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上海有色金屬產(chǎn)業(yè)走智能制造發(fā)展道路的思考與對策研究

2018-04-19   來源:先進制造業(yè)全媒體    評論:0
摘要:彭惠紅1、葛建國2、何鳴1、王國林31--上海市有色金屬學(xué)會鋁基復(fù)合材料分會2--上海計量協(xié)會有色金屬計量委員會3--上海電氣鈉硫儲能技術(shù)有限
 彭惠紅1、葛建國2、何鳴1、王國林3
 
1--上海市有色金屬學(xué)會鋁基復(fù)合材料分會
2--上海計量協(xié)會有色金屬計量委員會
3--上海電氣鈉硫儲能技術(shù)有限公司
 
1、 上海有色金屬產(chǎn)業(yè)背景及其發(fā)展梗概
       上海有色金屬工業(yè)的誕生可以追溯到1867年江南制造總局鑄銅鐵廠的建立。直到解放前夕,出現(xiàn)過200余家的有色加工廠。解放后不久,隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展,上海有色金屬發(fā)展迅猛,企業(yè)數(shù)增至600余家,工業(yè)總產(chǎn)值上升至1.4億元,產(chǎn)品涉及電解銅、銅材、鋁材、錫材、鉛材等[1,]。
       隨著全市工商業(yè)進入社會主義改造高潮的到來,1956年初上海有色金屬工業(yè)公司建立,開始統(tǒng)領(lǐng)和協(xié)調(diào)著上海的有色金屬加工廠的改造、改組和調(diào)整。但由于歷史原因,上海的有色金屬行業(yè)歸口管理幾經(jīng)變遷,直到1984年上海市有色金屬工業(yè)總公司恢復(fù)前,上海的有色金屬行業(yè)缺乏長期發(fā)展的總體規(guī)劃,技術(shù)改造遲緩,多數(shù)企業(yè)混雜于居民聚集區(qū),廠房簡陋、設(shè)備陳舊、勞動效率低下、污染嚴重、操作環(huán)境和勞動條件差,很難再適應(yīng)國家建設(shè)和改革開放市場發(fā)展的需要??偣净謴?fù)后,開始實行統(tǒng)一規(guī)劃、集中改造。1989年全國第一條錫磷青銅水平連鑄、大噸位可逆式軋機、鐘罩式真空退火爐引進線的順利投產(chǎn),標志著上海有色金屬加工企業(yè)革命性變革的開始。緊接著建設(shè)吳淞銅加工基地,先后進行了銅板帶引進工程、銅棒線引進工程及空調(diào)管引進設(shè)備的技術(shù)改造。上海銅加工基地的技術(shù)引進,標志著上海有色金屬加工從規(guī)模和質(zhì)量上,躍上了向國際先進水平邁進的新臺階,并帶動了全國有色加工企業(yè)的技改熱潮。
 
2、 上海有色金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、面臨的問題及瓶頸
      上海有色金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展著重于加工。經(jīng)過半個世紀多運行和改良,不僅具有相當?shù)囊?guī)模和較高的水平,而且成為國內(nèi)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要材料開發(fā)地之一。
       隨著改革開發(fā)的深入發(fā)展,特別是“入世”條件的影響,上海的有色金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展如同全國各行各業(yè)的情況一樣,面臨著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、改革開放和人員流失的局面。大量小廠不但淘汰了落后的設(shè)備,而且選擇了關(guān)停并轉(zhuǎn)調(diào)整;即便是繼續(xù)運行的企業(yè),也面臨全面市場化的競爭。特別是進入新世紀后,上海有色金屬產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了一些國內(nèi)大型民營企業(yè)和國際著名有色金屬加工企業(yè)來滬落戶,為上海有色金屬產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整注入了新鮮血液。截止2012年底,上海約有近400家有色金屬加工企業(yè),有近40000名員工。各種有色金屬產(chǎn)量達到101.2萬噸,總產(chǎn)值約500億元。
       但是,近年來,上海有色金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展由于受環(huán)境、能源和產(chǎn)業(yè)再度調(diào)整等因素的影響,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)能再度大為削減,有的甚至出現(xiàn)全面關(guān)停局面(如銅、鋁冶煉企業(yè))?,F(xiàn)存的加工類企業(yè),仍然受到環(huán)保政策、周圍環(huán)境、電能消耗和勞動力短缺的制約。如果不積極應(yīng)對當前的現(xiàn)實問題和環(huán)境,即便產(chǎn)品市場很旺、企業(yè)效益不錯和勞動力儲備充足,企業(yè)的明天還會存在很大的變數(shù)。
       環(huán)保是目前企業(yè)發(fā)展的重頭戲。一來是由于以前大多企業(yè)不重視環(huán)保措施,導(dǎo)致現(xiàn)在政府開始注重抓環(huán)保時或設(shè)施跟不上或資金跟不上,于是出現(xiàn)頭疼醫(yī)頭,腳疼醫(yī)腳的現(xiàn)象;二是政府環(huán)保部門缺乏詳實的指導(dǎo)和有效的環(huán)保對策,導(dǎo)致關(guān)停等不作為或少作為現(xiàn)象嚴重,企業(yè)無所適從。
       勞動力短缺已經(jīng)明顯地影響到了企業(yè),加之上海有色金屬產(chǎn)業(yè)特定的地理環(huán)境和體力需求,愈來愈多的青年人不太愿意從事這一行業(yè)的工作;獨生子女政策決定的單一孩兒更愿意趨向于腦力勞動或服務(wù)于金融業(yè)。因而,現(xiàn)在企業(yè)面臨的狀況是一方面是高素質(zhì)年輕人不愿從事制造業(yè)工作造成勞動力短缺、勞動薪資高漲;另一方面是招到的低素質(zhì)勞動力難以勝任工作,造成生產(chǎn)壓力過大。
       電能消耗也開始愈來愈受到關(guān)注和重視。一是有色金屬產(chǎn)業(yè)特點所致,二是政府調(diào)控政策影響,三是由于企業(yè)成本壓力所致。
       總之,上海有色金屬企業(yè)面臨的困難很多,從外部環(huán)境來看產(chǎn)品應(yīng)當向國際一流水平看齊,至少在國內(nèi)同行中要處于前列,因而壓力巨大;從內(nèi)部環(huán)境來看,自身的環(huán)境、能源、成本和勞動力壓力使之無明顯的優(yōu)勢。綜上可見,上海有色金屬產(chǎn)業(yè)需要創(chuàng)新發(fā)展才有可能找到生存出路和開辟出新發(fā)展之路。
 
3、 智能制造與上海有色金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)系
3.1智能制造概念及其應(yīng)用
       智能制造(Intelligent Manufacturing,IM)源于人工智能(AI)的研究。智能是知識和智力的總和,前者是智能的基礎(chǔ),后者是指獲取和運用知識求解的能力。通常說來,智能制造應(yīng)當包含智能制造技術(shù)和智能制造系統(tǒng)。智能制造系統(tǒng)不僅能夠在實踐中不斷地充實知識庫,具有自學(xué)習(xí)功能,還有搜集與理解環(huán)境信息和自身的信息,并進行分析判斷和規(guī)劃自身行為的能力。
 
3.2人工智能與智能制造的區(qū)別
       一般認為:人工智能是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué);而智能制造是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化的智能系統(tǒng),它在制造過程中能進行智能活動,諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等。通過人與智能機器的合作共事,去擴大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動。它把制造自動化的概念更新,擴展到柔性化、智能化和高度集成化。毫無疑問,智能化是制造自動化的發(fā)展方向,智能制造是現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)的發(fā)展之路。
 
3.3上海有色金屬產(chǎn)業(yè)特點與發(fā)展需求
       上海有色金屬產(chǎn)業(yè)經(jīng)過解放前的80余年的創(chuàng)立、解放后改革前的35年建設(shè)和改革開放至今的調(diào)整提高,走過了漫長的道路,取得了令世人矚目的成績。隨著改革的深入,現(xiàn)今的上海有色金屬產(chǎn)業(yè)已經(jīng)調(diào)整并形成了獨特的專業(yè)門類,主要分布在半導(dǎo)體材料加工、鋁材加工、銅材加工、稀貴金屬材料加工和新材料研發(fā)與加工等方面,其特點主要體現(xiàn)在“專、精、特、新”上;從現(xiàn)有企業(yè)的資本結(jié)構(gòu)看,主要是外資、合資、股份合作制、民營資本和國有資本等。整體上講,除中鋁上銅為國企外,其余非外企就是民營企業(yè)。
      從產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展方向看,上海有色金屬產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模集群式發(fā)展的道路已然沒有,但是根據(jù)上海高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃特點、區(qū)域優(yōu)勢、人才結(jié)構(gòu)和實際運行分析,上海完全取消有色金屬產(chǎn)業(yè)的思路顯然也非上策。因此,上海有色金屬產(chǎn)業(yè)群內(nèi)的企業(yè)如何利用自身的優(yōu)勢,結(jié)合外界的條件,走出一條專有特長、精品精致、自我特點、推陳出新的產(chǎn)品是擺在行業(yè)大佬們面前的一張試卷。答題對了,還可能成為榜眼;答題錯了,可能就成為淘汰對象。
 
3.4上海有色金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展智能制造的必要性和迫切性
       隨著人口紅利的消失和新一代勞動力從事制造業(yè)意愿的不斷下降,上海制造業(yè)人工成本急劇上升,尤其一向被認為重體力集中的有色金屬加工業(yè)市場競爭力面臨重大的危機。同時,面對國際產(chǎn)品的壓力,上海有色金屬產(chǎn)業(yè)想躺在歷史的功勞本上是不可能的事件。顯然,在國際大局勢背景下,沿著政府指引的推進“工業(yè)化和信息化”融合,搶先進入“工業(yè)4.0”時代,保持住我國制造業(yè)的競爭力“道路,勇于創(chuàng)新改造,殺出一條生路也許可能是唯一的辦法。
       國務(wù)院提出了我國《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》(以下簡稱《規(guī)劃》),指明了新材料是國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點之一。戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)代表了新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的方向,是培育發(fā)展新動能、獲取未來競爭新優(yōu)勢的關(guān)鍵領(lǐng)域。其中,新材料是重點之一。為此,上海需要推動有色金屬產(chǎn)業(yè)的提質(zhì)增效,與國家戰(zhàn)略方向保持一致?!兑?guī)劃》的出臺,應(yīng)該說是為工業(yè)企業(yè)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了新動能,并指明了發(fā)展方向,是材料科學(xué)發(fā)展的一次好機遇。同時,針對《規(guī)劃》的落實,工信部又提出了《中國制造2025》,其中重要的一項就是在材料領(lǐng)域加快實施智能制造工程。這種工程,不僅僅是一種工具,更重要的是產(chǎn)品過程的智能化,包括工藝過程、生產(chǎn)過程和管理過程的智能化。這樣的智能化,可以防范勞動力緊缺、勞動力成本居高和勞動力人為故障的缺陷,同時,能夠提供精確產(chǎn)品、穩(wěn)定質(zhì)量和高效產(chǎn)出因而,值得上海有色金屬行業(yè)企業(yè)引起高度關(guān)注和足夠重視。
      《中國制造2025》提出的眾多關(guān)鍵技術(shù)涉及新材料領(lǐng)域。上海有色金屬行業(yè)內(nèi)有眾多條件較好的這類企業(yè),如數(shù)家從事復(fù)合材料、半導(dǎo)體材料和銅管材生產(chǎn)的企業(yè),若能借助于高?;蜓芯繖C構(gòu)的力量進行產(chǎn)業(yè)升級,并將生產(chǎn)過程自動化升級到智能制造的新材料生產(chǎn)上來,不僅企業(yè)的轉(zhuǎn)型成本小、產(chǎn)業(yè)技術(shù)關(guān)聯(lián)好和生產(chǎn)規(guī)模效益高,而且企業(yè)發(fā)展前景無量。
       上?,F(xiàn)有有色金屬產(chǎn)業(yè)群體企業(yè)中,有涉及稀有材料加工企業(yè)、輕合金材料加工企業(yè)數(shù)家,半導(dǎo)體材料加工企業(yè)和銅材料加工企業(yè),其中有多家已經(jīng)是國內(nèi)同行業(yè)的標桿企業(yè)。借助本次機會,完全有可能通過智能制造技術(shù)的應(yīng)用來提升企業(yè)的能力。錯失良機,不僅不能躲過環(huán)境政策和存在被調(diào)整之嫌,而且隨著人力成本和其他成本的大大增加而難以招架,更是會出現(xiàn)形同坐以待斃之局面。
      所以,思變而進取是良策,產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型機會難得,不進則退。充分利用大好時機和發(fā)揮自身優(yōu)勢,變自身不利因素為有利因素,響應(yīng)國家《中國制造2025》的號召,跟緊時代快速發(fā)展的步伐,采用智能制造技術(shù)手段,盡快找尋出自身發(fā)展的機會,顯然是上海有色金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個良策和明智之舉。
 
3.5上海有色金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展智能制造的條件
       上海有著悠久的工業(yè)發(fā)展歷史,產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)好、人才結(jié)構(gòu)合理、產(chǎn)業(yè)門類齊全、市場需求發(fā)達。上海有色金屬產(chǎn)業(yè)過去得益于工業(yè)發(fā)展需求的旺盛而成長,現(xiàn)在應(yīng)該借助于與新材料相伴的智能制造的運行而發(fā)展。
       上海市經(jīng)濟和信息化委員會就上海產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)發(fā)展近年提出了“強基”計劃,其意圖就是明確提出了發(fā)展新材料的同時,加強上?;A(chǔ)產(chǎn)業(yè)提升的必要性。為此,政府每年有相當?shù)馁Y金用于促進和鼓勵各產(chǎn)業(yè)注重基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和提升。由此可見,市政府在產(chǎn)業(yè)政策宏觀層面上對實體產(chǎn)業(yè)發(fā)展是重視的,只要在大環(huán)保規(guī)范不沖突的前提下采用新技術(shù)手段,如智能制造來推進有色新材料的發(fā)展,顯然是受保護和值得稱贊的。這是其一。
       其二,隨著國家科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和對新材料的布局,上海各類新材料需求和其他高新技術(shù)項目對高端材料的需求日益增長。上海有色金屬產(chǎn)業(yè)由于悠久歷史的沉淀、人杰地靈,故有著需求市場近,國際交流多、信息連接快、專業(yè)配套全等眾多優(yōu)勢,特別是國際需求市場在上海的連接效應(yīng),促使其擁有獨特的便利條件。
      其三,德國工業(yè)4.0從大工業(yè)城市推出,上海作為歷史工業(yè)城市具備更多的條件對接中國式的工業(yè)4.0。所謂“工業(yè)4.0”的 概念,是智能制造為主的第四次工業(yè)革命。業(yè)內(nèi)普遍認為:“工業(yè)4.0”是工業(yè)生產(chǎn)中,傳統(tǒng)制造技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)網(wǎng)以及數(shù)據(jù)網(wǎng)等相結(jié)合,最終使生產(chǎn)過程全自動化,產(chǎn)品個性化,前端供應(yīng)鏈管理、生產(chǎn)計劃、后端倉儲物流管理智能化。因此,以第四次工業(yè)革命的核心信息物理系統(tǒng)(CPS)為目標,對行業(yè)現(xiàn)有自動化系統(tǒng)進行拓展和改造,是行業(yè)實現(xiàn)智能化的必由之路。上海有色金屬產(chǎn)業(yè)經(jīng)過上世紀八九十年代的升級改造和近一二十年的引進合作,產(chǎn)業(yè)自動化水平已經(jīng)有了質(zhì)的飛躍。因此,好多企業(yè)嫁接智能化的基礎(chǔ)條件已經(jīng)初步具備,包括員工素質(zhì)、工程能力和管理條件基本具備。
      因此,上海有色金屬產(chǎn)業(yè)如果積極開展智能制造,經(jīng)過3-5年的努力,估計有色金屬加工產(chǎn)業(yè)內(nèi)將可以形成一批具有感知、記憶、思維、學(xué)習(xí)、適應(yīng)、決策能力的生產(chǎn)線,做到信息深度感知-智慧優(yōu)化決策-精準協(xié)調(diào)控制,助力上海有色金屬產(chǎn)業(yè)再度轉(zhuǎn)型升級、綠色發(fā)展和領(lǐng)跑國內(nèi)同行企業(yè)。
 
4、 上海有色金屬產(chǎn)業(yè)走智能制造發(fā)展道路的戰(zhàn)略思路探索
       當航空航天、軌道交通、電力電子、新能源汽車等產(chǎn)業(yè)對高強合金、特種合金、先進復(fù)合金屬材料等發(fā)展需求時,上海有色金屬產(chǎn)業(yè)應(yīng)當如何在環(huán)境政策、人力成本和資源不足等嚴酷形勢條件下認清新的機遇?顯然,上述分析已經(jīng)可以得出智能制造是一條有效之路。
      上海有色金屬產(chǎn)業(yè)智能制造之路如何走?值得關(guān)聯(lián)人士的重視。此文僅一家之言淺談想法,以拋磚引玉。
首先,以行業(yè)協(xié)會為龍頭,將上海有色金屬產(chǎn)業(yè)群內(nèi)企業(yè)的生產(chǎn)、管理和銷售數(shù)據(jù)集中到統(tǒng)一平臺上。這樣做的作用,可以利用大數(shù)據(jù)和云計算平臺對行業(yè)發(fā)展動態(tài)了如指掌,同時也利于行業(yè)管理和政府有關(guān)部門的宏觀調(diào)控。事實上,工業(yè)4.0的重要一點就是要將“工業(yè)化和信息化”融合。只有這樣,才能談得上進入智能制造時代。由于現(xiàn)今社會管理結(jié)構(gòu)的原因,行業(yè)協(xié)會在這方面的平臺作用有限。
       其次,行業(yè)協(xié)會在有條件的前提下應(yīng)當成立專門力量、配備行業(yè)專家、建立專門隊伍,以協(xié)助業(yè)內(nèi)企業(yè)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型和選擇合適的智能制造戰(zhàn)術(shù),評估智能制造方案,協(xié)調(diào)智能制造資金落實和享受關(guān)聯(lián)政策資助。去年底,工信部在確立63個智能制造試點示范項目名單中有色金屬行業(yè)獲得數(shù)個項目(江銅銅冶煉、復(fù)晟氧化鋁、中天鋰電池、新特高純晶體硅等智能項目),涉及離散型智能制造、流程型智能制造、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造、大規(guī)模個性化定制、遠程運維服務(wù)5種智能制造新模式,體現(xiàn)了廣泛的行業(yè)、區(qū)域覆蓋面和較強的試點示范價值。上海有色金屬產(chǎn)業(yè)要走好智能制造之路,離不開這樣的選型、示范和推廣。
       再次,單由上述行業(yè)協(xié)會的作用還是遠不夠的。當下選擇智能制造手段來保持上海有色金屬產(chǎn)業(yè)的競爭力,這應(yīng)該是較優(yōu)的選擇。從產(chǎn)業(yè)層面來說需要做,而從產(chǎn)業(yè)群內(nèi)的企業(yè)角度來說更應(yīng)該做。因為,只有業(yè)內(nèi)眾多企業(yè)響應(yīng)走智能制造之路,才能夠獲得產(chǎn)業(yè)面的提升。
單從企業(yè)角度來說,如何通過從長期的生產(chǎn)對象中遴選出需要“智能化”的對象,利用現(xiàn)有的“智能技術(shù)”和自身條件,架構(gòu)起或流程型、或離散型、或運程運維服務(wù)型等模式,從而來完成或流程或工藝過程的硬件,以及利用包括機器人核心部件、控制模型、數(shù)據(jù)采集運算、邏輯判斷、過程優(yōu)化與自學(xué)習(xí)等關(guān)鍵軟件技術(shù)和共性技術(shù),并將這些開發(fā)技術(shù)轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實的生產(chǎn)線或設(shè)備。
       最后,在當今邁向人工智能時代的大背景下,上海有色金屬產(chǎn)業(yè)在面對上述提及的新興產(chǎn)業(yè)群的發(fā)展需求時,企業(yè)應(yīng)當適度轉(zhuǎn)型到政府鼓勵和資助的高強輕合金、特種合金、先進復(fù)合金屬材料、高純大尺寸硅材料等方向上來,這不僅可以列為當務(wù)之急,而且可以獲得政府資助,能有效降低企業(yè)運行成本。對此,企業(yè)可以從中遴選出適合發(fā)展的某一技術(shù)專題,結(jié)合智能技術(shù),并在行業(yè)協(xié)會專家系統(tǒng)支持下使之成為智能制造的典型產(chǎn)品。通過智能制造技術(shù)手段的盡早利用,來促使企業(yè)產(chǎn)品的升級換代和提升產(chǎn)品的市場美譽度。
 
5、 上海有色金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展智能制造戰(zhàn)略發(fā)展中應(yīng)該注意的戰(zhàn)術(shù)思考與舉例
      上海有色金屬產(chǎn)業(yè)經(jīng)過上一輪的升級和地方產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略布局和轉(zhuǎn)型,無論是輕金屬、重金屬、稀貴金屬和硅材料等,基本上都已經(jīng)轉(zhuǎn)向技術(shù)加工型。因此,產(chǎn)業(yè)基本面朝向工業(yè)產(chǎn)品終端市場,產(chǎn)品的附加值相對工業(yè)初級產(chǎn)品要高一些。加之,前幾節(jié)提及的種種條件,在利用好自身條件向智能制造方向上轉(zhuǎn)型具有較好的條件,但在一般情形下,切切不能企業(yè)整體智能化。企業(yè)在智能制造戰(zhàn)略確定后,應(yīng)該還需要量力而行,選擇而行,逐級而行,切不可一步到位。當且下一定的功夫選擇好方向后,可采用或工藝段、或重點設(shè)備一步一步推行,但思考時應(yīng)該整體思考,并在每一單獨子項上留有通訊、數(shù)據(jù)交換和控制模塊互換等,這樣方才有可能使得子項智能化和全局網(wǎng)絡(luò)智能化獲得成功。
       因此,傳統(tǒng)的上海有色金屬產(chǎn)業(yè)企業(yè)在再次升級和實現(xiàn)智能制造過程中,建議從如下兩個層面加以特別關(guān)注:一是利用智能制造技術(shù)實現(xiàn)有色金屬加工過程中重點、關(guān)鍵工序的控制技術(shù)升級和智能化,重點工序如單晶提純、金屬熔煉、熔體鑄造、變形軋制、擠壓成型和材料熱處理等實現(xiàn)智能化;二是利用智能制造技術(shù)實現(xiàn)有色金屬加工工藝過程的智能化運行,如流程智能化或運維過程智能化等,從而實現(xiàn)企業(yè)運行的高效。就筆者了解的上海有色金屬企業(yè)的整體情況而言,前者的的應(yīng)用面遠大于后者。上海有色金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展走智能制造道路所需要解決的問題很多,可以選擇一些共性的單項問題先行開展,成功后加以推廣。然后,根據(jù)企業(yè)特點和性質(zhì),再加大工藝范圍或全流程智能化設(shè)計與運作。下面舉例分析幾個子項的做法,供參考。
       舉例1:上海有色金屬產(chǎn)業(yè)中鑄造企業(yè)眾多,一般規(guī)模小、生產(chǎn)效率較低,工人勞動強度大,工藝裝備相對落后,能耗高、污染重、環(huán)保和安全不達標。發(fā)展方向必然會向著優(yōu)質(zhì)、高效、智能、綠化方向發(fā)展。當智能制造戰(zhàn)略確定后,應(yīng)當選擇產(chǎn)品品種相對較少、產(chǎn)量巨大的產(chǎn)品線作為對象。因此,從智能化鑄造角度來說,可以融合虛擬鑄造、快速造型、機器人應(yīng)用等關(guān)鍵硬件,通過軟件系統(tǒng)及專家系統(tǒng)技術(shù)來創(chuàng)新建立智能制造體系,從而建立智能鑄造生產(chǎn)線。
舉例2:板帶軋制變形過程比較復(fù)雜,因此軋制過程的自動控制往往成為板帶加工企業(yè)的重點。一般情形下,軋制系統(tǒng)會包括自動對中系統(tǒng)、卷徑自動計算和控制系統(tǒng)、張力自動測量和控制系統(tǒng)、軋制力自動測量和控制系統(tǒng)、板型自動測量和控制系統(tǒng)、厚度自動測量和控制系統(tǒng)等。以前的自動化控制中,往往采用獨立的系統(tǒng)解決專用的問題,不僅效率較低,且對操作者的經(jīng)驗依賴性較強。如何采用智能制造技術(shù)的核心理念,提升軋制智能化成為業(yè)界共性問題[2]。通過對軋制過程中的智能控制技術(shù)處理來實現(xiàn)軋制性能的控制,從而解決鎂合金板材軋制過程中存在塑性和邊裂問題獲得了可能。由于大多有色金屬帶材,特別軟金屬或軟態(tài)金屬的表面缺陷往往是影響產(chǎn)品質(zhì)量的重要障礙。因此,帶材表面檢測系統(tǒng)的開發(fā)與在線應(yīng)用于智能制造控制系統(tǒng)會非常有利于產(chǎn)品的質(zhì)量提升和合理利用。尤其,當制造系統(tǒng)采用MES系統(tǒng)穿行在產(chǎn)品整個智能制造系統(tǒng)的實施過程,其作用將是顯而易見的[2]。
       舉例3:上海有色金屬產(chǎn)業(yè)涉及范圍很廣,且對于處于材料新技術(shù)的應(yīng)用有著廣泛需求的現(xiàn)代來說,將仿生控制工程技術(shù)應(yīng)用于設(shè)備智能化中,不失為是一個很好的主意,因為仿生學(xué)的本質(zhì)就是通過了解生物結(jié)構(gòu)和功能原理來研制新的機械和新技術(shù)手段。例如,我們可以在通用機器人的基礎(chǔ)上,通過仿生學(xué)研究將其開發(fā)成能形成人機共存完成較復(fù)雜工序的機器人,并運用智能技術(shù)形成專業(yè)智能設(shè)備,從而可應(yīng)用其在在鋁電解工藝操作過程、或銅鋁熔煉工藝操作過程,或其他新材料研發(fā)過程中熔煉操作中。這樣,人們不僅在特殊工藝控制中實現(xiàn)了工藝過程的自動化,而且可以通過仿生技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了人機協(xié)調(diào)生產(chǎn)的智能化。
      上海有色金屬產(chǎn)業(yè)智能制造剛剛開始,需要依靠政府的政策支持、需要依靠行業(yè)協(xié)會的大力推進,也需要企業(yè)的積極響應(yīng)。本文僅做一個簡要思索,為今后一段時間內(nèi)上海有色金屬產(chǎn)業(yè)的繼續(xù)發(fā)展探索一條可借鑒的新技術(shù)路線和方法,也想通過此文為業(yè)內(nèi)人士解決上海有色金屬產(chǎn)業(yè)再次轉(zhuǎn)型升級和推動有色新材料發(fā)展來構(gòu)建初步的技術(shù)交流平臺。
 
6、 上海有色金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展智能制造的未來前景展望
      在當前經(jīng)濟形勢壓力趨緊、環(huán)保政策和操作嚴峻及勞動力普遍緊缺的情形下,來探索產(chǎn)業(yè)發(fā)展新路子和技術(shù)升級新方案,初看起來好像離我們好遠。其實,無論是經(jīng)濟復(fù)蘇也好,還是中國工業(yè)4.0離我們都不會太遙遠。世界范圍內(nèi)的“工業(yè)4.0”時代已經(jīng)開始,人類將從此進入智能制造時代。因此,對于智能制造概念、理論、技術(shù)和應(yīng)用的掌握,真應(yīng)該是:先知者先出頭、先行者先得益。因此,上海有色金屬產(chǎn)業(yè)界企業(yè)應(yīng)該盡快對此有所了解、有所思考,盡早知悉、盡快計劃、盡能行動。
      其實,“工業(yè)4.0”不僅僅可以控制將業(yè)務(wù)流程和組織重組再造,并可以根據(jù)由此產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)及其分析運用,由此將催生滿足動態(tài)的商業(yè)網(wǎng)絡(luò)、異地協(xié)同設(shè)計等新型業(yè)務(wù)模式的興起。未來更為深遠的影響將是制造業(yè)的這種革命一定會滲透到人類社會。所有人和人、人和物,以及物和物之間,還會通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)“萬物互聯(lián)”。這樣的作用,一定會受到了全世界的極大關(guān)注,并產(chǎn)生了巨大的影響。因此,掌握智能制造是未來社會發(fā)展的通行證,現(xiàn)在離我們僅一步之遙。
 
參考資料:
[1] 上海有色金屬工業(yè)志編撰委員會編 《上海有色金屬工業(yè)志》
上海社會科學(xué)院出版社 1999年版
[2] 張勇軍,何安瑞,郭強 冶金工業(yè)軋制自動化主要技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展方向[J].冶金自動化,2015,39(3):19.
[3] 楊智 基于ERP/MES/PCS架構(gòu)的信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和成本核算的設(shè)計和實現(xiàn)[D].
南京:東南大學(xué),2004.
[4] 楊華勇院士 機器人與智能裝備發(fā)展的若干探索 《第四屆中國機器人峰會文集》

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