智能製造這個(ge) 詞大家都不陌生，尤其是在近年來更是廣為(wei) 流傳(chuan) ，而各家對智能製造的理解也各不相同。天拓四方認為(wei) “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。

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。

智能製造的載體(ti) 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。

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。 
 
 

數字化、網絡化、智能化是保證智能製造實現“兩(liang) 提升、三降低”經濟目標的有效手段。數字化確保產(chan) 品從(cong) 設計到製造的一致性，並且在製樣前對產(chan) 品的結構、功能、性能乃至生產(chan) 工藝都進行仿真驗證，極大地節約開發成本和縮短開發周期。網絡化通過信息橫縱向集成實現研究、設計、生產(chan) 和銷售各種資源的動態配置以及產(chan) 品全程跟蹤檢測，實現個(ge) 性化定製與(yu) 柔性生產(chan) 的同時提高了產(chan) 品質量。智能化將人工智能融入設計、感知、決(jue) 策、執行、服務等產(chan) 品全生命周期，提高了生產(chan) 效率和產(chan) 品核心競爭(zheng) 力。

如何實現網絡互聯互通

智能製造的首要任務是信息的處理與(yu) 優(you) 化，工廠／車間內(nei) 各種網絡的互聯互通則是基礎與(yu) 前提。沒有互聯互通和數據采集與(yu) 交互，工業(ye) 雲(yun) 、工業(ye) 大數據都將成為(wei) 無源之水。智能工廠／數字化車間中的生產(chan) 管理係統（IT係統）和智能裝備（自動化係統）互聯互通形成了企業(ye) 的綜合網絡。按照所執行功能不同，企業(ye) 綜合網絡劃分為(wei) 不同的層次，自下而上包括現場層、控製層、執行層和計劃層。圖2給出了符合該層次模型的一個(ge) 智能工廠／數字化車間互聯網絡的典型結構。隨著技術的發展，該結構呈現扁平化發展趨勢，以適應協同高效的智能製造需求。 

圖2：智能工廠／數字化車間典型網絡結構

智能工廠／數字化車間互聯網絡各層次定義(yi) 的功能以及各種係統、設備在不同層次上的分配如下。

計劃層：實現麵向企業(ye) 的經營管理，如接收訂單，建立基本生產(chan) 計劃（如原料使用、交貨、運輸），確定庫存等級，保證原料及時到達正確的生產(chan) 地點，以及遠程運維管理等。企業(ye) 資源規劃（ERP）、客戶關(guan) 係管理（CRM）、供應鏈關(guan) 係管理（SCM）等管理軟件都在該層運行。

執行層：實現麵向工廠／車間的生產(chan) 管理，如維護記錄、詳細排產(chan) 、可靠性保障等。製造執行係統（MES）在該層運行。

監控層：實現麵向生產(chan) 製造過程的監視和控製。按照不同功能，該層次可進一步細分為(wei) ：
監視層：包括可視化的數據采集與(yu) 監控（SCADA）係統、HMI（人機接口）、實時數據庫服務器等，這些係統統稱為(wei) 監視係統；

控製層：包括各種可編程的控製設備，如PLC、DCS、工業(ye) 計算機（IPC）、其他專(zhuan) 用控製器等，這些設備統稱為(wei) 控製設備；

現場層：實現麵向生產(chan) 製造過程的傳(chuan) 感和執行