多媒體教學課件智能制造導論WT制作智能制造導論第1章緒論第2章智能制造的標志性技術第3章智能加工工藝第4章智能制造生產管理第5章智能制造物流管理暨其他管理第6章智能制造案例第7章智能制造的發展前景展望WT制作緒論

人類的歷史，就是一個不斷地從必然王國向自由王國發展的歷史。——毛澤東

人只有獻身于社會，才能找出那短暫而有風險的生命的意義。——愛因斯坦第1章1.1.1

制造技術的發展歷程

制造活動是人類進化、生存、生產和生活活動中的一個永恒主題，是人類物質文明和精神文明的基礎。制造技術（ManufacturingTechnology）正是隨著大類的自身需求和社會的生產力進步而產生和發展起來的。

人類歷史經歷了原始文明、農業文明、工業文明的歷程。

第一次工業革命后，“制造”的概念就廣為人知，“制造”是指通過機器進行制作或生產產品，特別是大批量地制作或生產產品。機械制造也就從此興起，并成為人類生存、生活不可或缺而且不斷蓬勃發展的行業——機械制造工業。1.1智能制造的崛起1.

機械制造的興起2.

機械制造的變革

半個多世紀來，人們不斷努力和變革，進行工業革命，使得而今的機械制造實現了工業化，實現了日新月異的飛速發展。第一次工業革命（工業1.0）水力和蒸汽機（1784）第二次工業革命（工業2.0）電力驅動批量生產（1870）第三次工業革命（工業3.0）采用PLC和IT系統的自動化（1970）第四次工業革命（工業4.0）物聯網和信息物理系統應用（現在）階段主要標志時代特點制造技術特點生產模式制造裝備及系統工業1.0蒸汽機動力應用蒸汽時代機械化單件小批量集中動力源的機床工業2.0電腦和電力驅動電氣時代標準化，剛性自動化大現模生產普通機床、組合機床.、剛性生產線工業3.0數字化信息技術信息化時代柔性自動化數字化，網絡化柔性化生產數控機床、復合機床、FM5、CIMS工業4.0新一代信息技術智能化時代人-機-物互聯，自感知，自分析、自決策、自執行網絡化協同、大規模個性化定制智能化裝備、增材制造、混合制造、云制造、信息物理生產系統各階段的時代特點和生產模式相對的單一的制造場景復雜混合的制造場景基于經驗的決策基于數據證據的決策面向控制機器的學習為分析決策濃度學習解決可見現實問題預防不可見未來問題從工業3.0到工業4.0，制造技術發展將面臨的4個新的轉變為了適應上述轉變，工業4.0的制造技術將呈現出新的技術特征基于先驗知識和歷史數據的傳統制造過程優化，將發展成為基于大數據、數據分析、人工智能和深度學習的具有預測能力并適應未知場景變化的智能優化；面向設備、過程控制的局部/內部閉環將擴展為基于泛在感知、物聯網、工業互聯網、云計算的大制造閉環；大制造閉環系統中的數據處理不僅限于結構化數據，而且包括圖像、自然語言，甚至社交媒體中的信息等大量非結構化數據。按給定指令計劃進行的物理生產過程以及為實現生產過程優化進行的虛擬仿真等，將轉向虛實融合的智能生產，也就是以不同層級的數字孿生、信息物理生產系統的形式，將虛擬空間里的數字仿真和物理空間里的生產過程深度融合，從而形成虛實交互融合、數據信息共享、實時優化決策、精準控制執行的生產系統和生產過程，使之不僅滿足工業3.0時代的生產率、產品質量、可重復性、成本和風險控制的性能指標，并且進一步滿足諸如靈活性、適應性和從失敗或人為干預中學習的能力等新指標。1.智能制造的早期研究

1989年Kusiak

首次明確提出了“智能制造系統”（IntelligentManufacturingSystem，IMS）一詞，并將智能制造定義為“通過集成知識工程、制造軟件系統和機器人控制來對制造技工們的技能與專家知識進行建模，以使智能機器可自主地進行小批量生產”。著眼點具

體

內

容

提

要科學方面智能制造體現了多信息感知與融合、知識的表達/獲取/存儲/處理、聯想記憶功能、自學習/自適應/自組織/自維護、智能分解與集成、容錯功能和智能控制等技術方面呈現出以“信息的泛在感知→自動實時處理→智能優化決策”為核心，將信息通信、自動化與制造技術等多學科交叉融合，橫向實現“制造活動-產品價值網絡”的集成，縱向實現“設備層—控制層—管理層”的集成，產品全生命周期實現“設計—生產—銷售—售后”的多種集成。早期關于智能制造特征的描述1.1.2

智能制造的蓬勃興起研究方向具

體

內

容

提

要智能制造技術①智能制造基礎理論（如制造經驗與知識的表達、自適應控制理論、智能控制系統理論與方法等)；②智能化單元技術（柔性制造單元）；③智能機器技術等。智能制造系統①在制造系統中用機器智能替代人的腦力勞動，使用力勞動自動化；②在制造系統中用機器智能替代熟練工人的操作技能，使得制造，程不再依賴于人的“手藝”（或“技藝”），或是在維持自動生產時，不再依賴于人的監視和決策控制，使得制造系統的生產過程可以自主進行。早期智能制造的研究2.國外智能制造的發展戰略

制造業在世界工業化進程中始終發揮著主導作用。在經濟全球化和信息技術革命的推動下，國際制造業的生產方式正在發生著重大變革。智能制造（IntelligentManufacturing，IM）把制造自動化的概念更新，擴展到柔性化、智能化和高度集成化。制造業的這一進程引起了世界各國的極大興趣和高度重視，無不花巨資和精力開展智能制造的研究。近年來，主要工業國家紛紛制訂各種發展計劃，促進傳統制造業向先進制造業（AdvancedManufacturingIndustry，AMI）轉變，甚至成為了各國發展的國家戰略。加快發展先進制造業，已經成為世界制造業發展的新潮流。德國“工業4.0”和《國家工業戰略2030》德國“工業4.0”包括如下主要內容智能生產一個核心CPS兩個主題三個集成八個領域智能工廠通過價值網絡實現橫向集成垂直集成和網絡化制造貫穿整個價值鏈的端到端工程數字化集成電路安全和保障工作的組織和設計培訓和持續的職業發展規章制度資源利用效率管理復雜系統標準化和參考架構

全面寬頻的基礎設施

《國家工業戰略2030》旨在與工業利益相關者一道，努力確保或重奪所有相關領域在國內、歐洲乃至全球的經濟技術實力、競爭力和工業領先地位。

該戰略是長久確保與擴大德國整體經濟實力、國民就業與繁榮的必然要求。

該戰略的一個目標是到2030年，逐步將工業在德國和歐盟的總增加值GVA（GrossValueAdded）中所占的比重分別擴大到25%和20%。德國《國家工業戰略2030》主要目標現狀

德國始終堅持以工業為基礎的經濟模式，德國工業具有極強的競爭力和創新力，其工業在國內總增加值GVA中所占的比重達到23%，是全球成績斐然的工業大國。

德國工業在如下方面受到來自其他國家的挑戰：低工資、低生產成本；電信技術、計算機和消費電子（智能手機、平板電腦等）；創新型碳纖維材料；汽車（減排、替代性交通工具與電動汽車、自動駕駛、新營運模式）；平臺經濟互聯網；人工智能應用；新生物技術；高端創新領域等。德國最主要的國家競爭對手已經做出行動，并且都在重新定位。美國政府的“美國優先”和“再工業化”、廣泛支持在人工智能、數字化、自主駕駛和生物技術方面的研發。挑戰日本經濟的優勢尤其包括人工智能、聯網機器和機器人技術以及汽車工業。中國的“中國制造2025”“中國新時代科技基金”“一帶一路”倡議。

只有擁有并掌握新技術的國家才能始終在競爭中保持有利地位。

大型互聯網平臺擁有大量的資金和數據，正在成為創新的驅動力，改變全世界的附加價值鏈。

當數字革命的主要方面與傳統研究、應用相聯系時，創新的速度將再次大幅提高。人工智能的應用也會加快創新的速度。未來必須在較短的時間內以更快的速度決定是否要加入某一領域的創新競爭，而且與早期創新周期相比，這種決定的可逆性要小得多。改變游戲規則的突破性創新

未來進一步的突破性技術可能是納米技術和生物技術、新材料和輕量級建筑技術及量子計算的發展。改變規則的創新速度

工業在經濟附加值總額中所占的比重不僅僅是一個參考點，更是一個重要的目標。保持一個閉環的工業增值鏈，是非常重要的。德國與歐洲的龍頭企業：規模是關鍵！德國工業政策的參考點

中小企業是德國的特色優勢，強化對中小企業的支持也至關重要。工業互聯網包括的元素智能裝備：以全新的方法將物理世界中的機器、設備、團隊和網絡通過先進的傳感器、控制器和軟件應用程序連接起來。美國工業互聯網智能裝備：以全新的方法將物理世界中的機器、高級分析:使用基于物理的分析法、預測算法、自動化和材料科學、電氣工程及其他關鍵學科的專業知識來理解機器設備與大型系統的運作方式。智能裝備：以全新的方法將物理世界中的機器、工作人員:建立員工之間的實時連接，連接各種工作場所的人員，以支持更為智能的設計、操作、維護以及高質量的服務與安全保障。美國工業互聯網和先進制造業領導力戰略先進制造技術美國領導力戰略目

標任

務優

先

計

劃開發和轉化新的制造技術抓住智能制造系統的未來智能和數字制造、先進工業機器人、AI基礎設施、制造業網絡安全開發世界領先的材料和加工技術高性能材料、增材制造、關鍵材料確保通過國內制造獲得醫療產品低成本分布式藥物制造、連續制造,組織和器官的生物制造保持電子設計和制造領導地位半導體設計工具和制造新材料/器件和結構加強糧食和農業制造業食品安全與加工測試和可追溯性、糧食安全生產和供應鏈、改善生物基產品教育、培調和集聚制造業勞動力吸引和發展未來制造業勞動力以制造業為重點的STEM教育、制造工程教育、工業界和學術界的伙伴關系更新和擴大職業及技術教育途徑職業和技術教育、培養技術熟練的技工促進學律和獲得行業認可的證書制造老學強計劃,學徒和資格認證計劃登記制度熟練工人與所需行業相匹配勞動力多樣性、勞動力評估

擴大國內制造業供應鏈的能力加強中小時造商在先進制造業中的作用供應特增長、網絡安全擴展和教育、公機合作伙伴關系鼓勵制造業創新的生態系統制造業創新生態系統、新業務形成與發展，研發轉化加強國防制造業基礎軍民兩用、購買“美國制造”,利用現有機構加強鄉村社區的先進制造業促進鄉村震榮的先進制造業、資本準人/投資和商業援助《先進制造業美國領導力戰略》的三大目標和任務

技術的快速發展與經濟力量的結合正在改變產品和服務的構思、設計、制造、分配和支持方式。影響美國先進制造業創新和競爭力的因素先進制造業的發展需要大力發展制造業技術及基礎設施。可靠和可預測的知識產權是投資先進制造業的關鍵點。新興市場、進出口貿易都受到先進制造業的影響。

制造業推動全球經濟發展。制造業與基礎設施發展、創造就業機會以及國內生產總值（GDP）增長密切相關。

堅實的國防工業基礎，包括具有彈性供應鏈的、創新和可贏利的國內制造業是國家頭等大事，對經濟繁榮和國家安全至關重要。

先進制造業勞動力需要在科學、技術、工程和數學(STEM)方面做好高水平的準備。9)聯邦、州和地方政府必須共同努力，來支持先進制造業。保護和推進美國工業的貿易政策對于美國先進制造戰略的成功至關重要

未來智能制造系統；智能與數字制造；先進工業機器人；人工智能基礎設施；制造業的網絡安全。戰略計劃的著力點先進材料和加工技術；高性能材料；增材制造；關鍵材料。

美國制造的醫療產品:低成本、分布式藥物制造；連續制造（CM）；生物組織與器官制造。

領先集成電路設計與制造:半導體設計工具和制造;新材料/器件和架構。糧食與農業制造業:食品安全與加工、測試和可追溯性;糧食安全生產和供應鏈;改善生物基產品。

戰略報告指出將通過促進美國制造技術開發和轉化、培育勞動力及擴展國內制造業供應鏈能力來擴大美國制造業就業，確保國防工業基礎和繁榮經濟，并明確提出要采取貿易保護政策促進制造業發展。幾個關注點

報告提出不應再把制造業與產品開發整體價值鏈分離，而是共同發展。并且在優先開發和轉化的技術中不僅關注智能制造、人工智能、工業互聯網、先進材料、連續制藥、半導體等先進技術，也強調了普通藥品、關鍵材料、食品及農產品等技術的重要性。這一態度表明為擴大就業及保證國內供應鏈安全，美國不再只關注有更高利潤的產品設計及高端制造技術，也開始重視一般/低端制造業在其國內的發展。

報告還強調了知識產權對制造業的重要性，認為可靠的知識產權和法律體系才能有效激勵私營部門投資制造研發。

以耐用消費品產業為先導，大力發展重化工業和新興產業；日本制造業的特點

大力引進先進技術，并強調技術的消化和創新，快速推進技術產品市場化，能對市場變動做出及時響應；自動化大規模生產，而且強調節能、理保；推行專業化協作和產業集群化，以幾家高關聯大企業為中心，形成聯系緊密的產業群;五是強調管理科學化，不斷創新生產管理模式。

日本工業價值鏈參考框架（IndustrialValueChainReferenceArchitecture，IVRA）正式發布，標志著日本智能制造策略正式落地。IVRA是日本智能制造獨有的頂層框架，相當于美國工業互聯網聯盟的參考框架（HRA）和德國“工業4.0”參考框架（RAMI4.0）。日本工業價值鏈和超智能社會5.0推動工業價值鏈IVI的發展，建立日本制造的聯合體王國日本智能制造的三大戰略

通過機器人創新計劃，以工業機械、中小企業為突破口，探索領域協調及企業合作的方式

利用IoT（InternetofThings，物聯網）推進Lab（Laboratory，實驗室），加大實驗室與其他領域合作的新型業務的創出。2016年日本政府還推出“超級智慧社會（SuperIntelligentSociety）”戰略，又稱為“社會5.0（Society5.0）”，提出人類社會由狩獵社會、農耕社會、工業社會，逐漸變遷為信息社會，科技產業生態體系正因開放式創新而不斷改變，包括物聯網、機器自動化、人工智能、大數據、智能醫療等先進科技正同步發生在你我的身邊。日本的社會5.0

“社會5.0”制定了包含物聯網、大數據、人工智能與機器自動化等在內的科技挑戰目標，同時描繪了20年后未來人類的生存環境。無論在生活環境或產業環境的背后，都有著高度計算機化、智能化的身影。在制造、物流、銷售、運輸、醫療、金融和公共服務等工業領域，將在廣泛的工業解決方案范圍內引入轉型變革，構建智能社會和支持系統，以實現智能社會發展的目標，包括網絡安全、物聯網系統架構技術、大數據分析、人工智能、設備技術創新、網絡創新和邊緣計算等.超級智慧社會SuperIntelligentSociety大數據分析網絡安全物聯網系統架構技術設備技術創新邊緣計算網絡創新人工智能邊緣計算

超級智慧社會5.0英國是第一次工業革命的起源國家。為增強英國制造業對全球的吸引力，英國政府積極推進制造基地建設，面向全球企業進行招商，提出“先進制造業產業鏈倡議”，支持范圍不僅包括汽車、飛機等傳統產業，還包括全球領先的可再生資源和低碳技術領域。

隨著新科學技術、新產業形態的不斷涌現，英國政府啟動對未來制造業進行預測的戰略研究，提出英國制造業發展與復蘇的政策，推出了報告——《未來制造業：一個新時代給英國帶來的機遇與挑戰》，制定的英國工業到2050年的未來制造業發展戰略被看作“英國版的工業4.0”。

為了在增強英國制造業的競爭力，促使其可持續發展，并減少未來的不確定性，英國商業、創新和技能部發布了《工業戰略:政府與工業之間的伙伴關系》。明確了重點扶持領域及前沿技術，重點支持大數據、高能效計算，衛星及航天商業化，機器人與自動化，先進制造業等多個重大前沿產業領域。英國工業2050戰略法國——新工業法國

為了通過創新重造工業實力，使法國工業重新回到世界工業的第一陣營，展現法國工業轉型升級的決心，推出了《新工業法國》10年中長期戰略規劃。……后對該規劃進行了大幅調整。調整后的法國“再工業化”總體布局為“一個核心，九大支點”：一個核心即“未來工業”，主要內容是實現工業生產向數字制造、智能制造轉型。以生產工具的轉型升級帶動商業模式變革；九大支點包括大數據經濟、環保汽車、新資源開發、現代化物流、新型醫藥、可持續發展城市、物聯網、寬帶網絡與信息安全及智能電網，旨在為“未來工業”提供支撐，提升人們日常生活的質量。大數據經濟環保汽車新資源開發可持續發展城市寬帶網絡與信息安全智能電網現代化物流新型醫藥物聯網核心：未來工業法國“再工業化”總體布局

我國制造業經過幾十年的建設和發展，已建立起門類較全、獨立完整、行業覆蓋面廣的產業體系，總體規模大幅提升，綜合實力不斷提高，工業化和現代化進程較快，我國已成為世界上的制造大國，據有關專家估計，再過五年，我國制造業競爭力指數將保持全球第一。

但是，與世界先進水平相比，我國制造業仍然大而不強，在自主創新能力、資源利用效率、產業結構水平、信息化程度、質量效益等方面差距明顯，我國仍然面臨著緊迫而艱巨的轉型升級和跨越發展的任務。1.1.3

中國制造的近期規劃1.我國實施的制造強國戰略

《中國制造近期規劃》的主要框架內容

創新驅動——堅持把創新擺在制造業發展全局的核心位置，完善有利于創新的制度環境，推動跨領域跨行業協同創新，突破一批重點領域關鍵共性技術，促進制造業數字化網絡化智能化，走創新驅動的發展道路

質量為先——堅持把質量作為建設制造強國的生命線，強化企業質量主體責任，加強質量技術攻關、自主品牌培育。建設法規標準體系、質量監管體系、先進質量文化，營造誠信經營的市場環境，走以質取勝的發展道路

綠色發展——堅持把可持續發展作為建設制造強國的重要著力點，加強節能環保技術、工藝、裝備推廣應用，全面推行清潔生產。發展循環經濟，提高資源回收利用效率，構建綠名制造體系，走生態文明的發展道路指導思想

結構優化——堅持把結構調整作為建設制造強國的關鍵環節，大力發展先進制造業，改造提升傳統產業，推動生產型制造向服務型制造轉變。優化產業空間布局，培育一批具有核心競爭力的產業集群和企業群體，走提質增效的發展道路

人才為本——堅持把人才作為建設制造強國的根本，建立健全科學合理的選人、用人育人機制，加快培養制造業發展急需的專業技術人才、經營管理人才、技能人才。營造大眾創業、萬眾創新的氛圍，建設一支素質優良、結構合理的制造業人才隊伍，走人才引領的發展道路指導思想

2.1條主線、4大轉變和8項對策數字化網絡化智能化1

條主線4

大轉變由要素驅動向創新驅動轉變由低成本競爭優勢向質量效益競爭優勢轉變由資源消耗大、污染物排放多的粗放制造向綠色制造轉變由生產型制造向服務型制造轉變8

項對策推行數字化網絡化智能化制造提升產品設計能力完善制造業技術創新體系強化制造基礎提升產品質量推行綠色制造培養具有全球競爭力的企業群體和優勢產業發展現代制造服務業3.重點領域新一代信息通訊技術產業高檔數控機床和機器人航天航空裝備電力裝備生物醫藥及高性能醫療器械新材料農業裝備海洋工程裝備及高技術船舶先進軌道交通裝備節能與新能源汽車重點領域4.智能制造是《中國制造近期規劃》的主攻方向

我國傳統制造業成本較低，但消耗大、環境代價高，已成為未來發展的重大約束。在經濟發展新常態下，我國進入到比較優勢逐步削弱、新的競爭優勢尚未形成的新舊交替期;同時，投資和出口增速明顯放緩，過去主要依靠要素投入、規模擴張的粗放發展模式難以為繼，必須盡快形成經濟增長新動力，塑造國際競爭新優勢。

智能制造是中國面臨的機遇與挑戰，是我國機械制造業轉型升級、實現由大到強發展的必由之路。智能制造將制造技術與數字技術、智能技術及新一代信息技術融合，以“互聯網+”和“人工智能+”為依托，信息處理手段由“人的智能”向“機器智能”轉變，工業生產組織方式從“資源依賴”轉變為“數據依賴”，構建出一種高度靈活和可重構的生產方式和服務模式，提高整個生產系統的運行效率和資源利用率，實現制造裝備的智能化、設計過程的智能化、加工工藝的優化、管理的信息化和服務的敏捷化/遠程化等，打造“智能工廠”與“智能生產”，實現傳統制造業的數字化轉型和智能升級。5.制造強國三步走戰略

力爭用10年時間，邁入制造強國行列。第一步

到2035年，我國制造業整體達到世界制造強國陣營中等水平。第二步

新中國成立100年時，制造業大國地位更加鞏固，綜合實力進人世界制造強國前列。第一步實體經濟的戰略意義再次凸顯是直接原因。智能制造是制造業發展的重要方向企業提高核心競爭能力的要求是內在動力。新一代信息技術的高速發展是技術基礎。制造智能化是歷史發展的必然趨勢。待續6.我國智能制造體系建設的意義智能制造是實現我國制造業高端化的重要路徑智能制造在各國實施制造業戰略中占有重要的地位。我國面臨著來自發達國家加速重振制造業以及其他發展中國家以更低生產成本承接勞動密集型產業的“雙重擠壓”。

國際化、工業化、信息化、市場化和智能化已成為我國制造業不可阻擋的發展方向續前比較名列全球制造業排行榜前4位的中國、美國、德國和日本國

別德

國美

國日

本中

國計劃名稱國家工業戰略2030工業互聯網和先進制造業領導力戰略工業價值鏈和超智能社會5.0中國制造近期規劃技術特點FA/IT技術提供者IT服務平臺提供者制造商和智能制造單元兩化濃度融合模式創新規模定制化工業物聯網商業創新開放結構與閉環調節相結合的策略互聯網+價值創造工廠創造價值數據創造價值人的知識創造價值從成本、速度轉向創新、質量創造價值競爭優勢面向未來制造的長遠標準大數據人工智能制造業從今天到明天的高效遷移產業轉型升級1.1.4

各國智能制造發展特點比較1.2.1

智能制造的基本概念

將機器智能融合于制造的各種活動中，以滿足企業相應的目標。1.2智能制造概要1.智能制造

智能制造（IntelligentManufacturing，IM）是以智能技術為代表的先進制造，包括以智能化、網絡化、數字化和自動化為特征的先進制造技術的應用，涉及制造過程中的設計、工藝、裝備9結構設計和優化、控制、軟件、集成）和管理。待續

美國能源部對智能制造的定義是：先進傳感、儀器、監測、控制和過程優化的技術和實際的組合，它們將信息和通信技術與制造環境融合在一起，實現工廠和企業中能量、生產率和成本的實時管理。1.智能制造

我國工業和信息化部將智能制造定義為：基于新一代信息通信技術與先進制造技術深度融合，貫穿于設計、生產、管理服務等制造活動的各個環節，具有自感知、自學習、自決策、自執行、自適應等功能的新型生產方式。續前

從智能制造的定義和智能制造要實現的目標來看，傳感技術、測試技術、信息技術、數控技術、數據庫技術、數據采集與處理技術、互聯網技術、人工智能技術、生產管理等與產品生產全生命周期相關的先進技術均是智能制造的技術內涵。2.智能制造系統

把機器智能融入包括人和資源形成的系統中，使制造活動能動態地適應需求和制造環境的變化，從而滿足系統的優化目標。3.智能制造的相關概念能夠感知外部世界、獲取外部信息的能力。自感知

通過與環境的相互作用，不斷學習積累知識，使自己能夠適應環境變化。自學習

對外界刺激作出反應，形成優化操作、協調控制的決策并傳達相應的信息。自決策

能夠很好地貫徹既定的戰略意圖，并按要求達成特定任務目標。自執行有關智能產品性能的概念

在處理和分析過程中，根據處理數據的數據特征自動調整處理方法、處理順序、處理參數、邊界條件或約束條件，使其與所處理數據的統計分布特征、結構特征相適應，以取得最佳的處理效果的過程。自適應

對工作過程中感知的信號和數據進行存儲、計算等處理，實時監測工作環境和工作狀態，對故障進行判別、診斷和報警。自診斷功能

應用智能化的設計手段及先進的數據交互信息系統來模擬人類的思維活動，承擔設計過程中各種復雜任務，輔助設計人員獲得最優的產品設計成果和效益。智能設計

借助先進的檢測、加工設備及仿真手段，實現對加工過程的建模、仿真預測和對加工系統的監測與控制；集成現有的加工知識，使加工系統能夠根據實時工況自動優選加工參數，調整自身狀態，獲得最優的加工性能和最佳的加工質量。智能生產在個人智力結構與組織智能結構基礎上實施的管理。智能管理

以客戶為中心，實現自動識別用戶意見的顯性和隱性需求，并且可以主動、高效、安全、綠色地滿足其需求。智能制造服務與智能制造相關的概念

數字化工廠是在計算機虛擬環境中，對整個生產過程進行仿真、評估和優化，并進一步擴展到整個產品生命周期的新型生產組織方式。它依靠的是信息的集成，是現代數字制造技術與計算機仿真技術相結合的產物，主要作為溝通產品設計和產品制造之間的橋梁。數字化工廠

智慧工廠是在數字化工廠的基礎上，利用物聯網技術和監控技術加強信息管理、服務；提高生產過程可控性、減少生產線人工干預，以及合理計劃排程。同時集初步智能手段和智能系統等新興技術于一體，構建高效、節能、綠色、環保、舒適的人性化工廠。智慧工廠4.智能制造的特征

所謂自律能力，就是搜集與理解環境信息和自身的信息，并進行分析判斷和規劃自身行為的能力。只有具有自律能力的設備才稱為“智能機器”,“智能機器”在一定程度上表現出獨立性、自主性和個性，甚至相互間還能協調運作與競爭。強有力的知識庫和基于知識的模型是自律能力的基礎。自律能力強

人機一體化突出了人在制造系統中的核心地位，同時在智能設備的配合下，能更好地發揮人的潛能，使人機之間表現出一種平等共事、相互“理解”、相互協作的關系，使二者在不同的層次上各顯其能，相輔相成。因此，在智能制造系統中，高素質、高智能的人將發揮更好的作用，機器智能和人的智慧將真正地集成在一起，互相配合，相得益彰。工業機器人、機械手臂等智能設備的廣泛應用，使工廠無人化制造成為可能。數控加工中心、智能機器人和三坐標測量儀及其他柔性制造單元，讓“無人工廠”更加觸手可及。實現人機一體化，甚至無人化制造

虛擬現實技術是以計算機為基礎，融信號處理、動畫技術、智能推理、預測、仿真和多媒體技術為一體;借助各種音像和傳感裝置，虛擬展示現實生活中的各種過程、物件等，因而也能模擬制造過程和未來的產品，從感官和視覺上使人獲得完全如同真實的感受。采用虛擬現實技術是實現虛擬制造的支持技術，也是實現高水平人機一體化的關鍵技術之一。虛擬現實技術的特點是可以按照人們的意愿任意變化，這種人機結合的新一代智能界面，是智能制造的一個顯著特征。采用虛擬現實技術

智能制造系統能夠在實踐中不斷地充實知識庫，具有自學習功能。同時，在運行過程中可以自行診斷故障，并具備對故障自行排除、自行維護的能力。這種特征使智能制造系統能夠自我優化并適應各種復雜的環境。學習能力與自我維護功能強

在智能制造背景下，信息技術滲透到了制造業的各個環節，條形碼、二維碼、射頻識別（RadioFrequencyIdentification，RFID）、工業傳感器、工業自動控制系統、工業物聯網、ERP及CAD/CAM/CAE/CAI等技術的廣泛應用，使得數據日益豐富，但對數據的實時性要求也在提高。這就要求企業順應制造的趨勢，利用大數據技術，實時糾偏，建立產品虛擬模型，模擬并優化生產流程，從而降低生產能耗與成本。借助物聯網，通過各種信息傳感設備，實時采集任何需要監控、連接、互動的物體或過程等各種需要的信息，實現物與物、物與人，以及所有的物品與網絡的連接，以方便識別、管理和控制。基于大數據分析的生產決策以及生產設備網絡化5.智能制造的關鍵環節

智能設計是指在工業產品全生命周期價值鏈中，設計師有目的、有計劃地進行技術性的創作與創意活動，包括構建對象、系統，或制訂用于活動、過程實現的規范或計劃等。智能設計僅涉及工業產品及其生產領域的設計活動，如各種工業產品設計、制造工藝設計、生產線設計等方面，它是指應用現代信息技術，采用計算機模擬或實現人類的思維和創作活動，提高設計的智能水平，從而使計算機能夠更多、更好地承擔設計過程中各種復雜任務，成為設計人員的重要輔助工具。智能設計是隨著設計自動化、專家系統、計算機集成制造（ComputerIntegratedManufacturingSystem，CIMS）、人工智能等理論和技術的發展而產生并發展起來的。初期的形態是一種設計型專家系統，自20世紀80年代CIMS的快速發展催生了智能設計——人機智能化設計系統。智能制造智能服務智能設計智能產品智能生產智能管理

從功能角度看，智能產品可以定義為一類部分或全部具有感知、計算、數據存儲、通信和交互等智能化特征的產品和裝備。從構成角度看，智能產品可以定義為一類由產品（物）、傳感器、通信單元、微處理器和控制器等組成的嵌入式系統。智能產品實例有智能手機、智能手表、智能機床、無人機和自動駕駛汽車等。智能產品在產品制造、物流、使用和服務過程中，能夠實現自感知、自診斷、自適應和自決策等功能。

智能生產：CPS（CyberPhysicalSystem）應用于智能制造中，將以一種新的賽博(Cyber)物理融合的CPPS形式，將智能機器、存儲系統和生產設施相融合，使人、機、物等能夠相互獨立地自動交換信息、觸發動作和自主控制，實現一種智能的、高效的、個性化的、自組織的生產方式，構建出智能工廠，實現智能生產。除了基本的加工/裝配活動外，還涉及計劃調度、物流配送、質量控制、生產跟蹤、設備維護等業務活動。智能生產管控能力體現為形成“優化計劃-智能感知-動態調度-協調控制”的大閉環生產流程，提升生產線的可配置性、自主化和適應性，從而對異常變化具有快速響應能力。

在智能制造領域，智能管理是指新一代信息技術/人智能、管理科學等與先進制造技術及制造工程相互結合、相互滲透而產生的新技術及其應用，旨在綜合利用先進管理理論、方法、技術和系統，提高企業生產質量和效率，拓展價值增值空間，保證生產運營系統安全，滿足諸如大規模批量定制生產、個性化小批量生產等理代生產的需求。

在智能制造中的智能管理，是在管理信息系統（ManagementInformationSystem，MIS）、辦公自動化系統（OfficeAutomationSystem，OAS）、決策支持系統（DecisionSupportSystem,DSS）等技術基礎上，與專家系統、知識工程、模式識別、機器學習等方法和技術相結合。應用于企業商務運營（Enterprise/BusinessOperations，EBO）、制造運營管理（ManufacturingOperationManagement，MOM）和工業自動化控制運行管理等，從而實現“人-機-物”的高效整合與協調運行。

智能服務是指借助產品與服務的融合，完成分散化制造資源的有機整合、不同類競爭力的高度協同，實現綜合利用企業內外部資源，并提供規范、可靠的新型服務。當傳統產品發展到智能產品并與大數據相結合后，用戶和制造商都希望能夠充分利用大數據，從而催生了智能服務。如利用“產品+服務”“互聯網+服務”“智能+服務”等，推動供給側發展，企業從傳統的“以產品為中心”向“以服務為中心”轉變，將重心放在解決方案和產品服務中，實現全生命周期中的價值增值。1.實現智能制造必須具備的條件需要便宜、敏銳、實用的傳感；1.2.2

實現智能制造的條件和要素要有一個信息化平臺驅動；數字化一切可數字化之物，要進行數學化設計；網絡化一切可連接之物，要實現互聯網傳輸。車間/工廠的總體設計、工藝流程及布局均已建立數字化模型，并進行模擬仿真，實現規劃、生產、運營全流程數字化管理。離散型智能制造應用數字化三維設計與工藝技術進行產品、工藝設計與仿真，并通過物理檢測與試驗進行驗證與優化。建立產品數據管理系統（PDM），實現產品設計、工藝數據的集成管理。2.

智能制造的要素制造裝備數控化率超過70%，并實現高檔數控機床與工業機器人、智能傳感與控制裝備、智能檢測與裝配裝備、智能物流與倉儲裝備等關鍵技術裝備之間的信息互聯互通與集成。建立生產過程數據采集和分析系統，實現生產進度、現場操作、質量檢驗、設備狀態、物料傳送等生產現場數據自動上傳，并實現可視化管理。待續建立車間制造執行系統（MES），實現計劃、調度、質量、設備、生產、能效等管理功能。建立企業資源計劃系統（ERP），實現供應鏈、物流、成本等企業經營管理功能。離散型智能制造建立工廠內部通信網絡架構，實現設計、工藝、制造、檢驗、物流等制造過程各環節間，以及制造過程與制造執行系統（MES）和企業資源計劃系統（ERP）的信息互聯互通。建有工業信息安全管理制度和技術防護體系，具備網絡防護、應急響應等信息安全保障能力。建有功能安全保護系統，采用全生命周期方法有效避免系統失效。續前通過持續改進，實現企業設計、工藝、制造、管理、物流等環節的產品全生命周期閉環動優化，推進企業數字化設計、裝備智能化升級、工藝流程優化、精益生產、可視化管理、質量控制與追溯、智能物流等方面的快速提升。工廠總體設計、工藝流程及布局均已建立數字化模型，并進行模擬仿真，實現生產流程數據可視化和生產工藝優化。流程型智能制造實現對物流、能流、物性、資產的全流程監控，建立數據采集和監控系統，生產工藝數據自動數采率達到90%以上。實現原料、關鍵工藝和成品檢測數據的采集和集成利用，建立實時的質量預警。采用先進控制系統，工廠自控投用率達到90%以上，關鍵生產環節實現基于模型的先進控制和在線優化。建立生產執行系統（MES），生產計劃、調度均建立模型，實現生產模型化分析決策、過程量化管理、成本和質量動態跟蹤以及從原材料到產成品的一體化協同優化。建立企業資源計劃系統（ERP），實現企業經營、管理和決策的智能優化。待續對于存在較高安全與環境風險的項目，實現有毒有害物質排放和危險源的自動檢測與監控、安全生產的全方位監控，建立在線應急指揮聯動系統。流程型智能制造建立工廠通信網絡架構，實現工藝、生產、檢驗、物流等制造過程各環節之間，以及制造過程與數據采集和監控系統、生產執行系統（MES）、企業資源計劃系統（ERP）之間的信息互聯互通。建有工業信息安全管理制度和技術防護體系，具備網絡防護、應急響應等信息安全保障能力。建有功能安全保護系統，采用全生命周期方法有效避免系統失效。續前通過持續改進，實現生產過程動態優化，制造和管理信息的全程可視化，企業在資源配置、工藝優化、過程控制、產業鏈管理、節能減排及安全生產等方面的智能化水平顯著提升。建有網絡化制造資源協同云平臺，具有完善的體系架構和相應的運行規則。網絡協同制造通過協同云平臺，展示社會/企業/部門制造資源，實現制造資源和需求的有效對接。通過協同云平臺，實現面向需求的企業間/部門間創新資源、設計能力的共享、互補和對接。通過協同云平臺，實現面向訂單的企業間/部門間生產資源合理調配，以及制造過程各環節和供應鏈的并行組織生產。待續建有圍繞全生產鏈協同共享的產品溯源體系，實現企業間涵蓋產品生產制造與運維服務等環節的信息溯源服務。網絡協同制造建有工業信息安全管理制度和技術防護體系，具備網絡防護、應急響應等信息安全保障能力。續前通過持續改進，網絡化制造資源協同云平臺不斷優化，企業間、部門間創新資源、生產能力和服務能力高度集成，生產制造與服務運維信息高度共享，資源和服務的動態分析與柔性配置水平顯著增強。產品采用模塊化設計，通過差異化的定制參數，組合形成個性化產品。大規模個性化定制建有基于互聯網的個性化定制服務平臺，通過定制參數選擇、三維數字建模、虛擬現實或增強現實等方式，實現與用戶深度交互，快速生成產品定制方案。建有個性化產品數據庫，應用大數據技術對用戶的個性化需求特征進行挖掘和分析。個性化定制平臺與企業研發設計、計劃排產、柔性制造、營銷管理、供應鏈管理、物流配送和售后服務等數字化制造系統實現協同與集成。通過持續改進，實現模塊化設計方法、個性化定制平臺、個性化產品數據庫的不斷優化，形成完善的基于數據驅動的企業研發、設計、生產、營銷、供應鏈管理和服務體系，快速、低成本滿足用戶個性化需求的能力顯著提升。采用遠程運維（運維——負責運行、維護）服務模式的智能裝備/產品應配置開放的數據接口，具備數據采集、通信和遠程控制等功能，利用支持IPV4、IPV6等技術的工業互聯網，采集并上傳設備狀態、作業操作、環境情況等數據，并根據遠程指令靈活調整設備運行參數。遠程運維報務建立智能裝備/產品遠程運維服務平臺，能夠對裝備/產品上傳數據進行有效篩選、梳理、存儲與管理，并通過數據挖掘、分析，向用戶提供日常運行維護、在線檢測、預測性維護、故障預警、診斷與修復、運行優化、遠程升級等服務。智能裝備/產品遠程運維服務平臺應與設備制造商的產品全生命周期管理系統（PLM）、客戶關系管理系統（CRM）、產品研發管理系統實現信息共享。待續智能裝備/產品遠程運維服務平臺應建立相應的專家庫和專家咨詢系統，能夠為智能裝備/產品的遠程診斷提供智能決策支持，并向用戶提出運行維護解決方案。遠程運維服務建立信息安全管理制度，具備信息安全防護能力。通過持續改進，建立高效、安全的智能服務系統，提供的服務能夠與產品形成實時、有效互動，大幅度提升嵌入式系統、移動互聯網、大數據分析、智能決策支持系統的集成應用水平。續前它其實就是在我們電腦出現問題的時候，可以遠程幫助我們維護的工作，其工作核心主要是保障產品上線后的穩定運行，對在此期間出現的各種問題進行快速解決，并