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(yīng)用于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理和服務(wù)過(guò)程，在制造過(guò)程中進(jìn)行感知、分析、推理、決策、控制，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品需求的動(dòng)態(tài)響應(yīng)、產(chǎn)品的快速開發(fā)與優(yōu)化的制造活動(dòng)。

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

從歷史發(fā)展來(lái)看，我國(guó)智能制造技術(shù)起步并不晚，基本和國(guó)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(shí)產(chǎn)權(quán)的成果，保持了國(guó)家在這個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)先進(jìn)性。但我國(guó)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(biāo)準(zhǔn)，智能制造企業(yè)改造升級(jí)難度大，智能制造業(yè)缺乏獨(dú)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(guó)智能制造發(fā)展依然任重道遠(yuǎn)。

▌智能制造關(guān)鍵技術(shù)

智能制造作為一個(gè)現(xiàn)代制造系統(tǒng)，系多個(gè)系統(tǒng)的組合，大致可分為智能設(shè)計(jì)、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(gè)方面:

1  ：智能化工業(yè)裝備應(yīng)用技術(shù)

發(fā)展智能制造，智能設(shè)備的應(yīng)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(jī)床、智能控制系統(tǒng)、機(jī)器人、3D打印系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)、智能儀表設(shè)備和關(guān)鍵智能設(shè)備七個(gè)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(jī)可以使 用ABS、光敏樹脂、金屬為打印原料，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)方案，無(wú)需傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn) 流程，即可把數(shù)字化設(shè)計(jì)的產(chǎn)品精確打印出來(lái)。

這一技術(shù)顛覆了傳統(tǒng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、銷售和交付模式，使單件生產(chǎn)、個(gè)性化設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)隨時(shí)、隨地、按不同個(gè)性需求進(jìn)行生產(chǎn)。隨著3D打印技術(shù)的不斷進(jìn)步，打印速度和效率不斷得到提升，打印材料不斷實(shí)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(guó)內(nèi)企業(yè)已經(jīng)開始了 相關(guān)實(shí)踐，例如海爾集團(tuán)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(tái)和四大互聯(lián)工廠，形成了一個(gè)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(yīng)用基礎(chǔ)上并正在隨著制造企業(yè)技術(shù)進(jìn)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(shí)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(guò)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(jìn)行數(shù)字化制造，才能實(shí)現(xiàn)制造產(chǎn)業(yè)的徹底智能化。　　 　　 　　 　　 　　      

首先在設(shè)計(jì) 階段，開發(fā)實(shí)現(xiàn)具有高度交互性的虛擬環(huán)境；其次要運(yùn)用數(shù)字化制造的理念，通過(guò)虛擬仿真技術(shù)，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)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(jìn)一步對(duì)數(shù)字化工廠的工藝設(shè)備協(xié)調(diào)進(jìn)行數(shù)字規(guī)劃。上圖為第一飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院采用柔性制造和虛擬仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)進(jìn)行虛擬裝配的場(chǎng)景。

3  ：物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)

智能制造系統(tǒng)的運(yùn)行，需要物聯(lián)網(wǎng)的統(tǒng)籌細(xì)化，通過(guò)基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)、RFID、傳感器的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用，用無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，與生產(chǎn)有關(guān)的各種數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)傳輸給控制中心，上傳給大數(shù)據(jù)系統(tǒng)并進(jìn)行云計(jì)算。為了能有效管理一個(gè)跨學(xué)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(guó)工業(yè)4.0計(jì)劃就推出了“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”的概念，從而實(shí)現(xiàn)制造流程的智能化升級(jí)，其他國(guó)家也都紛紛建立本國(guó)工業(yè)化制造標(biāo)準(zhǔn)。下圖為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在汽車配件廠的應(yīng)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(duì)不同領(lǐng)域的智能制造企業(yè)，對(duì)分領(lǐng)域綜合效率、純技術(shù)效率、規(guī)模效率三個(gè)方面進(jìn)行考察，得出表一統(tǒng)計(jì)結(jié)果，從表一數(shù)據(jù)可以看出，數(shù)控機(jī)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(guó)機(jī)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(zhǎng)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(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，總是努力降低生產(chǎn)過(guò)程的消耗，同時(shí)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(guò)程，實(shí)質(zhì)上也是不斷自我調(diào)整、自我更新的過(guò)程，同時(shí)還是實(shí)現(xiàn)全面服務(wù)個(gè)性化需求的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，會(huì)實(shí)時(shí)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(jì)、工藝、制造、管理、監(jiān)測(cè)、物流等環(huán)節(jié)的信息，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的 快速、高效及精準(zhǔn)分析決策。這些數(shù)據(jù)綜合起來(lái)，能夠幫助發(fā)現(xiàn)問題，查找原因，預(yù)測(cè)類似問題重復(fù)發(fā)生的幾率，幫助完成安全生產(chǎn)，提升服務(wù)水平，改進(jìn)生產(chǎn)水平，提高產(chǎn)品附加值。

智能制造需要高性能的計(jì)算機(jī)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(yīng)用大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，可以對(duì)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并分析處理。鑒于制造業(yè)已經(jīng)進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代，智能制造還需要高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。云計(jì)算系統(tǒng)提供計(jì)算資源專家?guī)欤ㄟ^(guò)現(xiàn)場(chǎng)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(jìn)行處理、存儲(chǔ)和計(jì)算，計(jì)算后能夠發(fā)出云指令， 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制；例如控制工業(yè)機(jī)器人。

智能制造是未來(lái)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(guó)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(diǎn)和理論，是對(duì)傳統(tǒng)生產(chǎn)制造業(yè)的根本性變革。實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)制造到智能制造的轉(zhuǎn)變，核心在于幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的掌握:智能化工業(yè)裝備應(yīng)用技術(shù)、柔性制造和虛擬仿真技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)、大數(shù)據(jù)系統(tǒng)及云計(jì)算技術(shù)。

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