什么是智能制造？定義、內涵及關鍵技術介紹

1 智能制造的定義

有學者指出智能制造是指將物聯網、大數據、云計算等新一代信息技術與設計、生產、管理、服務等制造活動的各個環節融合,具有信息深度自感知、智慧優化自決策、精確控制自執行等功能的先進制造過程、系統與模式的總稱。

2015年中國《國家智能制造標準體系建設指南(2015)版》定義智能制造是在生產制造活動中設計，生產，制造等環節應用大數據，物聯網和云計算等新一代信息技術，使生產系統具有自感知、自決策和自執行等先進功能，并以一種高度柔性與集成的方式實施制造過程中的各種活動。

工信部“2015年智能制造試點示范專項行動”及“信息物理系統白皮書”指出：

(1)智能制造的定義：企業為實現提質降本增效、提升競爭力、占領市場地位，通過工業化、信息化深入融合，運用網絡化、數字化、智能化技術手段與提升精益水平等一系列舉措而構建的深度自感知、智慧優化自決策.精準控制自執行的高柔性化及自適應的制造體系

(2)智能制造的目的：對內提高制造質量和效率、降低運營成本、減低庫存、縮短交付周期，對外提升服務水平、快速應對市場變化，總體以提高企業整體經濟效益為核心目標

(3)智能制造的手段：在精益管理的基礎上，運用先進制造技術與裝備，應用先進數字化技術，支撐企業在制造前中后段整條價值鏈上的地位

(4)智能制造能干什么：解決與生產相關的業務過程中復雜的運營、產品與工藝等方面的不確定性問題

2 主要制造業國家智能制造內涵

德國：工業 4.0 戰略計劃

是在適應信息化時代下削減勞動 力、定制化生產、資源配置全 球化等制造業新興發展趨勢下提出的。 推行機構是德國政府/國家科學工程院;主要內容聯邦高科技戰略行動計劃的一部分。圍繞“智能 工廠”與“智能生產”兩大主題，五大任務分別 為：一是建成制造過程融合化和網絡化的生產 系統;二是強化生產制造中信息通信技術的創 新和應用;三是構建標準化和規范化的模式; 四是構建基于人機交互的新型企業組織模式; 五是加強安全性和專有技術的研發和推廣。

美國：先進制造業國家戰略計劃

提出背景是在航空航天、芯片制造等領 域仍然占據優勢，但制造業 內部面臨空心化。推行機構是美國國家科學技術委員會;主要內容提出五大戰略目標，一是加強中小企業投資， 二是提高勞動力技能，三是建立健全伙伴關 系，四是調整優化政府投資，五是加大研發投 資力度。

英國 ：英國工業 2050 戰略

出制造業是英國經濟復蘇 的核心，英國需要“制造者的 前進帶來英國發展”。 推行機構是英國政府科技辦公室;主要內容是科技改變生產，信息通訊技術、新材料等科技 將在未來與產品和生產網絡的融合，極大改變 產品的設計、制造、提供甚至使用方式。未來 制造業的主要趨勢是個性化的低成本產品需求 增大、生產重新分配和制造價值鏈的數字化。 這將對制造業的生產過程和技術、制造地點、 供應鏈、人才甚至文化產生重大影響。

3 智能制造的關鍵技術

(1)智能設計：工程設計的過程需要很多專家的創造性思維用于概念設計和工藝設計，如果靠人工將大量的經驗進行總結、分析，將需要很長的時間。在設計領域引入專家系統，能有效的將人們從繁重的勞動中解脫出來。目前應用專家系統已在CAD，CAP，CAM，CAQ領域中取得了一定進展，但仍有許多方面有待進一步研究。

(2)智能機器人：機器人技術經歷了長時間的研究和開發，目前仍然僅限用于代替某一種或一些人類所具有的勞動技能。比如可用于焊接、噴漆、裝配、上下料的固定式機器人，其實際上是一種專用機械手;還有一種用于輸送、牽引、倉儲的機器人，其可以自主移動，但仍需人們的操作和控制。智能機器人應具備聽覺功能、語音功能、視覺功能和理解功能。

(3)智能診斷：所謂的智能診斷是指設備在開機以及運行狀態下具有判斷自身狀況的能力，發生故障時，其能夠快速的找到故障位置和故障原因，甚至自動排查解決故障，從而實現真正的無人化生產作業。這就需要具有高容錯性的智能算法集成到計算機系統中，同時在計算機網絡中考慮硬件設備的冗余設計。

(4)自適應功能：制造系統是一個動態變化的復雜系統，其在工作過程中會受到材料硬度變化、加工余量波動等的影響，這些微弱的變動都會對加工帶來影響。傳統制造過程中主要依靠操作人員的經驗來加以控制，所以加工過程總有誤差產生，產品的質量難以保證。只有解決設備在線檢測和自動調整的問題才能實現自適應功能。

(5)智能管理系統：制造企業的管理范疇不僅僅是加工過程，還包括產品生產計劃、生產過程調度協調、市場需求調研分析、材料的采購等，廣義的管理范疇應當包含產品的整個生命周期。未來的產品特征必然是個性化定制的，傳統的批量生產終將會被小批量多批次的生產方式所替代，因此，智能管理系統需要具備自動調度生產過程、自動反饋生產實況、自動整理產品資料與自動收集生產信息的功能。

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來源：華潤集團：2021智能制造白皮書：制造業數字化轉型（87頁）.pdf

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