1、智能製造概念
“智能製造”可以從(cong) 製造和智能兩(liang) 方麵進行解讀。首先，製造是指對原材料進行加工或再加工，以及對零部件進行裝配的過程。通常，按照生產(chan) 方式的連續性不同，製造分為(wei) 流程製造與(yu) 離散製造（也有離散和流程混合的生產(chan) 方式）。根據我國現行標準GB/T4754-2002，我國製造業(ye) 包括31個(ge) 行業(ye) ，又進一步劃分約175個(ge) 中類、530個(ge) 小類，涉及了國民經濟的方方麵麵。

智能是由“智慧”和“能力”兩(liang) 個(ge) 詞語構成。從(cong) 感覺到記憶到思維這一過程，稱為(wei) “智慧”，智慧的結果產(chan) 生了行為(wei) 和語言，將行為(wei) 和語言的表達過程稱為(wei) “能力”，兩(liang) 者合稱為(wei) “智能”。因此，將感覺、記憶、回憶、思維、語言、行為(wei) 的整個(ge) 過程稱為(wei) 智能過程，它是智慧和能力的表現。

目前，國際和國內(nei) 尚且沒有關(guan) 於(yu) 智能製造的準確定義(yi) ，但工信部組織專(zhuan) 家給出了一個(ge) 比較全麵的描述性定義(yi) ：智能製造是基於(yu) 新一代信息技術，貫穿設計、生產(chan) 、管理、服務等製造活動各個(ge) 環節，具有信息深度自感知、智慧優(you) 化自決(jue) 策、精準控製自執行等功能的先進製造過程、係統與(yu) 模式的總稱。具有以智能工廠為(wei) 載體(ti) ，以關(guan) 鍵製造環節智能化為(wei) 核心，以端到端數據流為(wei) 基礎、以網絡互聯為(wei) 支撐等特征，可有效縮短產(chan) 品研製周期、降低運營成本、提高生產(chan) 效率、提升產(chan) 品質量、降低資源能源消耗。這實際上指出了智能製造的核心技術、管理要求、主要功能和經濟目標，體(ti) 現了智能製造對於(yu) 我國工業(ye) 轉型升級和國民經濟持續發展的重要作用。

然而，由於(yu) 我國技術基礎薄弱發展不平衡，企業(ye) 在智能製造實施和升級改造過程中往往茫然不知從(cong) 何做起。因此，以下將根據智能製造的描述性定義(yi) ，提出關(guan) 於(yu) 智能工廠、製造環節及裝備智能化、網絡互聯互通、端到端數據流等四個(ge) 方麵的初步認識，以期說明智能製造的主要內(nei) 容。

2、什麽(me) 是智能工廠
智能工廠是實現智能製造的載體(ti) 。在智能工廠中通過生產(chan) 管理係統、計算機輔助工具和智能裝備的集成與(yu) 互操作來實現智能化、網絡化分布式管理，進而實現企業(ye) 業(ye) 務流程、工藝流程及資金流程的協同，以及生產(chan) 資源（材料、能源等）在企業(ye) 內(nei) 部及企業(ye) 之間的動態配置。

 一方麵，“工欲善其事，必先利其器”，實現智能製造的利器就是數字化、網絡化的工具軟件和製造裝備，包括以下類型：

 計算機輔助工具，如CAD（計算機輔助設計）、CAE（計算機輔助工程）、CAPP（計算機輔助工藝設計）、CAM（計算機輔助製造）、CAT（計算機輔助測試，如ICT信息測試、FCT功能測試）等；
 計算機仿真工具，如物流仿真、工程物理仿真（包括結構分析、聲學分析、流體(ti) 分析、熱力學分析、運動分析、複合材料分析等多物理場仿真）、工藝仿真等；

 工廠/車間業(ye) 務與(yu) 生產(chan) 管理係統，如ERP（企業(ye) 資源計劃）、MES（製造執行係統）、PLM（產(chan) 品全生命周期管理）/PDM（產(chan) 品數據管理）等；

 智能裝備，如高檔數控機床與(yu) 機器人、增材製造裝備（3D打印機）、智能爐窯、反應釜及其他智能化裝備、智能傳(chuan) 感與(yu) 控製裝備、智能檢測與(yu) 裝配裝備、智能物流與(yu) 倉(cang) 儲(chu) 裝備等；
 新一代信息技術，如物聯網、雲(yun) 計算、大數據等。

另一方麵，智能製造是一個(ge) 覆蓋更寬泛領域和技術的“超級”係統工程，在生產(chan) 過程中以產(chan) 品全生命周期管理為(wei) 主線，還伴隨著供應鏈、訂單、資產(chan) 等全生命周期管理，如圖1所示。

  
圖1：智能製造生命周期管理

在智能工廠中，借助於(yu) 各種生產(chan) 管理工具/軟件/係統和智能設備，打通企業(ye) 從(cong) 設計、生產(chan) 到銷售、維護的各個(ge) 環節，實現產(chan) 品仿真設計、生產(chan) 自動排程、信息上傳(chuan) 下達、生產(chan) 過程監控、質量在線監測、物料自動配送等智能化生產(chan) 。下麵介紹了幾個(ge) 智能工廠中的典型“智能”生產(chan) 場景。

場景1：設計/製造一體(ti) 化。在智能化較好的航空航天製造領域，采用基於(yu) 模型定義(yi) （MBD）技術實現產(chan) 品開發，用一個(ge) 集成的三維實體(ti) 模型完整地表達產(chan) 品的設計信息和製造信息（產(chan) 品結構、三維尺寸、BOM等），所有的生產(chan) 過程包括產(chan) 品設計、工藝設計、工裝設計、產(chan) 品製造、檢驗檢測等都基於(yu) 該模型實現，這打破了設計與(yu) 製造之間的壁壘，有效解決(jue) 了產(chan) 品設計與(yu) 製造一致性問題。製造過程某些環節，甚至全部環節都可以在全國或全世界進行代工，使製造過程性價(jia) 比更優(you) 化，實現協同製造。

場景2：供應鏈及庫存管理。企業(ye) 要生產(chan) 的產(chan) 品種類、數量等信息通過訂單確認，這使得生產(chan) 變得精確。例如：使用ERP或WMS（倉(cang) 庫管理係統）進行原材料庫存管理，包括各種原材料及供應商信息。當客戶訂單下達時，ERP自動計算所需的原材料，並且根據供應商信息即時計算原材料的采購時間，確保在滿足交貨時間的同時使得庫存成本更低甚至為(wei) 零。

場景3：質量控製。車間內(nei) 使用的傳(chuan) 感器、設備和儀(yi) 器能夠自動在線采集質量控製所需的關(guan) 鍵數據；生產(chan) 管理係統基於(yu) 實時采集的數據，提供質量判異和過程判穩等在線質量監測和預警方法，及時有效發現產(chan) 品質量問題。此外，產(chan) 品具有標識（條形碼、二維碼、電子標簽），可以以文字、圖片和視頻等方式追溯產(chan) 品質量所涉及的數據，如用料批次、供應商、作業(ye) 人員、作業(ye) 地點、加工工藝、加工設備信息、作業(ye) 時間、質量檢測及判定、不良處理過程等。

場景4：能效優(you) 化。采集關(guan) 鍵製造裝備、生產(chan) 過程、能源供給等環節的能效相關(guan) 數據，使用MES係統或EMS（能源管理係統）係統對能效相關(guan) 數據進行管理和分析，及時發現能效的波動和異常，在保證正常生產(chan) 的前提下，相應地對生產(chan) 過程、設備、能源供給及人員等進行調整，實現生產(chan) 過程的能效提高。

因此，智能工廠的建立可大幅改善勞動條件，減少生產(chan) 線人工幹預，提高生產(chan) 過程可控性，重要的是借助於(yu) 信息化技術打通企業(ye) 的各個(ge) 流程，實現從(cong) 設計、生產(chan) 到銷售各個(ge) 環節的互聯互通，並在此基礎上實現資源的整合優(you) 化和提高，從(cong) 而進一步提高企業(ye) 的生產(chan) 效率和產(chan) 品質量。

3、如何實現製造環節智能化
互聯網技術的普及使得企業(ye) 與(yu) 個(ge) 體(ti) 客戶間的即時交流成為(wei) 現實，促使製造業(ye) 實現從(cong) 需求端到研發端、服務端的拉動式生產(chan) ，以及從(cong) “生產(chan) 型”向“服務型”模式轉變。因此，企業(ye) 領先於(yu) 競爭(zheng) 對手完成數字化、網絡化與(yu) 智能化的轉型升級，實現大規模定製化生產(chan) 來滿足個(ge) 性化需求並提供智能服務，方能在瞬息萬(wan) 變的市場上立於(yu) 不敗之地。

看得見的是個(ge) 性化定製和智能服務，看不見的是生產(chan) 製造各環節的數字化、網絡化與(yu) 智能化。實現智能製造，網絡化是基礎，數字化是工具，智能化則是目標。

網絡化是指使用相同或不同的網絡將工廠/車間中的各種計算機管理軟件、智能裝備連接起來，以實現設備與(yu) 設備之間、設備與(yu) 人之間的信息互通和良好交互。將生產(chan) 現場的智能裝備連接起來的網絡被稱為(wei) 工業(ye) 控製網絡，包括現場總線（如PROFIBUS、CC-Link、Modbus等）、工業(ye) 以太網（如PROFINET、CC-Link IE、Ethernet/IP、EtherCAT、POWERLINK、EPA等）、工業(ye) 無線網（如WIA-PA、WIA-FA、WirelessHART、ISA 100.11a等），對於(yu) 控製要求不高的應用還可使用移動網絡（如2G、3G、4G以及未來5G網絡）。車間/工廠的生產(chan) 管理係統則可以直接使用以太網連接。對於(yu) 智能製造，往往還要求工廠網絡與(yu) 互聯網連接，通過大數據應用和工業(ye) 雲(yun) 服務實現價(jia) 值鏈企業(ye) 協同製造、產(chan) 品遠程診斷和維護等智能服務。為(wei) 了防止竊密，在工廠網絡與(yu) 互聯網連接中要設防火牆，特別防止木馬、病毒攻擊企業(ye) 網絡，注意網絡信息安全與(yu) 功能安全。

數字化是指借助於(yu) 各種計算機工具，一方麵在虛擬環境中對產(chan) 品物體(ti) 特征、生產(chan) 工藝甚至工廠布局進行輔助設計和仿真驗證，例如使用CAD（計算機輔助設計）進行