智能制造是國際公認的實現(xiàn)工業(yè)體系轉型升級的新一代工業(yè)技術。智能制造并不等于自動化生產(chǎn)，無人工廠、無人物流、無人倉儲等也并不能代表智能制造。

要講清智能制造是什么，我們本文就先從智能制造的概念說起，再到智能制造的目標和主題，最后詳解如何實現(xiàn)智能制造。

01、什么是智能制造？

1989年Kusiak首次明確提出了“智能制造系統(tǒng)”一詞，并將智能制造定義為“通過集成知識工程、制造軟件系統(tǒng)和機器人控制來對制造技工們的技能和專家知識進行建模，以使智能機器可自主地進行小批量生產(chǎn)”。此時智能制造的概念主要是從技術方面闡述的，強調它是由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統(tǒng)。

但在到了21世紀我國的制造強國戰(zhàn)略研究報告中，認為智能制造是制造技術與數(shù)字技術、智能技術及新一代信息技術的融合。它是面向產(chǎn)品全生命周期的具有信息感知、優(yōu)化決策、執(zhí)行控制功能的制造系統(tǒng)，旨在高效、優(yōu)質、柔性、清潔、安全、敏捷地制造產(chǎn)品和服務用戶。智能制造的內容包括:制造裝備的智能化、設計過程的智能化、加工工藝的優(yōu)化、管理的信息化和服務的敏捷化遠程化等。

到了現(xiàn)在，我們對工業(yè)4.0時代的智能制造內涵有了進一步的認知，即：智能制造是先進制造技術與新一代信息技術、新一代人工智能等新技術深度融合形成的新型生產(chǎn)方式和制造技術。

它以產(chǎn)品全生命周期價值鏈的數(shù)字化、網(wǎng)絡化和智能化集成為核心，以企業(yè)內部縱向管控集成和企業(yè)外部網(wǎng)絡化協(xié)同集成為支撐，以物理生產(chǎn)系統(tǒng)及其對應的各層級數(shù)字孿生映射融合為基礎，建立起具有動態(tài)感知、實時分析、自主決策和精準執(zhí)行功能的智能工廠進行賽博物理融合的智能生產(chǎn)，實現(xiàn)高效、優(yōu)質、低耗、 綠色、安全的制造和服務。

02、發(fā)展智能制造的總體目標

眾所周知，工業(yè)4.0是正在發(fā)生中的新工業(yè)革命，面臨著一系列的變化和挑戰(zhàn)。“智能化”是未來制造技術發(fā)展的必然趨勢，智能制造是其核心。在工業(yè)4.0時代，智能制造的總體目標可以歸結為如下五個方面：

（1）優(yōu)質
制造的產(chǎn)品具有符合設計要求的優(yōu)良質量，或提供優(yōu)良的制造服務，或使制造產(chǎn)品和制造服務的質量優(yōu)化。

（2）高效
在保證質量的前提下，在盡可能短的時間內以高效的工作節(jié)拍完成生產(chǎn)，從而制造出產(chǎn)品和提供制造服務，快速響應市場需求。

（3）低耗
以最低的經(jīng)濟成本和資源消耗制造產(chǎn)品或提供制造服務。其目標是綜合制造成本最低，或制造能效比最優(yōu)。

（4）綠色
在制造活動中綜合考慮環(huán)境影響和資源效益，其目標是使整個產(chǎn)品全生命周期中對環(huán)境的影響最小、資源利用率最高，并使企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益協(xié)調優(yōu)化。

（5）安全
考慮制造系統(tǒng)和制造過程中涉及的網(wǎng)絡安全和信息安全問題，即通過綜合性的安全防護措施和技術，保障設備、網(wǎng)絡、控制、數(shù)據(jù)和應用的安全。

03、智能制造核心主題

1.智能工廠

智能工廠重點研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)和過程，以及網(wǎng)絡化分布式生產(chǎn)設施的實現(xiàn)。智能工廠是智能制造中的一個關鍵主題，其主要內容可從多個角度來描述。

首先數(shù)字工廠是工業(yè)化與信息化融合的應用體現(xiàn)。它借助于信息化和數(shù)字化技術，通過集成、仿真、分析、控制等手段為制造工廠的生產(chǎn)全過程提供全面管控的整體解決方案。它不限于虛擬工廠，更重要的是實際工廠的集成，包括產(chǎn)品工程、工廠設計與優(yōu)化、車間裝備建設及生產(chǎn)運作控制等。

其次數(shù)字互聯(lián)工廠是指將物聯(lián)網(wǎng)技術全面應用于工廠運作的各個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)工廠內部人、機、料、法、環(huán)、測的泛在感知和萬物互聯(lián)，互聯(lián)的范圍甚至可以延伸到供應鏈和客戶環(huán)節(jié)。

而智能工廠從范式維度看，智能工廠是制造工廠層面的信息化與工業(yè)化的深度融合，是數(shù)字化工廠、網(wǎng)絡化互聯(lián)工廠和自動化工廠的延伸和發(fā)展。它通過將人工智能技術應用于產(chǎn)品設計、工藝、生產(chǎn)等過程，使得制造工廠在其關鍵環(huán)節(jié)或過程中能夠體現(xiàn)出一定的智能化特征，即自主性的感知、學習、分析、預測、決策、通信與協(xié)調控制能力，能動態(tài)地適應制造環(huán)境的變化，從而實現(xiàn)提質增效、節(jié)能降本的目標。

2.智能生產(chǎn)

智能生產(chǎn)是智能制造中的另一個關鍵主題。在未來的智能生產(chǎn)中，生產(chǎn)資源(生產(chǎn)設備、機器 人、傳送裝置、倉儲系統(tǒng)和生產(chǎn)設施等)將通過集成形成一個閉環(huán)網(wǎng)絡，具有自主、自適應、自重構等特性，從而可以快速響應、動態(tài)調整和配置制造資源網(wǎng)絡和生產(chǎn)步驟。智能生產(chǎn)的研究內容主要包括:

（1）MOM 生產(chǎn)網(wǎng)絡
基于制造運營管理系統(tǒng)的生產(chǎn)網(wǎng)絡，生產(chǎn)價值鏈中的供應商通過生 產(chǎn)網(wǎng)絡可以獲得和交換生產(chǎn)信息，供應商提供的全部零部件可以通過智能物流系統(tǒng)，在正確的時間以正確的順序到達生產(chǎn)線。

（2）基于數(shù)字孿生的生產(chǎn)過程設計、仿真和優(yōu)化
通過數(shù)字孿生將虛擬空間中的生產(chǎn)建模仿真與現(xiàn)實世界的實際生產(chǎn)過程完美融合，從而為真實世界里的物件(包括物料、產(chǎn)品、設備、生產(chǎn)過程、工廠等)建立一個高度真實仿真的“數(shù)字孿生”，生產(chǎn)過程的每一個步驟都將可在虛擬環(huán)境 (即賽博系統(tǒng))中進行設計、仿真和優(yōu)化。

(３)基于現(xiàn)場動態(tài)數(shù)據(jù)的決策與執(zhí)行
利用數(shù)字孿生模型，為真實的物理世界中物料、產(chǎn) 品、工廠等建立一個高度真實仿真的“孿生體”，以現(xiàn)場動態(tài)數(shù)據(jù)驅動，在虛擬空間里對定制信息、生產(chǎn)過程或生產(chǎn)流程進行仿真優(yōu)化，給實際生產(chǎn)系統(tǒng)和設備發(fā)出優(yōu)化的生產(chǎn)工序指令，指揮和控制設備、生產(chǎn)線或生產(chǎn)流程進行自主式自組織的生產(chǎn)執(zhí)行，滿足用戶的個性化定制需求。

3.智能物流和智能服務

智能物流和智能服務也分別是智能制造的主題之一。在一些場合下這兩者也常被認為是構成智能工廠和進行智能生產(chǎn)的重要內容。

智能物流主要通過互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和物流網(wǎng)等，整合物流資源，充分發(fā)揮現(xiàn)有物流資源供應方的效率，使需求方能夠快速獲得服務匹配和物流支持。智能服務是指能夠自動辨識用戶的顯性和隱性需求，并且主動、高效、安全、綠色地滿足其需求的服務。

在智能制造中，智能服務需要在集成現(xiàn)有多方面的信息技術及其應用的基礎上，以用戶需求為中心，進行服務模式和商業(yè)模式的創(chuàng)新。因此u，智能服務的實現(xiàn)需要涉及跨平臺、多元化的技術支撐。在智能工廠中基于CPS平臺通過物聯(lián)網(wǎng)(物品的互聯(lián)網(wǎng))和務聯(lián)網(wǎng)(服務的互聯(lián)網(wǎng))，將智能電網(wǎng)、智能移動、智能物流、智能建筑、智能產(chǎn)品等與智能工廠(智能車間和智能制造過程等)互相連接和集成，實現(xiàn)對供應鏈、制造資源、生產(chǎn)設施、生產(chǎn)系統(tǒng)及過程、營銷及售后等的管控。

04、如何實現(xiàn)智能制造？

對于不同的行業(yè)、不同的領域、或是不同的企業(yè)，具體實施智能制造會有各自不同的技術路線和解決方案。所以我們今天所探討的如何實現(xiàn)智能制造也只是一個基本的邏輯和路線，不同的行業(yè)仍要根據(jù)實際情況改變。

1.需求分析
需求分析是指在系統(tǒng)設計前和設計開發(fā)過程中對用戶實際需求所作的調查與分析，是系統(tǒng)設計、系統(tǒng)完善和系統(tǒng)維護的依據(jù)。
需求分析主要涉及如下內容:發(fā)展趨勢、已有基礎、問題與差距、目標定位等。

2.網(wǎng)絡基礎設施建設
網(wǎng)絡互聯(lián)是網(wǎng)絡化的基礎，主要實現(xiàn)企業(yè)各種設備和系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通，包括工廠內網(wǎng)絡、工廠外網(wǎng)絡、工業(yè)設備和產(chǎn)品聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡設備、網(wǎng)絡資源管理等涉及現(xiàn)場級、車間級、企業(yè)級設備和系統(tǒng)之間的互聯(lián)，即企業(yè)內部縱向集成的網(wǎng)絡化制造；還涉及企業(yè)信息系統(tǒng)、產(chǎn)品、用戶與云平臺之間的不同互聯(lián)場景， 即企業(yè)外部(不同企業(yè)間)的橫向集成。

因此網(wǎng)絡互聯(lián)為實現(xiàn)企業(yè)內部縱向集成和企業(yè)外部橫向集成提供網(wǎng)絡互聯(lián)基礎設施實現(xiàn)和技術保障。在網(wǎng)絡互聯(lián)基礎建設中還必須考慮網(wǎng)絡安全和信息安全問題，即要通過綜合性的安全防護措施和技術，保障設備、網(wǎng)絡、控制、數(shù)據(jù)和應用的安全。

3.數(shù)據(jù)互聯(lián)可視的數(shù)字化
以產(chǎn)品全生命周期數(shù)字化管理(PLM)為基礎，把產(chǎn)品全價值鏈的數(shù)字化、制造過程數(shù)據(jù)獲取、產(chǎn)品及生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)可視化作為智能化第一步，實現(xiàn)對數(shù)字化和數(shù)據(jù)可視化呈現(xiàn)。主要內容包括：產(chǎn)品全生命周期價值鏈的數(shù)字化、數(shù)據(jù)的互聯(lián)共享、數(shù)據(jù)可視化及展示。

億信華辰自主研發(fā)的一站式數(shù)據(jù)分析平臺億信ABI能幫助制造企業(yè)在展示項目、科研投入比例、產(chǎn)品監(jiān)控、人員構成等方面進行全面分析與展示，時刻掌控企業(yè)經(jīng)營狀況以及各項目花費情況，全方位監(jiān)管各項目跟進情況；另外，對各條生產(chǎn)線的磨損率進行精準監(jiān)控，及時排除故障隱患。為制造企業(yè)的運維管理提供了數(shù)據(jù)基礎，輔助領導高效決策。

4.現(xiàn)場數(shù)據(jù)驅動的動態(tài)優(yōu)化
現(xiàn)場數(shù)據(jù)驅動的動態(tài)優(yōu)化本質上就是以工廠內部“物理層設備—車間制造執(zhí)行系統(tǒng)—企業(yè)資源管理信息系統(tǒng)”縱向集成為基礎，通過對物理設備、控制器、傳感器的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，獲得對生產(chǎn)過程、生產(chǎn)環(huán)境的狀態(tài)感知，進行數(shù)據(jù)建模分析和仿真對生產(chǎn)運行過程進行動態(tài)優(yōu)化，作出最佳決策，并通過相應的工業(yè)軟件和控制系統(tǒng)精準執(zhí)行，完成對生產(chǎn)過程的閉環(huán)控制。

億信華辰的智慧工廠解決方案，借助5G網(wǎng)絡、智能機器人、視頻比對技術，能幫助制造企業(yè)打造智慧化工廠生產(chǎn)線。在零配件配送、庫存管理、生產(chǎn)組裝、信息上報等關鍵環(huán)節(jié)利用可視化技術，能有效調節(jié)生產(chǎn)進度，合理調配資源、監(jiān)控生產(chǎn)質量、及時上報數(shù)據(jù)反饋結果。另外，方案內容涵蓋對生產(chǎn)車間輪胎檢測環(huán)節(jié)、T-BOX數(shù)據(jù)上傳環(huán)節(jié)，實時庫存提供實時監(jiān)控，并對云打印設備、AGV智能機器人進行工作狀態(tài)、設備狀態(tài)的可視化監(jiān)控。

5.虛實融合的智能生產(chǎn)
虛實融合的智能生產(chǎn)是智能制造的高級階段。這一階段將在實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期價值鏈端到端數(shù)字化集成、企業(yè)內部縱向管控集成和網(wǎng)絡化制造、企業(yè)外部網(wǎng)絡化協(xié)同這三大集成的基礎上，進一步建立與產(chǎn)品、制造裝備及工藝過程、生產(chǎn)線、車間、工廠和企業(yè)等不同層級的物理對象映射融合的數(shù)字孿生，并構建以CPS為核心的智能工廠，全面實現(xiàn)動態(tài)感知、實時分析、自主決策和精準執(zhí)行等功能，進行賽博物理融合的智能生產(chǎn)，實現(xiàn)高效、優(yōu)質、低耗、綠色的制造和服務。

億信華辰智能車間解決方案使用三維模擬真實產(chǎn)生環(huán)境對廠區(qū)監(jiān)控、安全生產(chǎn)、運輸車輛等區(qū)域進行全面監(jiān)控，能幫助制造企業(yè)時刻掌控企業(yè)生產(chǎn)、運輸狀況，全方位監(jiān)管各生產(chǎn)車間運行情況，將一切風險扼殺在搖籃之中，為打造高品質的車間生產(chǎn)提供千里眼和順風耳。

05、小結

為適應制造技術發(fā)展變遷與制造業(yè)新挑戰(zhàn)的需求，智能制造是制造業(yè)發(fā)展的必由之路。智能制造是多方面、多層級、多效應的一套組合拳，需要軟件、硬件、人才、管理等多方面的轉型升級，需要制造企業(yè)從“頭腦”武裝到“四肢”，才能在工業(yè)4.0的下半場取得先機。