%。隨著越來越多的生產(chǎn)線有了 “數(shù)” 的依據(jù)，并被 “數(shù)” 賦能，制造業(yè)的生產(chǎn)效率和質(zhì)量都得到了顯著提升。
三、超級(jí)工廠的未來圖景
未來工廠究竟會(huì)是什么樣子？從各地的實(shí)踐案例中，我們可以窺見一斑。
- 更智能的工廠 ：在廣汽埃安智能生態(tài)工廠，憑借人工智能、大數(shù)據(jù)、機(jī)器人技術(shù)以及先進(jìn)的工藝流程設(shè)計(jì)技術(shù)，再加上質(zhì)量管理、物流運(yùn)輸?shù)闹悄芑鉀Q方案的集成應(yīng)用，最快每 53 秒就有一臺(tái)新能源汽車下線。智能制造典型場(chǎng)景是智能工廠建設(shè)的基礎(chǔ)。工業(yè)和信息化部近期印發(fā)的《智能制造典型場(chǎng)景參考指引（2025 年版）》進(jìn)一步突出了人工智能新技術(shù)在典型場(chǎng)景中的融合應(yīng)用，為企業(yè)智能化升級(jí)提供了有力的引領(lǐng)。
- 更柔性化生產(chǎn) ：位于武漢的攀升科技智能工廠，多條高性能電腦柔性化定制生產(chǎn)線高效運(yùn)轉(zhuǎn)。顧客在網(wǎng)上下單后，工廠基本能在 24 小時(shí)內(nèi)發(fā)貨，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模個(gè)性化定制的生產(chǎn)模式。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，柔性制造不僅能夠適應(yīng)市場(chǎng)變化，也是增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈韌性的重要體現(xiàn)，未來必將成為制造企業(yè)的核心競(jìng)爭力之一。
- 更綠色的工廠 ：在施耐德電氣無錫工廠內(nèi)，綠色化理念貫穿始終。通過結(jié)合人工智能遺傳算法優(yōu)化工藝參數(shù)，單臺(tái)設(shè)備能耗降低了 25%；暖通空調(diào)的 AI 動(dòng)態(tài)調(diào)控系統(tǒng)，使單位產(chǎn)品組用水量下降了 56%…… 技術(shù)與綠色轉(zhuǎn)型的時(shí)代命題相結(jié)合，推動(dòng)工廠實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益的雙贏。
工業(yè)和信息化部總工程師謝少鋒表示，接下來將推動(dòng)數(shù)字技術(shù)全方位、全鏈條融合賦能，以數(shù)字化轉(zhuǎn)型促進(jìn)制造業(yè)向高端化、智能化、綠色化方向發(fā)展，為經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)支撐。