大学专业分析——智能制造

智能制造代表了制造业的未来发展方向，结合了物联网（IoT）、人工智能（AI）、大数据分析、机器人技术等先进技术，通过智能化的生产过程实现更高效、更灵活、更精准的制造能力。智能制造不仅推动了生产力的提升，也在各个领域产生了深远的影响。本文将从智能制造的定义、关键技术、核心课程、应用领域、挑战与机遇等方面进行全面分析，以帮助理解这一专业的特点和发展趋势。

智能制造的定义与背景

1.1 智能制造的定义

智能制造是指通过集成先进的信息技术和制造技术，以实现生产过程的智能化。它包括实时数据采集与分析、智能控制、自动化生产、预测性维护等功能。智能制造的目标是提高生产效率、降低生产成本、提升产品质量，并实现生产过程的灵活性和可追溯性。

1.2 背景与发展

智能制造的概念源于制造业的数字化转型，受到了工业4.0和中国制造2025等战略的推动。随着信息技术和自动化技术的进步，传统制造业面临着转型升级的压力。智能制造应运而生，成为应对市场需求变化和提升生产效率的关键手段。

关键技术

2.1 物联网（IoT）

物联网是智能制造的基础技术之一。通过将传感器、设备和系统连接到网络，物联网能够实现设备和系统的实时监控与数据交换。传感器采集的数据可以用于生产过程的实时分析与优化，提高生产效率和设备利用率。

2.2 人工智能（AI）

人工智能在智能制造中的应用包括机器学习、深度学习和自然语言处理等技术。AI可以用于生产过程中的数据分析、预测性维护、质量检测和优化生产调度等方面。通过AI技术，制造企业可以实现智能决策、自动调整生产参数和提高产品质量。

2.3 大数据分析

大数据分析技术在智能制造中用于处理和分析大量生产数据。通过对数据进行挖掘和分析，企业可以发现生产中的潜在问题、预测设备故障、优化生产流程。大数据分析帮助企业从海量数据中提取有价值的信息，为决策提供数据支持。

2.4 机器人技术

机器人技术在智能制造中发挥着重要作用。工业机器人可以实现高精度、高效率的自动化生产，适用于焊接、装配、搬运等多个工艺环节。随着机器人技术的发展，协作机器人（Cobot）也开始应用于生产线，与人类工人协同作业，提高生产灵活性和安全性。

2.5 虚拟现实与增强现实（VR/AR）

虚拟现实和增强现实技术在智能制造中用于模拟生产过程、培训操作人员和进行设计验证。VR技术可以创建虚拟的生产环境，用于模拟和优化生产过程，而AR技术则可以为操作人员提供实时的辅助信息，提高工作效率和准确性。

核心课程

3.1 基础课程

3.2 高级课程

3.3 实践课程

应用领域

4.1 制造业

智能制造在传统制造业中的应用广泛，包括汽车制造、电子产品、家电等领域。通过智能化改造，制造企业可以提高生产效率、降低成本和改善产品质量。例如，在汽车制造中，智能制造可以实现自动化装配、实时质量检测和智能化物流管理。

4.2 医疗设备

智能制造在医疗设备领域的应用包括智能化的生产线、精准的质量控制和个性化的产品定制。通过智能制造技术，可以实现医疗设备的高精度生产和实时监控，提高设备的安全性和可靠性。

4.3 航空航天

在航空航天领域，智能制造技术用于生产复杂的零部件和系统。通过智能化的生产过程，可以实现高精度的零部件制造和生产过程的优化，提高航空航天产品的性能和安全性。

4.4 能源与环保

智能制造在能源与环保领域的应用包括智能化的能源管理系统和环境监测系统。通过智能技术，可以实现能源的高效利用和环境的实时监控，支持可持续发展目标的实现。

挑战与机遇

5.1 挑战

5.2 机遇

结论

智能制造作为制造业的未来发展方向，正在引领着生产过程的智能化和数字化转型。通过物联网、人工智能、大数据分析、机器人技术和虚拟现实等先进技术，智能制造实现了生产过程的优化和效率提升。智能制造专业不仅需要学生掌握基础的制造知识和信息技术，还需要具备对前沿技术的理解和应用能力。尽管面临技术整合、数据安全和技术更新等挑战，但智能制造带来的机遇和优势使其成为制造业发展的关键驱动力。

生产车间里的智造妙招（经济聚焦·访智能制造 解行业痛点）

来源:人民日报

习近平总书记指出：要以智能制造为主攻方向推动产业技术变革和优化升级，推动制造业产业模式和企业形态根本性转变。智能制造是制造业实现质的有效提升和量的合理增长的有效途径，对于加快发展现代产业体系、巩固壮大实体经济具有重要意义。

建设智能车间、智能工厂，打造智慧供应链，加快发展装备、软件和系统解决方案……今起，本版推出“访智能制造解行业痛点”系列报道，展现各地推动制造业高质量发展的积极探索。

——编者

一个纺织车间内，一台经编机上有近3万根比头发丝还细的纱线，上千台经编机就是数千万根纱线。如何快速定位瑕疵点？

一个电器车间内，原材料种类多、体积大，靠人工搬运、放置，效率不高还容易出错。如何高效中转？

一个汽车变速器车间内，用于切削作业的刀具有600余种2000余把，每把刀具的寿命从几小时到几百小时不等。如何确保刀具处于正常作业状态？

如今，这些行业痛点与难题，借助智能制造的妙招，正一一得到化解。

福建晋江纺织企业——

在数千万根纱线中找到瑕疵点

“4号机台异常，请前往查看。”在位于福建泉州晋江市的华宇织造有限公司智能车间，工人听到系统自动提示后，迅速来到指定机台查看。不到2分钟，设备恢复正常运转。

放眼车间，上千台经编机快速运行，每台经编机上都安装了十几个工业级高清摄像头。车间中央的数字大屏上，每台设备的运行状态实时显示。

“断纱、瑕疵直接影响产品质量。以前，只要机器开始作业，每台设备前都要确保有1名工人，通过肉眼在近3万根纱线中不断寻找瑕疵点，不但费时费力，也很难保证效果。”华宇织造相关负责人苏成喻说。

断纱、瑕疵的快速定位不只困扰华宇织造，更是纺织行业的普遍痛点。想改造却缺少借鉴，怎么办？

缺方向，晋江市工信局工作人员上门指导；缺技术，晋江引进高校与企业开展合作……经过4年反复试验，智能化视觉检测系统成功落地。

苏成喻介绍，通过高清摄像头进行图像抓取、算法识别、后台图像分析，哪台设备的第几根纱线出现瑕疵，系统能够自动定位、巧妙识别，效率远胜肉眼判别。工人只需要根据指令赶到机器前处理即可，整个车间每个班次只需要3名工人值守。

如今，从生产端的视觉检测、自动找布、自动排产系统，到自动仓储和自动物流配送系统，华宇织造实现了全流程智能化改造。据介绍，经编机的台运转效率从70%提高至85%，产品研制周期从平均30天缩减到15天，产品不良率和设备能耗也大幅降低。

2015年，泉州启动智能制造推进工作，明确提出将发展智能制造作为加快产业提质增效的重要抓手，大力推动智能场景、智能工厂建设，鼓励龙头企业建设行业领先、覆盖企业生产管理全流程的智能制造示范工厂。截至目前，泉州累计推广应用自动化产线1000多条，企业生产效率提高50%，全市23家企业入选国家智能制造相关项目、46家企业获评省级智能制造示范工厂和优秀场景。

广东广州电器企业——

为每批原材料自动贴上“身份证”

走进美的家用空调事业部广东广州工厂生产车间，工业机器人正在有条不紊地作业。“每一批原材料进入生产线前，都会被自动贴上类似身份证的条形码，通过高空物流运输系统轨道，运送到生产线上的指定位置，生产效率大幅提升。”工厂工程部部长孙惠海说。

据介绍，工厂最初对单个设备或流程进行自动化改造时，由于各环节没有打通，效率提升有限。打通生产环节，进一步提高物料中转效率，成为企业的现实需求。

现在，工厂引入自动输送线、自动化立体库、自动导引运输车等一系列物流设备，对每一个工件、每一项流程自动扫码、生成数据。产品组装完成后，搬运机器人进行搬运，有效提升了物流作业的安全性和准确性。系统还能对物流数据进行采集、处理、分析，及时发现潜在问题。

“物联网、人工智能和数据分析等技术的融合应用，让物流管理运作更加高效、准确、灵活。”孙惠海说。最近，他正忙着布置新的产线，“我们利用数字孪生技术，在系统上模拟运转产线的工作场景，模拟到最佳状态再投产。”

走出车间，记者跟着孙惠海来到监控室，只见数字大屏上的各项生产数据实时更新。“厂区内布有约5000个传感器，不仅能充分调配使用资源，还能实时发出警报、减少隐患。”工厂计划物流部相关负责人吕柱慰说。

近年来，广州积极开展智能制造示范工厂、示范项目培育工作，鼓励高端装备制造企业率先向数字化和智能化转型，已培育形成具有区域特色的高端装备制造产业链。

目前，广州市有3个全球“灯塔工厂”，7家企业入选工信部智能制造示范工厂揭榜任务单位，28个场景入选工信部智能制造优秀场景，还打造了国家级智能装备产业集群和新型工业化产业示范基地。

陕西西安汽车变速器企业——

对每把加工刀具时时刻刻做“体检”

陕西西安高新区，在汽车变速器企业法士特高智新工厂的数据分析室，工程师龙彬轻敲键盘，就可以查看所有设备的运行情况。龙彬介绍：“就拿加工刀具等耗材的磨损来说，以前主要靠一线工人预估刀具进行多少次生产后就得更换。有时不准确，等出现废件才更换刀具，不仅造成原料浪费，还会耽误生产进度。”

现在，通过智能化改造，系统可以对每一把加工刀具时时刻刻做“体检”。“我们在每把刀具上都安装了传感器，刀具使用寿命殆尽时，系统会向现场工人发出提醒。”法士特高智新公司总经理赵建林说，“机床主轴的负载电流大小就像‘心电图’，我们对这些电流数据进行收集分析，通过不同特征可以对刀具‘望闻问切’，简直太精妙了。”

通过系统智能算法，刀具的使用寿命可以实现精确预估。“这样我们就能在保证加工质量的同时，将刀具使用率发挥至最大，另外也能确保黑灯生产不会因刀具寿命受到影响，让产线的质量、成本、效率均处于最佳状态。”赵建林说。

大到厂区环境的温度、噪声等数据，小到每一把刀具的寿命数据，工厂产线上的传感器源源不断将各项数据汇集到“智能大脑”中，每秒采集数据达10万条以上。赵建林介绍，相比传统制造模式，法士特高智新工厂通过数字孪生、万物互联、智能决策等技术，实现生产效率提升80%，能耗下降20%，产品交付周期缩短30%，人均产值提升5.2倍。

近年来，西安市大力推进制造业数字化转型，出台工业互联网创新发展行动计划、两化融合提升三年行动计划等。截至目前，全市累计培育32个工业互联网平台，28个企业工业互联网项目获得工信部试点示范认定。（本报记者 王崟欣 姜晓丹 原韬雄）

本期统筹：韩春瑶

《 人民日报 》（ 2024年07月17日 第10 版）

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