智能制造是最新的制造模式之一，具有廣闊的發(fā)展前景，智能制造從本質(zhì)上說是一個(gè)智能化的信息處理系統(tǒng)，對外操控機(jī)器人的動(dòng)作，完成產(chǎn)品的制造和加工。該系統(tǒng)屬于一種開放性的體系，原料、信息和能量都是開放的。智能制造是新世紀(jì)制造業(yè)振興的發(fā)展方向，是我國實(shí)現(xiàn)制造業(yè)跨越的必經(jīng)之路。

　　最新智能制造技術(shù)

　　1、賽博物理系統(tǒng)

　　CPS：即賽博物理系統(tǒng)，Cyber-PhysicalSystems，是一個(gè)綜合計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和物理環(huán)境的多維復(fù)雜系統(tǒng)，通過3C（Computing、Communication、Control）技術(shù)的有機(jī)融合與深度協(xié)作，實(shí)現(xiàn)大型工程系統(tǒng)的實(shí)時(shí)感知、動(dòng)態(tài)控制和信息服務(wù)，讓物理設(shè)備具有計(jì)算、通信、精確控制、遠(yuǎn)程協(xié)調(diào)和自治等五大功能，從而實(shí)現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)世界與現(xiàn)實(shí)物理世界的融合。CPS可以將資源、信息、物體以及人緊密聯(lián)系在一起，從而創(chuàng)造物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)服務(wù)，并將生產(chǎn)工廠轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)智能環(huán)境。

　　2、人工智能

　　AI：即人工智能（Artificial Intelligence），它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)。它企圖了解智能的實(shí)質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器，該領(lǐng)域的研究包括機(jī)器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等。

　　3、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)

　　AR：即增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，Augmented Reality，它是一種將真實(shí)世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術(shù)，是把原本在現(xiàn)實(shí)世界的一定時(shí)間空間范圍內(nèi)很難體驗(yàn)到的實(shí)體信息（視覺、聲音、味道、觸覺等信息），通過電腦等科學(xué)技術(shù)，模擬仿真后再疊加，將虛擬的信息應(yīng)用到真實(shí)世界，被人類感官所感知，從而達(dá)到超越現(xiàn)實(shí)的感官體驗(yàn)。真實(shí)的環(huán)境和虛擬的物體實(shí)時(shí)地疊加到了同一個(gè)畫面或空間同時(shí)存在。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，不僅展現(xiàn)了真實(shí)世界的信息，而且將虛擬的信息同時(shí)顯示出來，兩種信息相互補(bǔ)充、疊加。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)包含了多媒體、三維建模、實(shí)時(shí)視頻顯示及控制、多傳感器溶合、實(shí)時(shí)跟蹤及注冊、場景融合等新技術(shù)與新手段。

　　4、基于模型的企業(yè)

　　MBE：即基于模型的企業(yè)，Model-BasedEnterprise，是一種制造實(shí)體，它采用建模與仿真技術(shù)對其設(shè)計(jì)、制造、產(chǎn)品支持的全部技術(shù)的和業(yè)務(wù)的流程進(jìn)行徹底的改進(jìn)、無縫的集成以及戰(zhàn)略的管理;利用產(chǎn)品和過程模型來定義、執(zhí)行、控制和管理企業(yè)的全部過程;并采用科學(xué)的模擬與分析工具，在產(chǎn)品生命周期（PLM）的每一步做出最佳決策，從根本上減少產(chǎn)品創(chuàng)新、開發(fā)、制造和支持的時(shí)間和成本。

　　5、物聯(lián)網(wǎng)

　　IoT：即物聯(lián)網(wǎng)，Internet of Things，物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)，指通過各種信息傳感設(shè)備，實(shí)時(shí)采集任何需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的物體或過程等各種需要的信息，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。其目的是實(shí)現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，方便識別、管理和控制。

　　6、云計(jì)算

　　CC：即云計(jì)算，Cloud Computing，是一種按使用量付費(fèi)的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網(wǎng)絡(luò)訪問，進(jìn)入可配置的計(jì)算資源共享池（資源包括網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)器，存儲，應(yīng)用軟件，服務(wù)），這些資源能夠被快速提供，只需投入很少的管理工作，或與服務(wù)供應(yīng)商進(jìn)行很少的交互。

　　7、工業(yè)大數(shù)據(jù)

　　IBD，即工業(yè)大數(shù)據(jù)，Industrial Big Data，是將大數(shù)據(jù)理念應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，為使將設(shè)備數(shù)據(jù)、活動(dòng)數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、服務(wù)數(shù)據(jù)、經(jīng)營數(shù)據(jù)、市場數(shù)據(jù)和上下游產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)據(jù)等原本孤立、海量、多樣性的數(shù)據(jù)相互連接，實(shí)現(xiàn)人與人、物與物、人與物之間的連接，尤其是實(shí)現(xiàn)終端用戶與制造、服務(wù)過程的連接，通過新的處理模式，根據(jù)業(yè)務(wù)場景對時(shí)實(shí)性的要求，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、信息與知識的相互轉(zhuǎn)換，使其具有更強(qiáng)的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力。

　　相比其他領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)，工業(yè)大數(shù)據(jù)具有更強(qiáng)的專業(yè)性、關(guān)聯(lián)性、流程性、時(shí)序性和解析性等特點(diǎn)。

　　（說明，因?yàn)閷I(yè)大數(shù)據(jù)尚未有成熟的定義，本定義是根據(jù)自己的理解，在綜合Gartner、IBM等對大數(shù)據(jù)的定義及李杰教授《工業(yè)大數(shù)據(jù)》一書的理解，形成本定義，希望各位批評指正）

　　8、預(yù)測與健康管理

　　PHM，即預(yù)測與健康管理，Prognostics andHealth Management，是綜合利用現(xiàn)代信息技術(shù)、人工智能技術(shù)的最新研究成果而提出的一種全新的管理健康狀態(tài)的解決方案。一般而言，PHM系統(tǒng)主要有六個(gè)部分構(gòu)成：數(shù)據(jù)采集、信息歸納處理、狀態(tài)監(jiān)測、健康評估、故障預(yù)測決策、保障決策。

　　9、混合制造

　　將3D打印（增材制造）技術(shù)與銑削加工（減材制造）技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來，形成一種新型的制造模式。通過混合制造可以有效借助增材制造的優(yōu)勢實(shí)現(xiàn)全新幾何形狀的加工，同時(shí)使增材制造技術(shù)不再只限于加工小型工件，加工效率也大幅得以提升。

　　10、工廠信息安全

　　工廠信息安全是將信息安全理念應(yīng)用與工業(yè)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)對工廠及產(chǎn)品使用維護(hù)環(huán)節(jié)所涵蓋的系統(tǒng)及終端進(jìn)行安全防護(hù)。所涉及的終端設(shè)備及系統(tǒng)包括工業(yè)以太網(wǎng)、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控（SCADA）、分布式控制系統(tǒng)（DCS）、過程控制系統(tǒng)（PCS）、可編程邏輯控制器（PLC）、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及工業(yè)控制系統(tǒng)的運(yùn)行安全，確保工業(yè)以太網(wǎng)及工業(yè)系統(tǒng)不被未經(jīng)授權(quán)的訪問、使用、泄露、中斷、修改和破壞，為企業(yè)正常生產(chǎn)和產(chǎn)品正常使用提供信息服務(wù)。

　　智能制造技術(shù)體系解析

　　1、智能制造系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

　　（1）智能制造系統(tǒng)內(nèi)涵分析

　　智能制造體系是上世紀(jì)八十年代有先進(jìn)的工業(yè)化國家率先提出的，主要包含只能制造技術(shù)和智能制造系統(tǒng)兩部分。總體來看，智能制造體系指的是應(yīng)用集成工程的思想，通過制造軟件專家系統(tǒng)、機(jī)器人視覺和控制等先進(jìn)技術(shù)，最終達(dá)到智能裝配生產(chǎn)線上的機(jī)器人能夠在人工不進(jìn)行干預(yù)的情況下完場生產(chǎn)任務(wù)。智能制造的目的是人的腦力活動(dòng)轉(zhuǎn)化為制造機(jī)器人的智能化思維。智能化制造體系的物理基礎(chǔ)是智能化機(jī)器人，所必需的設(shè)備包括智能加工機(jī)床、工具和設(shè)備的智能化輸送平臺以及裝配設(shè)備等。

　　（2）智能制造體系國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

　　智能制造在上世紀(jì)八十年代提出之后，在國際范圍內(nèi)形成了三個(gè)主要的研究中心，分別是美國、歐洲和日本。最初的內(nèi)涵指的是智能機(jī)床，智能機(jī)床能夠完場熟練機(jī)械師操作普通機(jī)床完成的所有功能，具有一定的智能性。后來的智能制造概念得到發(fā)展和延伸，進(jìn)而形成了一種開放性的操作系統(tǒng)，日本于1990年完成了世界范圍內(nèi)第一個(gè)智能制造工廠，融合了人工智能技術(shù)的機(jī)器人同時(shí)具備視覺的觸覺功能。相對而言，我國在該領(lǐng)域的研究起步較晚，九十年代后才申請成立了第一個(gè)智能制造國家級項(xiàng)目。在理論研究領(lǐng)域主要集中于智能制造基礎(chǔ)理論分析、智能化單元制造與控制、智能機(jī)器人的研發(fā)等。

　　智能制造的應(yīng)用正在世界范圍內(nèi)興起，它是制造技術(shù)發(fā)展，特別是制造信息技術(shù)發(fā)展的必然，是自動(dòng)化和集成技術(shù)向縱深發(fā)展的結(jié)果。然而，雖然智能制造得到了學(xué)術(shù)界的廣泛重視和深入研究，然而卻難以得到工業(yè)界的廣泛應(yīng)用和推廣，同時(shí)近幾年關(guān)于智能制造系統(tǒng)新理論方面的研究遇到了瓶頸，其問題在于智能制造系統(tǒng)的體系架構(gòu)尚未研究透徹，同時(shí)對于智能制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢沒有比較好的掌控。

　　2、智能制造體系架構(gòu)研究

　　（1）智能制造體系整體架構(gòu)分析

　　智能制造的總體架構(gòu)自下而上包括業(yè)務(wù)層、運(yùn)作層、功能系統(tǒng)、功能單元、支撐技術(shù)五個(gè)層次。智能生產(chǎn)線各個(gè)層次間相輔相成，聯(lián)系密切，其中系統(tǒng)以需求訂單為輸入，以信息系統(tǒng)為核心，集成自動(dòng)化上下料等多個(gè)子功能系統(tǒng)，以基本功能單元及支撐技術(shù)為依托，推動(dòng)智能制造生產(chǎn)線的正常運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)大批量產(chǎn)品定制及個(gè)性化客戶服務(wù)的目標(biāo)，從而最大化地滿足客戶和市場需求。其中各個(gè)層次的內(nèi)容及構(gòu)成如下：（1）系統(tǒng)業(yè)務(wù)層：即系統(tǒng)目標(biāo)，是為客戶提供大批量定制產(chǎn)品及個(gè)性化的客戶服務(wù)。（2）系統(tǒng)運(yùn)作層：主要包含精益化、數(shù)字化和敏捷化等最新技術(shù)。（3）功能系統(tǒng)層：設(shè)備預(yù)警，優(yōu)化加工參數(shù)，監(jiān)控生產(chǎn)的全過程，精度檢測的在線實(shí)現(xiàn)，最終通過信息技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行集成。（4）功能單元層：此部分承擔(dān)設(shè)備和加工裝備的信息傳輸，使用傳感網(wǎng)絡(luò)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。（5）支撐技術(shù)層：系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)主要有傳感技術(shù)和模塊化技術(shù)，設(shè)備故障診斷和維修系統(tǒng)，安全維護(hù)和設(shè)備及信號的有效識別。

　　（2）智能制造體系亟待解決的問題

　　智能制造想要完全提出人工干預(yù)，實(shí)現(xiàn)完全意義上的機(jī)器自主控制與分析，就需要建立一個(gè)智能化、數(shù)字化、信息化程度較高的企業(yè)管理網(wǎng)絡(luò)，通過該網(wǎng)絡(luò)完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、裝配制造直至倉儲物流的全過程控制，其中還包括問題產(chǎn)品和故障設(shè)備的自動(dòng)處理和維修。但是現(xiàn)階段我國制造裝配企業(yè)在各個(gè)制造要素的互聯(lián)互通方面存在不小問題，主要體現(xiàn)在智能制造體系各功能單元之間橫向、縱向集成通訊、端口到端口的信號傳輸。數(shù)據(jù)格式、通訊協(xié)議和語言識別等基礎(chǔ)性的內(nèi)容還沒有完全解決。隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等最新技術(shù)的融合，各功能單元之間的通訊是必須要解決的問題。人機(jī)交互、設(shè)備與設(shè)備之間、生產(chǎn)制造和倉儲物流之間的信息交互都是困擾智能制造體系構(gòu)建和發(fā)展的一大難題。

　　3、智能制造體系發(fā)展趨勢分析

　　（1）智能制造體系柔性化發(fā)展方向分析

　　智能制造體系的柔性化方向石油柔性智能裝配引發(fā)的，基本的基本思路為：柔性裝配的研究層次從上到下分為柔性工裝、柔性工藝規(guī)劃和柔性車間調(diào)度。主要涉及的研究思路包含結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、工裝驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)自動(dòng)生成、裝配順序規(guī)劃和分配方法研究以及智能調(diào)度技術(shù)。柔性化發(fā)展是基于只能裝配生產(chǎn)線上可能出現(xiàn)的各種問題及產(chǎn)品，所提出的新型發(fā)展方向。這其中可變參數(shù)和柔性調(diào)度是最重要的研究領(lǐng)域。

　　（2）智能制造體系精益化發(fā)展方向分析

　　精益化的研究發(fā)祥包括四個(gè)方面的內(nèi)容：（1智能制造環(huán)境下的自適應(yīng)快速換模技術(shù)；（2）設(shè)備自診斷、自適應(yīng)和自修復(fù)技術(shù)所組成的全員設(shè)備維護(hù)技術(shù)；（3）生產(chǎn)流程自動(dòng)化的3P技術(shù)，該技術(shù)能夠?qū)⑸a(chǎn)過程中的資源浪費(fèi)在設(shè)計(jì)和工藝研究等源頭環(huán)節(jié)中進(jìn)行降低；（4）均衡混流生產(chǎn)技術(shù)，該技術(shù)是基于對生產(chǎn)計(jì)劃的合理規(guī)劃以及現(xiàn)場動(dòng)態(tài)調(diào)整和調(diào)配等智能制造手段進(jìn)行的。

　　（3）智能制造體系敏捷化的發(fā)展方向

　　敏捷化主要有以下連兩個(gè)研究方向：首先，對于客戶訂單變化的快速響應(yīng)是只能制造的一大特點(diǎn)，通過前期客戶需求的調(diào)查，在大數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法對客戶的訂單可能發(fā)生的情況進(jìn)行預(yù)測，并擬合相應(yīng)的相應(yīng)曲線，得到響應(yīng)基本函數(shù)，然后優(yōu)化設(shè)計(jì)生產(chǎn)關(guān)鍵因素，最終大幅度減少客戶需求響應(yīng)的時(shí)間。其次是對于功能單元的設(shè)計(jì)和配制。在使用智能制造生產(chǎn)線的時(shí)候，需要對參與生產(chǎn)的各要素（包括軟件設(shè)計(jì)、硬件要求和工藝流程設(shè)計(jì)等）歸類的功能模塊劃分。在功能劃分之后組建各自成體系的模塊單元，并配置相應(yīng)的算法，以達(dá)到提升智能制造體系柔性化和可重構(gòu)性的目的。