什么是智能制造？如何实现智能制造？

智能制造是国际公认的实现工业体系转型升级的新一代工业技术。智能制造并不等于自动化生产，无人工厂、无人物流、无人仓储等也并不能代表智能制造。

要讲清智能制造是什么，我们本文就先从智能制造的概念说起，再到智能制造的目标和主题，最后详解如何实现智能制造。

— 01 —

什么是智能制造？

1989年Kusiak首次明确提出了“智能制造系统”一词，并将智能制造定义为“通过集成知识工程、制造软件系统和机器人控制来对制造技工们的技能和专家知识进行建模，以使智能机器可自主地进行小批量生产”。此时智能制造的概念主要是从技术方面阐述的，强调它是由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统。

但在到了21世纪我国的制造强国战略研究报告中，认为智能制造是制造技术与数字技术、智能技术及新一代信息技术的融合。它是面向产品全生命周期的具有信息感知、优化决策、执行控制功能的制造系统，旨在高效、优质、柔性、清洁、安全、敏捷地制造产品和服务用户。智能制造的内容包括:制造装备的智能化、设计过程的智能化、加工工艺的优化、管理的信息化和服务的敏捷化远程化等。

到了现在，我们对工业4.0时代的智能制造内涵有了进一步的认知，即：智能制造是先进制造技术与新一代信息技术、新一代人工智能等新技术深度融合形成的新型生产方式和制造技术。

它以产品全生命周期价值链的数字化、网络化和智能化集成为核心，以企业内部纵向管控集成和企业外部网络化协同集成为支撑，以物理生产系统及其对应的各层级数字孪生映射融合为基础，建立起具有动态感知、实时分析、自主决策和精准执行功能的智能工厂进行赛博物理融合的智能生产，实现高效、优质、低耗、 绿色、安全的制造和服务。

— 02 —

发展智能制造的总体目标

众所周知，工业4.0是正在发生中的新工业革命，面临着一系列的变化和挑战。“智能化”是未来制造技术发展的必然趋势，智能制造是其核心。在工业4.0时代，智能制造的总体目标可以归结为如下五个方面：

（1）优质

制造的产品具有符合设计要求的优良质量，或提供优良的制造服务，或使制造产品和制造服务的质量优化。

（2）高效

在保证质量的前提下，在尽可能短的时间内以高效的工作节拍完成生产，从而制造出产品和提供制造服务，快速响应市场需求。

（3）低耗

以最低的经济成本和资源消耗制造产品或提供制造服务。其目标是综合制造成本最低，或制造能效比最优。

（4）绿色

在制造活动中综合考虑环境影响和资源效益，其目标是使整个产品全生命周期中对环境的影响最小、资源利用率最高，并使企业经济效益和社会效益协调优化。

（5）安全

考虑制造系统和制造过程中涉及的网络安全和信息安全问题，即通过综合性的安全防护措施和技术，保障设备、网络、控制、数据和应用的安全。

— 03 —

智能制造核心主题

1.智能工厂

智能工厂重点研究智能化生产系统和过程，以及网络化分布式生产设施的实现。智能工厂是智能制造中的一个关键主题，其主要内容可从多个角度来描述。

首先数字工厂是工业化与信息化融合的应用体现。它借助于信息化和数字化技术，通过集成、仿真、分析、控制等手段为制造工厂的生产全过程提供全面管控的整体解决方案。它不限于虚拟工厂，更重要的是实际工厂的集成，包括产品工程、工厂设计与优化、车间装备建设及生产运作控制等。

其次数字互联工厂是指将物联网技术全面应用于工厂运作的各个环节，实现工厂内部人、机、料、法、环、测的泛在感知和万物互联，互联的范围甚至可以延伸到供应链和客户环节。

而智能工厂从范式维度看，智能工厂是制造工厂层面的信息化与工业化的深度融合，是数字化工厂、网络化互联工厂和自动化工厂的延伸和发展。它通过将人工智能技术应用于产品设计、工艺、生产等过程，使得制造工厂在其关键环节或过程中能够体现出一定的智能化特征，即自主性的感知、学习、分析、预测、决策、通信与协调控制能力，能动态地适应制造环境的变化，从而实现提质增效、节能降本的目标。

2.智能生产

智能生产是智能制造中的另一个关键主题。在未来的智能生产中，生产资源(生产设备、机器 人、传送装置、仓储系统和生产设施等)将通过集成形成一个闭环网络，具有自主、自适应、自重构等特性，从而可以快速响应、动态调整和配置制造资源网络和生产步骤。智能生产的研究内容主要包括:

（1）MOM 生产网络

基于制造运营管理系统的生产网络，生产价值链中的供应商通过生 产网络可以获得和交换生产信息，供应商提供的全部零部件可以通过智能物流系统，在正确的时间以正确的顺序到达生产线。

（2）基于数字孪生的生产过程设计、仿真和优化

通过数字孪生将虚拟空间中的生产建模仿真与现实世界的实际生产过程完美融合，从而为真实世界里的物件(包括物料、产品、设备、生产过程、工厂等)建立一个高度真实仿真的“数字孪生”，生产过程的每一个步骤都将可在虚拟环境 (即赛博系统)中进行设计、仿真和优化。

(３)基于现场动态数据的决策与执行

利用数字孪生模型，为真实的物理世界中物料、产 品、工厂等建立一个高度真实仿真的“孪生体”，以现场动态数据驱动，在虚拟空间里对定制信息、生产过程或生产流程进行仿真优化，给实际生产系统和设备发出优化的生产工序指令，指挥和控制设备、生产线或生产流程进行自主式自组织的生产执行，满足用户的个性化定制需求。

3.智能物流和智能服务

智能物流和智能服务也分别是智能制造的主题之一。在一些场合下这两者也常被认为是构成智能工厂和进行智能生产的重要内容。

智能物流主要通过互联网、物联网和物流网等，整合物流资源，充分发挥现有物流资源供应方的效率，使需求方能够快速获得服务匹配和物流支持。智能服务是指能够自动辨识用户的显性和隐性需求，并且主动、高效、安全、绿色地满足其需求的服务。

在智能制造中，智能服务需要在集成现有多方面的信息技术及其应用的基础上，以用户需求为中心，进行服务模式和商业模式的创新。因此u，智能服务的实现需要涉及跨平台、多元化的技术支撑。在智能工厂中基于CPS平台通过物联网(物品的互联网)和务联网(服务的互联网)，将智能电网、智能移动、智能物流、智能建筑、智能产品等与智能工厂(智能车间和智能制造过程等)互相连接和集成，实现对供应链、制造资源、生产设施、生产系统及过程、营销及售后等的管控。

— 04 —

如何实现智能制造？

对于不同的行业、不同的领域、或是不同的企业，具体实施智能制造会有各自不同的技术路线和解决方案。所以我们今天所探讨的如何实现智能制造也只是一个基本的逻辑和路线，不同的行业仍要根据实际情况改变。

1.需求分析

需求分析是指在系统设计前和设计开发过程中对用户实际需求所作的调查与分析，是系统设计、系统完善和系统维护的依据。

需求分析主要涉及如下内容:发展趋势、已有基础、问题与差距、目标定位等。

2.网络基础设施建设

网络互联是网络化的基础，主要实现企业各种设备和系统之间的互联互通，包括工厂内网络、工厂外网络、工业设备和产品联网、网络设备、网络资源管理等涉及现场级、车间级、企业级设备和系统之间的互联，即企业内部纵向集成的网络化制造；还涉及企业信息系统、产品、用户与云平台之间的不同互联场景， 即企业外部(不同企业间)的横向集成。

因此网络互联为实现企业内部纵向集成和企业外部横向集成提供网络互联基础设施实现和技术保障。在网络互联基础建设中还必须考虑网络安全和信息安全问题，即要通过综合性的安全防护措施和技术，保障设备、网络、控制、数据和应用的安全。

3.数据互联可视的数字化

以产品全生命周期数字化管理(PLM)为基础，把产品全价值链的数字化、制造过程数据获取、产品及生产过程数据可视化作为智能化第一步，实现对数字化和数据可视化呈现。主要内容包括：产品全生命周期价值链的数字化、数据的互联共享、数据可视化及展示。

亿信华辰自主研发的一站式数据分析平台亿信ABI 能帮助制造企业在展示项目、科研投入比例、产品监控、人员构成等方面进行全面分析与展示，时刻掌控企业经营状况以及各项目花费情况，全方位监管各项目跟进情况；另外，对各条生产线的磨损率进行精准监控，及时排除故障隐患。为制造企业的运维管理提供了数据基础，辅助领导高效决策。

4.现场数据驱动的动态优化

现场数据驱动的动态优化本质上就是以工厂内部“物理层设备—车间制造执行系统—企业资源管理信息系统”纵向集成为基础，通过对物理设备、控制器、传感器的现场数据采集，获得对生产过程、生产环境的状态感知，进行数据建模分析和仿真对生产运行过程进行动态优化，作出最佳决策，并通过相应的工业软件和控制系统精准执行，完成对生产过程的闭环控制。

亿信华辰的智慧工厂解决方案，借助5G网络、智能机器人、视频比对技术，能帮助制造企业打造智慧化工厂生产线。在零配件配送、库存管理、生产组装、信息上报等关键环节利用可视化技术，能有效调节生产进度，合理调配资源、监控生产质量、及时上报数据反馈结果。另外，方案内容涵盖对生产车间轮胎检测环节、T-BOX数据上传环节，实时库存提供实时监控，并对云打印设备、AGV智能机器人进行工作状态、设备状态的可视化监控。

5.虚实融合的智能生产

虚实融合的智能生产是智能制造的高级阶段。这一阶段将在实现产品全生命周期价值链端到端数字化集成、企业内部纵向管控集成和网络化制造、企业外部网络化协同这三大集成的基础上，进一步建立与产品、制造装备及工艺过程、生产线、车间、工厂和企业等不同层级的物理对象映射融合的数字孪生，并构建以CPS为核心的智能工厂，全面实现动态感知、实时分析、自主决策和精准执行等功能，进行赛博物理融合的智能生产，实现高效、优质、低耗、绿色的制造和服务。

亿信华辰智能车间解决方案使用三维模拟真实产生环境对厂区监控、安全生产、运输车辆等区域进行全面监控，能帮助制造企业时刻掌控企业生产、运输状况，全方位监管各生产车间运行情况，将一切风险扼杀在摇篮之中，为打造高品质的车间生产提供千里眼和顺风耳。

— 05 —

小结

为适应制造技术发展变迁与制造业新挑战的需求，智能制造是制造业发展的必由之路。智能制造是多方面、多层级、多效应的一套组合拳，需要软件、硬件、人才、管理等多方面的转型升级，需要制造企业从“头脑”武装到“四肢”，才能在工业4.0的下半场取得先机。

智能制造的定义、关键技术与实现智能制造的意义是什么

国内对“智能制造”的定义在工业和信息化部公布的“2015年智能制造试点示范专项行动”中，智能制造定义为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，具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称。具有以智能工厂为载体，以关键制造环节智能化为核心，以端到端数据流为基础、以网络互联为支撑等特征，实现该智能制造可以缩短产品研制周期、降低资源能源消耗、降低运营成本、提高生产效率、提升产品质量。

再看美国和德国——

美国“智能制造创新研究院”对智能制造的定义是：智能制造是先进传感、仪器、监测、控制和过程优化的技术和实践的组合，它们将信息和通信技术与制造环境融合在一起，实现工厂和企业中能量、生产率、成本的实时管理。

从智能制造创新研究部门对智能制造给出的定义和智能制造要实现的目标来看，传感技术、测试技术、信息技术、数控技术、数据库技术、数据采集与处理技术、互联网技术、人工智能技术、生产管理等与产品生产全生命周期相关的先进技术均是智能制造的技术内涵。智能制造以智能工厂的形式呈现。

德国曾经在汉诺威工业博览会上提出“工业4.0”战略。“工业4.0”的内涵就是数字化、智能化、人性化、绿色化，产品的大批量生产已经不能满足客户个性化订制的需求，要想使单件小批量生产能够达到大批量生产同样的效率和成本，需要构建可以生产高精密、高质量、个性化智能产品的智能工厂。

工业4.0的另一个内涵是分散网络化和信息物理的深度融合，由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变。目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。

智能制造五大关键技术

1.识别技术

2.实时定位系统

3.信息物理融合系统

4.网络安全技术

5.系统协同技术

实现智能制造的意义

第一，对现有的制造业的提升，包括缩短开发周期、降低成本、提升效率等。采用虚拟制造技术可以在产品设计阶段就模拟出该产品的整个生命周期，从而更有效，更经济、更灵活的组织生产，实现了产品开发周期最短，产品成本最低，产品质量最优，生产效率最高的保证。

第二，智能制造将会推动制造业发展出全新的制造模式，包括柔性制造、生物制造、绿色制造、分形制造等。柔性制造追求的是定制化，这种以消费者为导向的，以需定产的方式对立的是传统大规模量产的生产模式。

第三，通过智能制造的推进，将会有石油石化智能成套设备、冶金智能成套设备、自动化物流成套设备、智能化食品制造生产线、智能化纺织成套装备、智能化印刷装备等一大批智能制造装备形成产业，加快这些产业的发展，加速普及市场应用，就能够形成一个个新的经济增长点。

相关问答

[最佳回答]人工智能(ArtificialIntelligence),英文缩写为AI.它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学...

智能制造工程主要从事智能产品设计制造、智能制造产品开发、智能产品管理、系统架构规划等。智能制造工程专业基于“新工程”的培养理念,主要研究智能产品的...

是一个以计算机科学为基础,由计算机、心理学、哲学等多学科交叉融合的交叉学科、新兴学科,研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用...

智能制造工程偏重用,智能科学与技术偏重学,前者教导学生利用技术知识和大型机械去制造工具,后者偏重科学技术在细分领域的探索研究与实验。你看看他们各自学...

智能制造源于人工智能的研究。易云科技认为智能是知识和智力的总和,智能制造是智能的基础,先进制造技术是指获取和运用知识求解的能力。智能制造应当包含智能...

先进制造是指制造业不断吸收电子信息、计算机、机械、材料以及现代管理技术等方面的高新技术成果,并将这些先进制造技术综合应用于制造业产品的研发设计、生产...

智能制造(IntelligentManufacturing,IM)是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统,它在制造过程中能进行智能活动,诸如分析、推理、判断、...

[回答]中国智能制造的短板在哪里?“未来工厂”会是什么样?从概念上来看,智能制造是指具有自感知、自决策、自执行等功能的先进制造过程、系统和模式的总称...

是一个比较新的专业,业务培养目标:本专业培养适应21世纪社会主义现代化建设需要,德智体全面发展的,掌握普通高等本科教育的文化理论知识,受到良好专业技术综...

智能制造源于人工智能的研究和应用。其概念最早有由美国人赖特和布恩于1988年提出。1991年,日美欧国际合作研究计划又提出智能制造系统概念。然而,限于当时的技...