第一节 智能制造概念特征

一、概念

“智能制造”可以从制造和智能两方面进行解读。首先，制造是指对原材料进行加工或再加工，以及对零部件进行装配的过程。通常，按照生产的产品与控制的对象不同，制造分为流程制造与离散制造。根据我国现行标准 GB/T4754—2017，我国制造业包括31个行业，进一步又划分为约175个中类、530个小类，涉及国民经济的方方面面。其次，智能是由“智慧”和“能力”两个词语构成的。从感觉到记忆再到思维这一过程，称为“智慧”，智慧的结果产生了行为和语言，将行为和语言的表达过程称为“能力”，两者合称为“智能”。因此，将感觉、记忆、回忆、思维、语言、行为的整个过程称为智能过程，它是智力和能力的表现。

目前，国际和国内尚没有关于智能制造的准确概念，但工信部组织专家给出了一个比较全面的描述性定义：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，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。

从该定义可以看出，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，需要具备信息感知、优化决策、执行控制的能力，目标是缩短产品研制周期、降低运营成本、提高生产效率、提升产品质量、降低资源能源消耗。因此，智能制造对我国工业转型升级和国民经济持续发展有重要作用。

二、特征

广义而论，智能制造是一个大概念，也是一个不断演进的大系统，本质上是先进制造技术与新一代信息技术不断深度融合的产物。自20世纪90年代智能制造提出开始，智能制造经历了长期实践演化过程，出现了精益制造、柔性制造、并行制造、敏捷制造、数字化制造、计算机集成制造、网络化制造、云制造、智能化制造等不同类型，但归纳起来，任何一种类型的智能制造，都具备数字化、网络化和智能化制造三个最基本的特征。

1.数字化

（1）产品数字化：使用 CDD（通用数据字典）建立产品全生命周期数据集成和共享平台；使用PDM管理产品相关信息（包括零件、结构、配置、文档、CAD文件等），使用PLM进行产品全生命周期管理（产品全生命周期的信息创建、管理、分发和应用的一系列应用解决方案）；使用 CAD 和CAE进行产品设计和产品仿真评估。

（2）生产工艺数字化：使用CAPP通过数值计算、逻辑判断和推理等功能来制定和仿真零部件机械加工工艺过程，使用 CAM进行生产设备管理控制和操作过程。

2.网络化

（1）生产现场的智能装备互联互通：通过现场总线（如 PROFIBUS、CC-Link、Modbus 等）、工业以太网（如 PROFINET、CC-Link IE、Ethernet/IP、EtherCAT、POWERLINK、EPA 等）、工业无线网（如WIA-PA、WIA-F、WirelessHART、ISA 100.11a 等）以及移动网（如2G、3G、4G，以及未来的5G网络）等方式实现。

（2）工业控制（自动化）网络与生产管理（信息）网络集成：通过OPC UA、Web Services等技术实现。

（3）工厂网络与互联网集成：通过大数据应用和工业云服务实现企业互联、产品远程维护等智能服务。

3.智能化

（1）智能生产：面向定制化设计，支持多品种小批量生产模式，通过使用智能化的生产管理系统与智能装备，实现生产过程全生命周期的智能化管理，以及状态自感知、实时分析、自主决策、自我配置、精准执行的自组织生产。

（2）智能产品：一方面，产品本身的智能化提升，如提供友好的人机交互、语言识别、数据分析等智能功能；另一方面，生产过程中的每个产品和零部件是可标识、可跟踪的，甚至产品了解自己被制造的细节以及将被如何使用。

（3）智能服务：利用互联网、云计算、大数据分析等新技术，提供远程检测诊断、运营维护、技术支持等售后智能服务。

数字化、网络化、智能化是保证智能制造实现“两提升、三降低”经济目标的有效手段。数字化确保产品从设计到制造的一致性，并且在制样前对产品的结构、功能、性能乃至生产工艺都进行仿真验证，极大地节约了开发成本和缩短了开发周期。网络化通过信息横纵向集成实现研究、设计、生产和销售各种资源的动态配置以及产品全程跟踪检测，实现个性化定制与柔性生产，同时提高了产品质量。智能化将人工智能融入设计、感知、决策、执行、服务等产品全生命周期，提高生产效率和产品核心竞争力。