浅谈智能制造

引言：智能制造是基于新一代信息技术，贯穿设计、生产、管理、服务等制造活动各个环节，是先进制造过程、系统与模式的总称。智能产品而过独特的形式加以识别，可以在任何时候被定位、并能知道它们自己的历史、当前状态和为了实现其目标状态自感知（全面传感）、智慧优化自决策（优化决策）、的替代路线，在产品的全生命周期内具有信息深度精准控制自执行（安全执行）。能制造的基本思路是以促进制造业创新发展为主题，以加快新一代信息技术制造业深度融合为主线，以推进智能制造为主攻方向，强化工业基础能力，提高综合集成水平，完善多层次人才体系，从而达到增强综合国力，提升国际竞争力，保障国家安全，坚持走中国特色新型工业化道路。

一、智能制造的重点任务：

智能制造是实现整个制造业价值链的智能化和创新，是信息化与工业化深度融合的进一步提升。智能制造融合了信息技术、先进制造技术、自动化技术和人工智能技术。智能制造的重点任务包括：

a ．智能制造的基础理论与技术研究：

b ．智能制造基础技术与部件攻关：

c ．智能化高端装备的研究与开发（重点研究箱体类精密工作母机、

d ．高端制造装备、智能化的工程机械与成套装备、新能源产品制造装备等）：

e ．制造过程智能化技术、装备与研究与开发：

f ．系统集成与重大示范应用。

二、智能制造重点发展的五大领域

（1）高档数控机床与工业机器人

数控双主轴车铣磨复合加工机床；高速高效精。密五轴加工中心；复杂结构件机器人数控加工中心；螺旋内齿圈拉床；高效高精数控蜗杆砂轮磨齿机：蒙皮镜像铣数控装备；高效率、低重量、长期免维护的系列化减速器；高功率大力矩直驱及盘式中空电机；高性能多关节伺服控制器；机器人用位置，力矩、触觉传感器；6-500kg 级系列化点焊、弧焊、激光及复合焊接机器人；关节型喷涂机器人；切割、打磨抛光、钻孔攻丝、铣削加工机器人：缝制机械、家电等行业专用机器人；精密及重载装配机器人；六轴关节型、平面关节（ SCARA ）型搬运机器人；在线测量及质量监控机器人；洁净及防爆环境特种工业机器人；具备人机协调、自然交互、自主学习功能的新一代工业机器人。

（2）增材制造装备

制造协作网络：与制造、网络制造、协同制造

高功率光纤激光器、扫描振镜、动态聚焦镜及高品质电子枪、光束整形、高速扫描、阵列式高精度喷嘴、喷头；激光／电子束高效选区熔化、大型整体构件激光及电子束送粉／送丝熔化沉积等金属增材制造装备：光固化成形、熔融沉积成形、激光选区烧结成形、无模铸型、喷射成形等非金属增材制造装备：生物及医疗个性化增材制造装备。

（3）智能传感与控制装备

高性能光纤传感器、微机电系统（ MEMS ）传感器、多传感器元件芯片集成的 MCO 芯片、视觉传感器及智能测量仪表、电子标签、条码采集系统装数据采集系统（ ScadA ）、高性能高可靠嵌入式控制备：分散式控制系统（ DCS ）、可编程逻辑控制器（ PLC ）、系统装备：高端调速装置、伺服系统、液压与气动系统等传动系统装备。

（4）智能检测与装配装备

数字化非接触精密测量、在线无损检测系统装备：可视化柔性装配装备；激光跟踪测量、柔性可重构工装的对接与装配装备；智能化高效率强度及疲劳寿命测试与分析装备：设备全生命周期健康检测诊断装备：基于大数据的在线故障诊断与分析装备。

（5）智能物流与仓储装备

轻型高速堆垛机；超高超重型堆垛机；高速智能分拣机；智能多层穿梭车；智能化高密度存储穿梭板；高速托盘输送机；高参数自动化立体仓库；高速大容量输送与分拣成套装备、车间物流智能化成套装备。

可以看出，当前国家针对智能制造装备产业推出的多项政策，将从智能化、精密化、绿色化和集成化等方面提升我国装备制造产业走向智能高端领域。

三、智能制造的十项关键技术

智能制造包括开发智能产品；应用智能装备；自底向上建立智能产线，构建智能车间，打造智能工厂；践行智能研发；形成智能物流和供应链体系；开展智能管理；推进智能服务；最终实现智能决策。

目前智能制造的"智能"还处于 Smart 的层次，智能制造系统具有数据采集、数据处理、数据分析的能力，能够准确执行指令，能够实现闭环反馈；而智能制造的趋势是真正实现" Intelligent "，智能制造系统能够实现自主学习、自主决策，不断优化。

在智能制造的关键技术当中，智能产品与智能服务可以帮助企业带来商业模式的创新；智能装备、智能产线、智能车间到智能工厂，可以帮助企业实现生产模式的创新；智能研发、智能管理、智能物流与供应链则可以帮助企业实现运营模式的创新；而智能决策则可以帮助企业实现科学决策。智能制造的十项技术之间是息息相关的，制造企业应当渐进式、理性地推进十项智能技术的应用。

这十项智能制造的关键技术分别为：

a ．智能产品（ Smart Product ）

生产

b ．智能服务（ Smart Service ）

c ．智能装备（ Smart Equipment ）

智能

d ．智能产线（ Smart ProducTIon line ）

的高

e ．智能车间（ Smart workshop ）

中，

f ．智能工厂（ Smart Factory ）

建

g ．智能研发（ Smart R & D ）

字

h ．智能管理（ Smart Management ）

车

业

i ．智能物流与供应链（ Smart logisTIcs and SO

j ．智能决策（ Smart Decision Making ）

四、智能制造试点专项的五个方向

智能制造是制造技术和信息技术的结合，涉众多行业产业，聚焦智能制造试点的关键环节，蒋助于准确把握与其相关的产业投资机会。而根据能制造试点通知，将分类开展：

a ．流程制造及离散制造、

b ．智能装备和产品、

c ．智能制造新业态新模式、

d ．智能化管理、

e ．智能服务等 5 大重点方向。

上述的试点中瞄准的 5 个方向，各具针对性。

第一，针对生产过程的智能化，更准确的说是护产方式的现化化、智能化。根据通知要求，在以智能工厂为代表的流程制造、以数字化车间为代表的离散制造分别选取 5 个以上的试点示范项目。其中，在流程制造领域，重点推进石化、化工、冶金、建材、纺织、食品等行业，示范推广智能工厂或数享旷山运用；在离散制造领域，重点推进机械、汽车、航空、船舶、轻工、家用电器及电子信息等行业。

第二，针对产品的智能化，体现在以信息技术深度嵌入为代表的智能装备和产品试点示范。也就是把芯片、传感器、仪表、软件系统等智能化产品嵌入到智能装备中去，使得产品具备动态存储、感知和通信能力，实现产品的可追溯、可识别、可定位。根据通知，在包括高端芯片、新型传感器、机器人等在内的行业中，选取 10 个以上智能装备和产品的集成应用项目。

第三，针对制造业中的新业态新模式予以智能化，也就是所谓的工业互联网方向。根据通知，在以个性化定制、网络协同开发、电子商务为代表的智能制造新业态新模式推行试点示范，比如，在家用电器、汽车等与消费相关的行业，开展个性化定制试点；在钢铁、食品、稀土等行业开展电子商务及产品信息追溯试点示范。

第四，针对管理的智能化。在物流信息化、能源管理智慧化上推进智能化管理试点，从而将信息技术与现代管理理念融入企业管理。

第五，针对服务的智能化。以在线监测、远程诊断、云服务为代表的智能服务试点示范。工信部电子信息司副司长安筱鹏认为，服务的智能化，既体现为企业如何高效、准确、及时挖掘户的潜在需求并实时响应，也体现为产品交付后对产品实现线上线下（020）服务，实现产品的全生命周期管理。两股力量在服务的智能化方面相向而行，一股力量是传统的制造企业不断拓展服务业务，一股力量是互联网企业从消费互联网进入到产业互联网。

五、智能制造试点示范专项智能制造试点示范项目聚焦于

a 以智能工厂为代表的流程制造

b 以数字化车间为代表的离散制造

c 以信息技术深度嵌入为代表的智能装备和产

d 以个性化定制、网络协同开发、电子商务为代表的智能制造新业态新模式

e 以物流信息化、能源管理智慧化为代表的智能化管理及以在线监测、远程诊断

f 以云服务为代表的智能服务等 6 个领域。

智能制造专项主要支持方向有综合标准化试验验证：基础共性标准试验验证、关键应用标准试验验证；重点领域智能制造新模式应用：新一代信息技术产品、高档数控机床和机器人、航空制备、海洋工程装备及高技术船舶、先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、新材料、农业机械。

结论

1）在未来的智能工厂里，人、机器和资源如同在一个社交网络里一般自然地相互沟通协作。智能工厂支持产品全生命周期的三个重要架构领域有产品和系统架构（研发与制造）、增值和企业构架（全生命周期）、数据和信息等组成的 IT 构架（网络平台）。在智能工厂中的产品包含有全部必需的生产信息产品的识别、产品定位、生产工艺方案、实际运行状况达到目标状态的可选路径等。

2）智能机器是具有感知、分析、推理、决策和控制功能的装备的统称，它的基本要素是在产品的全生命周期内具有信息深度自感知（全面传感）、智慧优化自决策（优化决策）、精准控制自执行（安全执行）。

3）未来智能制造核心信息设备的研发应集中在基础通信设备、智能制造控制系统、新型工业传感器、制造物联设备、仪器仪表和检测设备、制造信息安全保障产品等领域。

4）智能机器有三大实施途径为分散多动力、伺服电直驱和集成一体化。电子飞轮储能系统、交流伺服直线电机驱动的新型锻锤、对轮旋压设备、交流伺服驱动轴向推进滚轧成形设备等智能机器具备优良的特性，值得在实际中进行推广。

5）智能制造核心信息设备方面的人才需要将机械工程、电气工程、自动控制、通信与网络工程等多专业进行深度的融合；同时智能制造核心信息设备的研发同样需要具有机电一体化的硬件、软件及服务的产品全生命周期的综合分析与动手能力的高素质人才。

主要参考文献

（1）赵升吨，工业 4.0 与中国制造 2025 西安交通大学（2）刘丹，王迪，赵普．"制造强国"评价指标体系构建及初步分析［ J ]、中国工程科学，2015，17（7）：96-107

（3）周济，智能制造﹣"中国制造 2025"的主攻方向［ J ]．中国机械工程，2015，26（17）：2273-2284（4）徐广林，林贡钦，工业 4.0 背景下传统制造业转型升级的新思维研究［ j ]．上海经济研究，015（10）：107-1134）

（5）丁纯，李君扬，德国"工业 4.0" ：内容、动因与前景及其启示［ j ]．德国研究，2014，29（4）：49-6