什么是智能制造？定义、内涵及关键技术介绍

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1 智能制造的定义

有学者指出智能制造是指将物联网、大数据、云计算等新一代信息技术与设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节融合,具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精确控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称。

2015年中国《国家智能制造标准体系建设指南(2015)版》定义智能制造是在生产制造活动中设计，生产，制造等环节应用大数据，物联网和云计算等新一代信息技术，使生产系统具有自感知、自决策和自执行等先进功能，并以一种高度柔性与集成的方式实施制造过程中的各种活动。

工信部“2015年智能制造试点示范专项行动”及“信息物理系统白皮书”指出：

(1)智能制造的定义：企业为实现提质降本增效、提升竞争力、占领市场地位，通过工业化、信息化深入融合，运用网络化、数字化、智能化技术手段与提升精益水平等一系列举措而构建的深度自感知、智慧优化自决策.精准控制自执行的高柔性化及自适应的制造体系

(2)智能制造的目的：对内提高制造质量和效率、降低运营成本、减低库存、缩短交付周期，对外提升服务水平、快速应对市场变化，总体以提高企业整体经济效益为核心目标

(3)智能制造的手段：在精益管理的基础上，运用先进制造技术与装备，应用先进数字化技术，支撑企业在制造前中后段整条价值链上的地位

(4)智能制造能干什么：解决与生产相关的业务过程中复杂的运营、产品与工艺等方面的不确定性问题

智能制造

2 主要制造业国家智能制造内涵

德国：工业 4.0 战略计划

是在适应信息化时代下削减劳动力、定制化生产、资源配置全球化等制造业新兴发展趋势下提出的。推行机构是德国政府/国家科学工程院;主要内容联邦高科技战略行动计划的一部分。围绕“智能工厂”与“智能生产”两大主题，五大任务分别为：一是建成制造过程融合化和网络化的生产系统;二是强化生产制造中信息通信技术的创新和应用;三是构建标准化和规范化的模式; 四是构建基于人机交互的新型企业组织模式; 五是加强安全性和专有技术的研发和推广。

美国：先进制造业国家战略计划

提出背景是在航空航天、芯片制造等领域仍然占据优势，但制造业内部面临空心化。推行机构是美国国家科学技术委员会;主要内容提出五大战略目标，一是加强中小企业投资，二是提高劳动力技能，三是建立健全伙伴关系，四是调整优化政府投资，五是加大研发投资力度。

英国：英国工业 2050 战略

出制造业是英国经济复苏的核心，英国需要“制造者的前进带来英国发展”。推行机构是英国政府科技办公室;主要内容是科技改变生产，信息通讯技术、新材料等科技将在未来与产品和生产网络的融合，极大改变产品的设计、制造、提供甚至使用方式。未来制造业的主要趋势是个性化的低成本产品需求增大、生产重新分配和制造价值链的数字化。这将对制造业的生产过程和技术、制造地点、供应链、人才甚至文化产生重大影响。

3 智能制造的关键技术

(1)智能设计：工程设计的过程需要很多专家的创造性思维用于概念设计和工艺设计，如果靠人工将大量的经验进行总结、分析，将需要很长的时间。在设计领域引入专家系统，能有效的将人们从繁重的劳动中解脱出来。目前应用专家系统已在CAD，CAP，CAM，CAQ领域中取得了一定进展，但仍有许多方面有待进一步研究。

(2)智能机器人：机器人技术经历了长时间的研究和开发，目前仍然仅限用于代替某一种或一些人类所具有的劳动技能。比如可用于焊接、喷漆、装配、上下料的固定式机器人，其实际上是一种专用机械手;还有一种用于输送、牵引、仓储的机器人，其可以自主移动，但仍需人们的操作和控制。智能机器人应具备听觉功能、语音功能、视觉功能和理解功能。

(3)智能诊断：所谓的智能诊断是指设备在开机以及运行状态下具有判断自身状况的能力，发生故障时，其能够快速的找到故障位置和故障原因，甚至自动排查解决故障，从而实现真正的无人化生产作业。这就需要具有高容错性的智能算法集成到计算机系统中，同时在计算机网络中考虑硬件设备的冗余设计。

(4)自适应功能：制造系统是一个动态变化的复杂系统，其在工作过程中会受到材料硬度变化、加工余量波动等的影响，这些微弱的变动都会对加工带来影响。传统制造过程中主要依靠操作人员的经验来加以控制，所以加工过程总有误差产生，产品的质量难以保证。只有解决设备在线检测和自动调整的问题才能实现自适应功能。

(5)智能管理系统：制造企业的管理范畴不仅仅是加工过程，还包括产品生产计划、生产过程调度协调、市场需求调研分析、材料的采购等，广义的管理范畴应当包含产品的整个生命周期。未来的产品特征必然是个性化定制的，传统的批量生产终将会被小批量多批次的生产方式所替代，因此，智能管理系统需要具备自动调度生产过程、自动反馈生产实况、自动整理产品资料与自动收集生产信息的功能。

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来源：华润集团：2021智能制造白皮书：制造业数字化转型（87页）.pdf