2019年4月,美国MxD(Manufacturing times Digital)(原名为“数字制造与设计创新机构”)面向机构会员发布了2019年战略投资计划。与此同时,MxD对2019年战略投资计划进行高度概阔,发布了2019年技术战略概述。
MxD 2019年技术战略概述指出美国制造业的重要作用、相关优势以及存在的问题和威胁;描述其通过与其行政委员会、技术咨询委员会及美国国防部利益相关方等的沟通交流达成共识的机构重点——集成多种技术与系统,以协同工作,提高系统生产力;提出重点加强数字线索和数字孪生技术的应用;从四个主题规划了2019年投资计划。
根据2018年《美国先进制造业领先地位战略》确定的“发展和推广制造新技术”“按需培养和输送劳动力”“提升美国国内制造业供应链能力”三大目标,以及美国国防部相关部门对加强制造业网络安全的呼吁,以及通过执行委员会、技术咨询委员会、敏捷技术团队会议和研讨会的相关成果,MxD提出了四个投资主题:一是实施工厂数字孪生,推动离散行业业和流程行业的实时生产力改进;二是扩大评估行业需求的劳动力发展计划,帮助企业适当组织和培训未来的工人;三是与先进制造机器人制造创机构合作,形成新的制造能力,实现生产达到新水平,同时增强对作战部队的支持;四是运营国家制造业网络安全中心,通过对服务水平低下的中小制造商进行培训,加强财务模型和易用工具的使用,创建更具弹性的工业基础。
上述四个主题是对MxD现有的60余个已完成、正在进行或处于启动前期阶段的项目投资组合的补充,侧重于美国制造业的首要任务——在现有和新流程中构建实时自适应工厂能力,保护美国日益增长的数字优势,并在实现上述目标所需的人和系统方面进行投资。
2019年投资计划中相关主题的项目如下:
(一)工厂数字孪生
1. 大批量、低成本物品(ITEM)序列化:开发一个系统使单个离散零部件或产品能够被标记,以实现真正的数字线索和数字孪生益处。
2. 人工智能在计算机视觉和过程元数据中的应用:开发一种数据科学体系结构和系统,能够进行原位计量、全数字线索模式识别和实时反馈控制,以确保质量。
3. 集成计算机数控数字孪生:将现有的MxD研究和商业能力与基于物理的模型相结合,开发一台数控机床的多功能数字孪生。
4. 预测性维护:面向预测性维护解决方案的设计与实施,制定工艺或离散制造设备用户手册。
5. 人工工作流数字孪生:开发一个实时系统,用于精确测量、建模、调度和优化人类与制造系统的交互。
6. 面向高混合、小批量应用的数字化工艺优化:为流程行业开发数字系统,实现实时分析和自适应过程优化。
7.面向流程数字化的数据采集:制定和执行一项计划,收集和汇总所用传感器数据(这些数据将是构建产品、工艺和辅助设备数字孪生体所必需的)。
(二)制造新能力
1. 激光导引机器人制造:开发一种激光跟踪器实时跟踪和机器人控制系统,能够在涉及大型和/或复杂组件的开放式工作空间中驱动高精度制造操作。
2. 人工智能焊接商业化:完成MxD项目开发的闭环自适应焊接能力的转化。
3. 机器人G代码自动生成:直接从CAD文件中精简机器人编程,实现复杂、精密的增、减材机器人制造。
(三)国家制造业网络安全中心
1. 网络安全工具试点项目:MxD计划与解决方案提供商合作完成一个多阶段试点项目,将采用多种网络安全工具来满足制造商的需求,然后将这些工具连接在一起,构建一个易用的商业化低成本解决方案系统,提高中小型制造商的网络安全性。
2. 网络安全框架:建立和测试网络安全框架,满足工业基础网络安全需求。
(四)劳动力发展计划
主要包括进行作业分类、制定实习计划、召开数字能力研讨会以及开展工业互联网培训等。(北方科技信息研究所. 苟桂枝)