深圳电子展
2024年11月6-8日
深圳国际会展中心(宝安新馆)

智能制造的基本内涵

适合于自动化技术所能解决的问题基本上都是确定性的。所有的自动线、自动机器,其工艺流程是确定的,运动轨迹是确定的,控制对象的目标是确定的。当然,机器实际的运动可能存在误差,反映在制造物品的质量上也存在误差,也就是说,不确定性并非完全不存在。但就一个自动系统的设计考虑言,其系统的输入输出工作方式、路径、目标等等都是确定的,只需要保证产生的误差在允许的范围内即可。

经典的自动化技术面对的基本都是结构化的问题。能够用经典的控制理论描述的问题,是结构化的,如自动调节问题,PID(比例积分微分)控制等。电子和计算机技术的发展加速了程序控制、逻辑控制在自动化系统中的应用,其针对的问题也是结构化的。在现代的控制系统中,某些场合人们用基于知识的系统,类似于IF-THEN,本身就是一种结构,处理的问题还是结构化的。

传统自动化技术处理的问题均有其固定的模式,像自动加工、流水生产、物料自动输送等。

传统自动化技术针对的问题相对而言是局部的,很少有企业系统层面的问题,如供应链问题、客户关系、战略应对等。

让我们再观察和思考一下企业的现实问题。企业里存在大量的不确定性问题,譬如说,任何企业都必须关注的质量问题。对于一些预先就知道的、确定性的、可能引发质量缺陷的问题,可通过设置相应的工序及自动化手段去解决,这是传统自动化技术所能及的。有很多影响质量的随机因素,如温度、振动等,虽然预先知道这些因素将影响质量,但只是定性的概念,无法事前设定控制量。这就需要实时地监测制造过程中相关因素的变化,且根据变化施加相应的控制,如调节环境温度,或者自动补偿加工误差。这就是初步的智能控制了。这类引发质量问题的随机因素虽然有不确定性,但是显性的,容易为人们所意识到。更有一类不确定性因素是隐性的,是工程师和管理人员甚至难以意识到的。如,一个先进的、复杂的发动机系统,影响其性能的关联及组合因素到底有多少?影响到何种程度?又如,某种新的工艺,可能存在的、非显性地影响工艺性能的参数有哪些?影响程度?于工程师而言,这些可能是不确定的。其实,其中某些因素及其关联影响有确定性的一面,只是人们对其客观规律还缺乏认识,导致主观的不确定性。另外,还有一些原本确定性问题,因为未能数字化而导致人对其认识的不确定性。如企业中各种活动、过程的安排,本来就是确定性的。但因为涉及的人太多,且发生时间各异,若无特殊手段,于人的认识而言纷乱如麻。此亦即人的主观不确定性或认识不确定性。为何把主观不确定性也视为制造系统的不确定性?因为制造系统中本来就应该包括相关的人。还有一类隐性的影响因素本身就是不确定的。如,精密制造过程中原材料性能的细微不一致性,能源的不稳定性,突发环境因素(如突发的外部振动)等,导致质量的不稳定;车间中人员岗位的临时改变而引发的质量问题;某一时期某些员工因特别的社会重大活动(如足球世界杯)而致的作息时间改变引发的质量问题;重大公共卫生安全发生后,对企业的具体影响程度,这些与企业供应链、所处地区位置、人流、企业人员受感染等各种特殊性(各个企业都不一样)有关。目前,人们对此类问题只能有抽象、定性的认识,很难根据具体影响程度进行相对精细的应对。对诸如此类的问题,经典的自动控制技术自然被束之高阁,即使带有一定智能特征的现代控制技术也无能为力。