引言
进入21世纪以来，新一轮的科技革命和产业变革席卷全球。以通信信息技术和制造业技术的结合，给制造企业带来了巨大的变化。回顾过去工业的发展，其最大的推手是制造信息技术的进步。随着我国社会经济的不断发展，劳动力成本不断升高，同时国际竞争越来越激烈，这些因素都给我国的制造业发展造成了巨大的冲击。随着我国经济结构转型升级不断深化，我国的制造业也向着自动化和智能化方向不断发展，并带动了我国社会经济整体自动化和智能化水平的大幅度提升。对智能化技术在钻探装备智能制造中的应用进行深入的研究和分析，并结合当前我国制造行业自动化和智能化的整体发展水平，提出科学合理的建议，为提高我国钻探装备水平，推动钻探装备制造行业的进一步发展发挥积极的作用。
1.智能钻探装备制造的特点及重要意义
煤炭开采与工业发展进程类似，由手工作业逐步向机械化、自动化、信息化、智能化的跨越，同时也促进了煤矿井下坑道钻探装备的快速发展。
钻探装备生产制造企业属于离散型制造企业，均面临生产以钻探产品种类繁多、生产批量少为主要特点，基于这一特点衍生出一系列生产加工问题。例如：生产成本的增加、生产效率低、企业工艺人员工作强度增加、企业管理难度增大等。目前已利用先进智能化数字化技术从生产工艺入手，采取数据统计分析、企业信息化管理等多种控制手段，提高企业生产加工效率，提升企业核心竞争力。
2.钻探装备智能机械制造特点
智能制造的核心思想是价值创造，解决客户已知和未知不可见的问题，应用设置在钻探设备智能传感器收集产品全生命周期的信号和信息及传输，利用数据挖掘，机器学习等技术进行大数据分析，得到最佳策略，进行最优化调整。
2.1设计快速迭代
智能制造系统的信息物理系统一方面收集客户与装备本身的大数据并加以分析，一方面对钻探装备设计和生产过程进行优化，实现装备的快速迭代式创新。可利用虚拟工具在指导客户使用新装备、提高新装备的用户接受度与满意度的同时，更推动新一轮的大数据处理和产品优化的过程（见图3）。
图3数字技术优化设计
2.2个性化
数据成为新的核心资源，谁对钻探装备市场需求的变迁最敏感，谁对钻探装备市场变迁的预测最准确，谁提供的装备最契合消费者偏好，也最符合各地区矿井特点、符合环保、生态的要求，谁的产品就最具竞争力，谁就能占据“新山头”，成为行业标准的制定者，占据最大的钻探装备市场份额。因此，面对专业市场整体“消费者化”的浪潮，智能制造钻探装备对客户需求有清楚地了解，尤其在数字化、智能化的制造条件下，个性化钻探装备的大规模定制生产在技术上已经成为可能，甚至部分已经成为现实。智能钻探装备工厂以具备重构制造系统为代表的新型制造系统将适应大规模定制生产能力，这类制造系统已重排、重复利用和更新系统组态或子系统的方式，实现快速调适以及制造，具有很强的包容性、灵活性以及突出的装备生产能力。
2.3智能化
钻探装备功能上可应用IIOT与AI的结合将产生高度智能化的产品，智能装备会产生大量的数据，企业需要接收这些数据，又同时需要更多的云计算资源与大数据处理能力，把这些产品产生的数据变成价值，充分挖掘装备数据的价值，为使用单位和生产企业带来双赢。
智能化对装备制造企业来说，就是在制造过程中采用诸如分析、推理、聚类、分类、回归等智能活动辅助或制定决策，通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动，它把制造自动化的概念更新，扩展到柔性化、高度集成化和智能化，也就实现了钻探装备智能化生产。
在钻探装备制造过程中智能化可以是独立的决策过程，也可能是人机协作完成。根据数据分析模型决策就可能是自动的，但随着机器人、VR/AR等新兴技术的发展，借助这些智能化工具极大扩展了人类专家的脑力劳动，人机协作的智能辅助决策场景也越来越多。
3.智能机械制造发展的重要意义
3.1提高产品质量
在钻探装备制造中，人机物的互联互通是依靠网络化的成果的。通过各种信息感知设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。
3.2缩短研发设计生产周期，提高生产效率
装备制造过程中可对生产信息的智能化分析和跟踪，不断挖掘设备以及作业潜能，提高生产效率，持续改善管理目标。实时采集生产信息、记录生产数据、管控生产过程、监控生产流程、关注生产品质，事后分析持续改善产品品质。生产期间的预防、监控和分析等质量管控方法，从而提高产品质量水平。同时企业利用精益生产进行触发式自动数据采集,减少录入环节,为各级生产管理人员提供所需实时生产数据。此外，生产透明化实时采集生产信息（见图1）,全面了解生产进度,实现生产的全透明化管理。采用先进的制造物联技术，规范管理、将车间生产透明化，提高制造企业的核心竞争力。
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图1 智能生产可视化系统
3.3降低能耗和排放
大量采用机器自动化生产的智能工厂中需要合理管理机器运转，而这种工作也可以通过自动化软件来实现控制，这就是能效管理系统。能效管理系统通过对主要用能设施、设备进行能耗分项计量，然后用智能化系统进行节约与改善。
能效管理系统对各类用能系统整体的实际运行状态，找出关键耗能点和异常耗能点，提出成熟的、可靠的、实际的“能效控制方案”，进行远程控制和管理，并不断结合实际采集数据，对之前“能效控制方案”进行微调，最终寻找到符合实际状况的方案，从整体上降低工厂能耗。（见图2智能建筑能耗管理系统）
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图2 智能建筑能耗管理系统
4.智能制造时代下机械制造设计技术应用要点
从技术角度来说，智能化钻探制造的核心是数据，通过数据获取、数据处理和数据分析来优化、决策制造企业的运营。随着信息技术向制造业全面渗入，可实现对生产要素的高灵活配置和大规模定制化钻探装备生产，由此打破传统的生产流程、生产模式及管理方式。
未来是智能联网式生产的时代，不仅是单一工厂、而是企业多个工厂之间将通过联网构建起虚拟制造体系，为企业生产提供全面智能支持。而标准化、模块化和数字化的产品设计，是实现智能生产的前提。
4.1工业物联网
目前内置传感器和计算机的互联产品数量仍有限。然而，随着物联网时代的到来，以及连接标准的统一，越来越多的产品将相互连接。届时，身处不同地理位置的产品设备将能进行互动和沟通，并由中央处理器集中控制。物联网将实现决策的去中心化，互联设备能进行自动分析和决策，对环境变化进行实时反应。
4.2工业云计算
很多制造企业已经开始使用职能和数据分析的云应用。未来更多的生产数据和功能将搭载在云端，为生产制造提供更多的数据相关服务。随着技术的进化，未来的监测和控制流程也可能会迁移到云上。云技术可以确保生产协调一致并具备分布式的环境系统。大数据平台和云技术可以提供实时的数据管理，能做出快速的数据处理、数据流管理和提取，并为如何改进整个产品的性能做出判断，这样就可以调整当前条件与更优条件之间的差异适应算法和迭代过程。其中，通讯和网络是所有数据获取的基础设施。
4.3工业大数据
对于钻探装备制造领域，大数据分析新生事物，但它已经开始帮助企业提高产品质量，节省生产能耗并提高生产效率。智能生产系统中，对来自于设备、生产系统和企业的不同数据源进行收集和分析，将成为未来企业进行实时决策的标准配备。
4.4增材制造
目前一些企业已经开始采用3D打印技术，但大多数都处于试验阶段或用于制造独立部件。未来3D打印技术将广泛应用到小批量生产和大规模定制领域。3D打印技术将大大降低企业的库存成本和物流成本。
5.总结
智能制造钻探装备利用物联网、大数据、云计算等IT技术，通过网络连接实现了系统与设备之间的通信，打造了企业、用户和产品之间的桥梁，这种革命性的转变将重新定义企业的运营方式与商业价值。通过产品上的智能传感器与网络相连接，企业能够获取到大量的装备施工使用数据，这些数据通过分析能够发现消费者的需求变化，能够发现新的业务闪光点，为用户打造个性化体验，扩展新的市场。