智能制造是把傳統(tǒng)的制造技術(shù)和智能技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相互融合，應用于產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)、管理和服務(wù)過程，在制造過程中進行感知、分析、推理、決策、控制，實現(xiàn)產(chǎn)品需求的動態(tài)響應、產(chǎn)品的快速開發(fā)與優(yōu)化的制造活動。

從上世紀八十年代起，主要工業(yè)國家先后開始進入智能制造領(lǐng)域，逐漸形成了以美國、日本和歐洲三大智能制造中心。各國為獲得智能制造的領(lǐng)先地位，紛紛推出本國的推進計劃，例如日本首先提出了“智能制造系統(tǒng)”的概念，美國也啟動了“先進制造伙伴計劃”， 隨后在2012年又出臺“先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃”， 提出了更詳盡的方法，力圖快速實現(xiàn)智能制造技術(shù)的技術(shù)革新。 德國也于2013 年實施“工業(yè)4.0”計劃，該計劃是以智能制造為核心內(nèi)容，最終目的是為了保持德國制造業(yè)在國際上的領(lǐng)先地位。

從歷史發(fā)展來看，我國智能制造技術(shù)起步并不晚，基本和國外同步。也取得了很多優(yōu)秀的技術(shù)成果。甚至在某些領(lǐng)域，如感知技術(shù)、控制技術(shù)、可靠性技術(shù)等領(lǐng)域。獲得了一批擁有自己知識產(chǎn)權(quán)的成果，保持了國家在這個領(lǐng)域的技術(shù)先進性。但我國在智能制造領(lǐng)域，仍然存在很多缺陷和不足，例如智能制造行業(yè)沒有統(tǒng)一標準，智能制造企業(yè)改造升級難度大，智能制造業(yè)缺乏獨立創(chuàng)新能力，智能制造相關(guān)的現(xiàn)代服務(wù)業(yè)發(fā)展滯后等，我國智能制造發(fā)展依然任重道遠。

▌智能制造關(guān)鍵技術(shù)

智能制造作為一個現(xiàn)代制造系統(tǒng)，系多個系統(tǒng)的組合，大致可分為智能設(shè)計、智能生產(chǎn)、智能管理、智能制造服務(wù)等內(nèi)容，與之有關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)，主要有如下幾個方面:

1  ：智能化工業(yè)裝備應用技術(shù)

發(fā)展智能制造，智能設(shè)備的應用是基礎(chǔ)。不同類型的企業(yè)，其智能設(shè)備不盡相同，大體可以分為高精度數(shù)控機床、智能控制系統(tǒng)、機器人、3D打印系統(tǒng)、工業(yè)自動化系統(tǒng)、智能儀表設(shè)備和關(guān)鍵智能設(shè)備七個主要類別。以3D打印為例， 它是目前數(shù)字化制造技術(shù)的典型代表，作為一種新興智能化設(shè)備，3D打印機可以使 用ABS、光敏樹脂、金屬為打印原料，實現(xiàn)計算機設(shè)計方案，無需傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn) 流程，即可把數(shù)字化設(shè)計的產(chǎn)品精確打印出來。

這一技術(shù)顛覆了傳統(tǒng)產(chǎn)品的設(shè)計、銷售和交付模式，使單件生產(chǎn)、個性化設(shè)計成為可能，使制造業(yè)不再沿襲多年的流水線制造業(yè)模式，實現(xiàn)隨時、隨地、按不同個性需求進行生產(chǎn)。隨著3D打印技術(shù)的不斷進步，打印速度和效率不斷得到提升，打印材料不斷實現(xiàn)多樣化，如納米材料、生物材料等，傳統(tǒng)制造業(yè)模式將被徹底改變。

很多國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)開始了 相關(guān)實踐，例如海爾集團在2012年就開始籌建數(shù)字化互聯(lián)網(wǎng)工廠，已經(jīng)建成兩大支撐平臺和四大互聯(lián)工廠，形成了一個完整的互聯(lián)網(wǎng)工廠體系。

2  ：柔性制造和虛擬仿真技術(shù)

柔性制造技術(shù)(Flexible Manufacturing Technology，F(xiàn)MT)是建立在數(shù)控 設(shè)備應用基礎(chǔ)上并正在隨著制造企業(yè)技術(shù)進步而不斷發(fā)展的新興技術(shù)。它和虛擬仿真技術(shù)，在智能制造的實現(xiàn)中，扮演著重要的角色。

虛擬仿真技術(shù)包括面向產(chǎn)品制造 工藝和裝備的仿真過程、面向產(chǎn)品本身的仿真和面向生產(chǎn)管理層面的仿真，從這三方面進行數(shù)字化制造，才能實現(xiàn)制造產(chǎn)業(yè)的徹底智能化。　　 　　 　　 　　 　　      

首先在設(shè)計 階段，開發(fā)實現(xiàn)具有高度交互性的虛擬環(huán)境；其次要運用數(shù)字化制造的理念，通過虛擬仿真技術(shù)，進行風險評估，以及物聯(lián)網(wǎng)信息共享和系統(tǒng)優(yōu)化。并在此基礎(chǔ)上，提出數(shù)字化工廠的概念，進一步對數(shù)字化工廠的工藝設(shè)備協(xié)調(diào)進行數(shù)字規(guī)劃。上圖為第一飛機設(shè)計研究院采用柔性制造和虛擬仿真技術(shù)實現(xiàn)對飛機進行虛擬裝配的場景。

3  ：物聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)

智能制造系統(tǒng)的運行，需要物聯(lián)網(wǎng)的統(tǒng)籌細化，通過基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)、RFID、傳感器的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集應用，用無線傳感網(wǎng)絡(luò)對生產(chǎn)現(xiàn)場進行實時監(jiān)控，與生產(chǎn)有關(guān)的各種數(shù)據(jù)，實時傳輸給控制中心，上傳給大數(shù)據(jù)系統(tǒng)并進行云計算。為了能有效管理一個跨學科、多企協(xié)同的智能制造系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)是必需的。德國工業(yè)4.0計劃就推出了“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”的概念，從而實現(xiàn)制造流程的智能化升級，其他國家也都紛紛建立本國工業(yè)化制造標準。下圖為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在汽車配件廠的應用示意圖。　　 　　 　　 　　 　　   

上述幾種關(guān)鍵技術(shù)在智能制造企業(yè)里面，起到了至關(guān)重要的作用，針對不同領(lǐng)域的智能制造企業(yè)，對分領(lǐng)域綜合效率、純技術(shù)效率、規(guī)模效率三個方面進行考察，得出表一統(tǒng)計結(jié)果，從表一數(shù)據(jù)可以看出，數(shù)控機床(CNC)行業(yè)是智能制造產(chǎn)業(yè)中發(fā)展 比較成熟的領(lǐng)域，但是純技術(shù)效率較低；我國機器人行業(yè)尚處于快速發(fā)展的初期階段，3D打印技術(shù)則處于快速成長期，智能儀表的相關(guān)企業(yè)發(fā)展速度緩慢，沒有形成一定的規(guī)模。　　 　　 　　 　　 　　      

▌智能制造與大數(shù)據(jù)

制造業(yè)企業(yè)在實際生產(chǎn)過程中，總是努力降低生產(chǎn)過程的消耗，同時努力提高制造業(yè)環(huán)保水平，保證安全生產(chǎn)。生產(chǎn)的過程，實質(zhì)上也是不斷自我調(diào)整、自我更新的過程，同時還是實現(xiàn)全面服務(wù)個性化需求的過程。在這個過程中，會實時產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)。依托大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，采集現(xiàn)有工廠設(shè)計、工藝、制造、管理、監(jiān)測、物流等環(huán)節(jié)的信息，實現(xiàn)生產(chǎn)的 快速、高效及精準分析決策。這些數(shù)據(jù)綜合起來，能夠幫助發(fā)現(xiàn)問題，查找原因，預測類似問題重復發(fā)生的幾率，幫助完成安全生產(chǎn)，提升服務(wù)水平，改進生產(chǎn)水平，提高產(chǎn)品附加值。

智能制造需要高性能的計算機和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，傳統(tǒng)的設(shè)備控制和信息處理方式已經(jīng)不能滿足需要。應用大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，可以對生產(chǎn)過程自動進行數(shù)據(jù)采集并分析處理。鑒于制造業(yè)已經(jīng)進入大數(shù)據(jù)時代，智能制造還需要高性能計算機系統(tǒng)和相應網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。云計算系統(tǒng)提供計算資源專家?guī)欤ㄟ^現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)上傳云端進行處理、存儲和計算，計算后能夠發(fā)出云指令， 對現(xiàn)場設(shè)備進行控制；例如控制工業(yè)機器人。

智能制造是未來的制造業(yè)發(fā)展方向，近些年得到不斷的研究和發(fā)展，受到世界各國的高度重視。智能制造為制造業(yè)提供了很多全新的概念觀點和理論，是對傳統(tǒng)生產(chǎn)制造業(yè)的根本性變革。實現(xiàn)傳統(tǒng)制造到智能制造的轉(zhuǎn)變，核心在于幾個關(guān)鍵技術(shù)的掌握:智能化工業(yè)裝備應用技術(shù)、柔性制造和虛擬仿真技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)、大數(shù)據(jù)系統(tǒng)及云計算技術(shù)。

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