第一篇：關(guān)于上海發(fā)展智能制造的思考與建議

關(guān)于上海發(fā)展智能制造的思考與建議

制造業(yè)是上海經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定的重要支柱。然而近年來，受到全球金融危機(jī)的沖擊，在資源、成本、環(huán)境等因素的制約下，“上海制造”已經(jīng)面臨著嚴(yán)重的發(fā)展困境，迫切需要尋找新的出路。智能制造是當(dāng)前全球新工業(yè)革命的重要趨勢(shì)；是傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、創(chuàng)新突破的重要方向。為了發(fā)揮科技作用，引領(lǐng)上海制造業(yè)在新的時(shí)代邁上更高層級(jí)，上海市科委于2012年9月22日舉辦了“2012年上海智能制造高峰論壇”，組織產(chǎn)業(yè)界、學(xué)術(shù)界高水平專家以及市府各部門、企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)人就上海應(yīng)如何發(fā)展智能制造的主題開展了深入的討論。與會(huì)專家一致認(rèn)為，智能制造代表了人類生產(chǎn)力的巨大革命和產(chǎn)業(yè)模式的深刻變革。跟上國(guó)際潮流，搶灘智能制造是我們不能錯(cuò)過的歷史機(jī)遇，當(dāng)前上海制造業(yè)向“智造”的轉(zhuǎn)型勢(shì)在必行，刻不容緩。

一、智能制造是當(dāng)前新產(chǎn)業(yè)革命的核心趨勢(shì)

近年來，關(guān)于科技革命、產(chǎn)業(yè)革命的提法在國(guó)際國(guó)內(nèi)受到了越來越多的討論。英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志2012年4月封面文章提出“第三次工業(yè)革命”，認(rèn)為以人工智能、機(jī)器人、3D打印和數(shù)字制造技術(shù)等為代表的智能化、信息化趨勢(shì)對(duì)制造業(yè)的影響當(dāng)前可能已到了臨界點(diǎn)，將引起一場(chǎng)制造業(yè)革命。進(jìn)而，隨著生產(chǎn)的本地化、個(gè)性化趨勢(shì)，將可能導(dǎo)致制造業(yè)向發(fā)達(dá)國(guó)家回流，引起全球產(chǎn)業(yè)體系的革命性重組。這一預(yù)見受到了全球產(chǎn)業(yè)界、學(xué)術(shù)界和政策制定者的重視。當(dāng)前正在發(fā)生的新產(chǎn)業(yè)革命是上世紀(jì)90年代開始的信息革命的延續(xù)和發(fā)展。隨著信息技術(shù)越來越深入地融入到全球產(chǎn)業(yè)各個(gè)領(lǐng)域，帶來了生產(chǎn)方式的變革、生產(chǎn)效率的提升和業(yè)態(tài)模式的創(chuàng)新?？梢灶A(yù)見：未來10年信息技術(shù)仍將是產(chǎn)業(yè)革命的主要引領(lǐng)者和驅(qū)動(dòng)力。近年來，隨著新興信息技術(shù)在制造業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用不斷深入拓展，促使制造技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)與前沿由簡(jiǎn)單提升生產(chǎn)的效率和規(guī)模轉(zhuǎn)變?yōu)樘岣咧圃煜到y(tǒng)對(duì)信息處理的能力、效率及規(guī)模，制造系統(tǒng)正在由原先的能量驅(qū)動(dòng)型向信息驅(qū)動(dòng)型轉(zhuǎn)變。智能制造技術(shù)是在現(xiàn)代傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、擬人化智能技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過智能化的感知、人機(jī)交互、決策和執(zhí)行技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程、制造過程和制造裝備智能化，是信息技術(shù)、智能技術(shù)與制造技術(shù)的深度融合與集成。智能制造不僅僅意味著制造業(yè)自身的革命性發(fā)展，也為服務(wù)、管理等領(lǐng)域的創(chuàng)新提供了有力的支撐，開拓了廣闊的空間。

智能制造的核心意義和價(jià)值體現(xiàn)在信息技術(shù)支撐下形成的，融合了創(chuàng)意、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、物流、銷售、服務(wù)的一體化網(wǎng)絡(luò)。由個(gè)別企業(yè)內(nèi)部的產(chǎn)業(yè)鏈出發(fā)，以信息技術(shù)為支撐，可以延伸出覆蓋全球的產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈、服務(wù)鏈、創(chuàng)新鏈網(wǎng)絡(luò)；形成信息化框架下自反饋、自決策、自組織的全球化產(chǎn)業(yè)體系，從而在極大程度上優(yōu)化資源配置，提升生產(chǎn)效率，激發(fā)創(chuàng)新活力。如蘋果、IBM等跨國(guó)企業(yè)，目前已經(jīng)初步將這種智能制造的理念變?yōu)榱爽F(xiàn)實(shí)。美國(guó)波音公司的波音787飛機(jī)從設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造到融資、采購(gòu)、物流每一步幾乎都通過全球網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，其中近90%的生產(chǎn)工作外包到全球40余家合作企業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，智能制造網(wǎng)絡(luò)使波音787飛機(jī)縮短了33%的進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)間，并且節(jié)省了50%的研發(fā)費(fèi)用。

智能制造是面向產(chǎn)品全生命周期，實(shí)現(xiàn)泛在感知條件下的信息化制造。智能制造技術(shù)是在現(xiàn)代傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、擬人化智能技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過智能化的感知、人機(jī)交互、決策和執(zhí)行技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程、制造過程和制造裝備智能化，是信息技術(shù)和智能技術(shù)與裝備制造過程技術(shù)的深度融合與集成。20世紀(jì)80年代以來，隨著自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，全球制造業(yè)向智能化的方向?qū)崿F(xiàn)了巨大跨越。隨著智能制造技術(shù)的創(chuàng)新及應(yīng)用貫穿制造業(yè)全過程，以工業(yè)機(jī)器人、3D打印機(jī)為代表的智能制造裝備應(yīng)用日趨廣泛；產(chǎn)品創(chuàng)新響應(yīng)市場(chǎng)需求的效率大大加快；生產(chǎn)管理的精益化程度顯著提升；分散化、個(gè)性化的生產(chǎn)模式開始興起；全球供應(yīng)鏈整合程度日益提高；企業(yè)智能決策能力有效增強(qiáng)；設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、服務(wù)一體化的新業(yè)態(tài)、新模式加速崛起。以上趨勢(shì)都代表著制造業(yè)發(fā)展的未來主流方向。吳啟迪教授就此指出：通過智能系統(tǒng)，構(gòu)建智慧企業(yè)，實(shí)現(xiàn)人、信息與技術(shù)的高度協(xié)調(diào)，將是未來制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力提升的關(guān)鍵所在。

二、當(dāng)前國(guó)內(nèi)外智能制造發(fā)展態(tài)勢(shì)

當(dāng)前，智能制造已成為全球主要發(fā)達(dá)國(guó)家的競(jìng)爭(zhēng)熱點(diǎn)，各國(guó)都將智能制造業(yè)作為重振制造業(yè)戰(zhàn)略的重要抓手。2011年6月，美國(guó)正式啟動(dòng)包括工業(yè)機(jī)器人在內(nèi)的“先進(jìn)制造伙伴計(jì)劃”，2012年2月又出臺(tái)“先進(jìn)制造業(yè)國(guó)家戰(zhàn)略計(jì)劃”，提出要加大政府投資、建設(shè)“智能”制造技術(shù)平臺(tái)，以加快智能制造的技術(shù)創(chuàng)新。2012年美國(guó)投資10億美元建立全美制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，其中智能制造的框架和方法、數(shù)字化工廠、3D打印等均被列為優(yōu)先發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域。歐盟在《未來制造業(yè)：2020年展望》報(bào)告中明確提出了提高制造業(yè)智能化水平的發(fā)展目標(biāo)，并于2009年9月出臺(tái)了智能制造路線圖，提出以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)及精益制造為目標(biāo)的發(fā)展戰(zhàn)略。德國(guó)通過國(guó)家政府、弗勞恩霍夫研究所和各州合作，投資于數(shù)控機(jī)床、制造和工程自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)研究；日本提出加快發(fā)展協(xié)同式機(jī)器人、無人化工廠，提升制造業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

我國(guó)國(guó)家層面也對(duì)發(fā)展智能制造予以了高度的重視，已編制完成《智能制造裝備產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，并于2011年設(shè)立“智能制造裝備創(chuàng)新發(fā)展專項(xiàng)”，今年3月，我國(guó)又出臺(tái)了《智能制造科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》。2012年8月30日召開的中國(guó)工程院院企合作交流會(huì)議上，工程院院長(zhǎng)周濟(jì)作專題報(bào)告，強(qiáng)調(diào)必須抓住“數(shù)字化智能化”這一新的工業(yè)革命的核心技術(shù)，讓中國(guó)制造業(yè)走上創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展的軌道。2012年2月，國(guó)家工信部批復(fù)廣東順德為全國(guó)首個(gè)智能制造試點(diǎn)區(qū)域。2012年8月，浙江省正式開展以企業(yè)為主體的智能裝備制造產(chǎn)業(yè)重大科技創(chuàng)新專項(xiàng)綜合試點(diǎn)。國(guó)家和兄弟省市的積極布局行動(dòng)，更增強(qiáng)了上海發(fā)展智能制造的緊迫感。

三、上海智能制造發(fā)展的現(xiàn)狀基礎(chǔ)

上海作為國(guó)際化大都市和我國(guó)傳統(tǒng)的制造業(yè)產(chǎn)業(yè)高地，為發(fā)展智能制造提供了得天獨(dú)厚的條件和堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)：

上海具備支撐智能制造發(fā)展的技術(shù)基礎(chǔ)。上海集聚了一批高水平的高校、科研院所，近年來已取得了一大批相關(guān)的基礎(chǔ)研究成果；掌握了一批智能制造所需的關(guān)鍵技術(shù)，如機(jī)器人技術(shù)、感知技術(shù)、復(fù)雜制造系統(tǒng)、智能信息處理技術(shù)等；攻克了一批智能制造核心高端裝備，如光刻機(jī)、自動(dòng)化控制系統(tǒng)、高端加工中心等；實(shí)現(xiàn)了一批先進(jìn)制造成套設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化，如核電、火電裝備、物流設(shè)備、軌交裝備、海洋工程裝備等；建設(shè)了一批有關(guān)的高水平研發(fā)平臺(tái)、基地；培養(yǎng)、引進(jìn)了一大批長(zhǎng)期從事相關(guān)技術(shù)研究開發(fā)工作的高技術(shù)人才。

上海具備智能制造發(fā)展的企業(yè)基礎(chǔ)。通過市科委“九五”到“十一五”制造業(yè)信息化示范工程的推進(jìn)，在數(shù)字化制造技術(shù)在戰(zhàn)略產(chǎn)品研制中的應(yīng)用、國(guó)家級(jí)應(yīng)用示范企業(yè)的數(shù)量、相關(guān)技術(shù)服務(wù)能力建設(shè)等方面，上海一直走在全國(guó)前列，這為進(jìn)一步加快智能制造技術(shù)發(fā)展和深化應(yīng)用奠定了良好的企業(yè)基礎(chǔ)。上海在航空航天、成套裝備、船舶、汽車、鋼鐵、石化等優(yōu)勢(shì)制造領(lǐng)域，培育形成了6家數(shù)字化綜合集成示范企業(yè)，帶動(dòng)了560余家企業(yè)信息化深化應(yīng)用；示范企業(yè)新產(chǎn)品貢獻(xiàn)率平均提高22%，設(shè)計(jì)效率平均提高27%。面向生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)的培育，率先開展制造業(yè)數(shù)字化促進(jìn)服務(wù)轉(zhuǎn)型的示范，推進(jìn)制造與服務(wù)的融合。依托“科技小巨人”計(jì)劃，在一批具有行業(yè)示范作用和較好成長(zhǎng)性的創(chuàng)新型中小企業(yè)中開展數(shù)字化建設(shè)，產(chǎn)生了良好的示范帶動(dòng)效應(yīng)和技術(shù)輻射效應(yīng)。

上海具備有利于智能制造發(fā)展的產(chǎn)業(yè)環(huán)境。上海制造業(yè)經(jīng)過多年發(fā)展已形成了較為完善的產(chǎn)業(yè)體系，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)多樣化，商業(yè)環(huán)境成熟，配套設(shè)施齊全。在汽車、飛機(jī)、船舶、電子、電機(jī)、計(jì)算機(jī)、裝備制造、儀器儀表、先進(jìn)材料等領(lǐng)域，上海都有較為成熟的產(chǎn)業(yè)支撐，為智能制造提升傳統(tǒng)制造業(yè)提供了良好的發(fā)展基礎(chǔ)和廣闊的發(fā)展空間。上海作為國(guó)際化大都市，吸引了眾多世界知名企業(yè)及研發(fā)中心落戶，如FANUC、ABB、川崎、安川四大國(guó)際機(jī)器人巨頭企業(yè)在華總部均設(shè)立于上海，這為上海制造業(yè)消化吸收國(guó)際先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)、通過國(guó)際合作提升自身水平創(chuàng)造了有利條件。

四、上海發(fā)展智能制造當(dāng)前面臨的問題

目前，智能制造技術(shù)對(duì)上海制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的支撐能力，還有較大差距；上海智能制造的進(jìn)一步提升發(fā)展還面臨著一些嚴(yán)重的瓶頸問題，主要體現(xiàn)在：

一是智能制造發(fā)展戰(zhàn)略有待明確。目前國(guó)家已發(fā)布了《智能制造裝備產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》、《“十二五”制造業(yè)信息化科技工程規(guī)劃》和《智能制造科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》，上海市也被列入國(guó)家“十二五”制造業(yè)信息化科技工程首批五個(gè)重點(diǎn)省市。但上海目前智能制造的總體發(fā)展戰(zhàn)略仍有待明確，技術(shù)路線圖還不清晰，全市層面對(duì)智能制造發(fā)展的協(xié)調(diào)和管理尚待完善。

二是產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系有待完善提升。目前，上海企業(yè)的智能制造發(fā)展仍處于較為分散和較低水平的局面，企業(yè)技術(shù)對(duì)外依存度高，自身創(chuàng)新能力、消化吸收能力相對(duì)不足，關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)薄弱，許多重要裝備、核心技術(shù)和關(guān)鍵零部件主要依賴進(jìn)口。智能制造產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系不夠完整，先進(jìn)材料、3D打印等前沿領(lǐng)域發(fā)展滯后；自主技術(shù)的智能制造高端裝備尚未實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化；應(yīng)用于各類復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)和企業(yè)管理的智能化高端軟件產(chǎn)品缺失；在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、資源計(jì)劃軟件、電子商務(wù)等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域與發(fā)達(dá)國(guó)家差距依然較大。

三是重硬件輕軟件的現(xiàn)象突出。楊海成院士指出：智能制造新型工業(yè)裝備包含硬裝備和軟裝備兩個(gè)方面，其中軟裝備包括工業(yè)軟件、信息、流程、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、知識(shí)經(jīng)驗(yàn)等無形要素，是智能制造的“大腦”。當(dāng)前上海多數(shù)制造企業(yè)對(duì)于設(shè)備、生產(chǎn)線等“硬裝備”投入較大，而對(duì)于 “軟裝備”缺乏充分重視，在應(yīng)用中存在較嚴(yán)重的“重生產(chǎn)、重結(jié)果”現(xiàn)象，過分依賴人的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)制造過程中的知識(shí)發(fā)現(xiàn)、積累和傳承重視不足，影響到企業(yè)的長(zhǎng)效發(fā)展和行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

四是產(chǎn)業(yè)技術(shù)服務(wù)能力尚待強(qiáng)化。政府主導(dǎo)的制造業(yè)信息化技術(shù)服務(wù)與支撐體系，在技術(shù)應(yīng)用初期，對(duì)加快數(shù)字化、信息化技術(shù)在上海企業(yè)的應(yīng)用和普及發(fā)揮了積極的推進(jìn)作用。然而隨著企業(yè)數(shù)字化制造理念的普及和技術(shù)應(yīng)用水平的提高，這種單一的推進(jìn)模式顯現(xiàn)出了一定的局限性，部分共性技術(shù)服務(wù)平臺(tái)支撐能力不足，利用率偏低等問題也逐漸顯示出來。林忠欽院士指出：上海制造產(chǎn)業(yè)現(xiàn)有的產(chǎn)學(xué)研合作模式往往只關(guān)注當(dāng)前問題，采取一事一議的項(xiàng)目合作方式，而長(zhǎng)效性合作機(jī)制欠缺。當(dāng)前，上海還缺少有能力面向產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，提供智能制造共性技術(shù)服務(wù)的專業(yè)組織和機(jī)構(gòu)。

五、促進(jìn)上海智能制造發(fā)展的建議

當(dāng)前上海在智能制造方面已經(jīng)具備了良好的產(chǎn)業(yè)環(huán)境，骨干企業(yè)具備了較為良好的技術(shù)基礎(chǔ)和條件，智能制造技術(shù)服務(wù)與支撐體系有了良好的前期布局和基礎(chǔ)。為貫徹落實(shí)“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)型發(fā)展”戰(zhàn)略，加快推進(jìn)上海智能制造發(fā)展進(jìn)程，促進(jìn)上海制造業(yè)邁進(jìn)國(guó)際先進(jìn)水平行列，提出以下發(fā)展建議：

一是把握當(dāng)前有利時(shí)機(jī)，制定上海智能制造發(fā)展戰(zhàn)略。吳啟迪教授建議：上海當(dāng)前應(yīng)主動(dòng)對(duì)接國(guó)家戰(zhàn)略規(guī)劃，抓緊研究、編制上海智能制造發(fā)展規(guī)劃、行動(dòng)計(jì)劃和路線圖。應(yīng)將智能制造技術(shù)的發(fā)展作為上海科技創(chuàng)新重大專項(xiàng)來部署推進(jìn)，從全市層面對(duì)上海智能制造發(fā)展路徑進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，加大對(duì)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的支持力度。

二是搭建智能制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，幫助企業(yè)提升競(jìng)爭(zhēng)力。與會(huì)專家普遍認(rèn)為，應(yīng)統(tǒng)籌發(fā)揮本市現(xiàn)有重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、工程技術(shù)中心等核心技術(shù)創(chuàng)新資源作用，圍繞上海智能制造重點(diǎn)領(lǐng)域，以骨干企業(yè)為依托，組建智能制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟主要發(fā)揮以下三方面的作用：一是推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，承擔(dān)共性技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)任務(wù)；二是服務(wù)企業(yè)應(yīng)用，提供技術(shù)支持、咨詢服務(wù)，人才培育交流等；三是促進(jìn)行業(yè)發(fā)展，為產(chǎn)業(yè)謀劃方向，為行業(yè)制訂標(biāo)準(zhǔn)。

三是整機(jī)牽引，重點(diǎn)突破，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)。據(jù)預(yù)測(cè)，2015年我國(guó)智能制造裝備產(chǎn)業(yè)銷售額將達(dá)到10000億元。其中整機(jī)制造環(huán)節(jié)處在技術(shù)和價(jià)值的高端，對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈具有強(qiáng)大的牽引作用。建議以工業(yè)機(jī)器人和高端智能裝備為重點(diǎn)，集中力量重點(diǎn)突破核心制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自主成套設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化，把智能制造裝備產(chǎn)業(yè)打造成為上海的支柱產(chǎn)業(yè)，并帶動(dòng)相關(guān)零部件、感知器件、信息系統(tǒng)、設(shè)計(jì)和控制軟件等配套產(chǎn)業(yè)的全面發(fā)展。

四是促進(jìn)制造服務(wù)業(yè)和智能制造專業(yè)應(yīng)用軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。大力發(fā)展具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的智能制造技術(shù)、軟件產(chǎn)品、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等，加大對(duì)本地智能制造軟件企業(yè)的扶持力度，促進(jìn)有能力的企業(yè)向提供智能制造整體解決方案的信息集成服務(wù)商轉(zhuǎn)型，幫助制造業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能制造與信息、知識(shí)以及業(yè)務(wù)流程等要素的全面融合。鼓勵(lì)制造業(yè)企業(yè)以智能制造技術(shù)為依托，進(jìn)行跨領(lǐng)域的業(yè)務(wù)拓展和業(yè)態(tài)創(chuàng)新，積極扶持和培育集產(chǎn)品、技術(shù)、管理和服務(wù)于一身的新興商業(yè)模式。

五是進(jìn)一步推進(jìn)實(shí)施智能制造領(lǐng)軍與高端人才戰(zhàn)略。鼓勵(lì)重要企業(yè)實(shí)施智能制造領(lǐng)軍和高端人才培養(yǎng)戰(zhàn)略，率先創(chuàng)建一批具有國(guó)際視野和技術(shù)創(chuàng)新能力的智能制造技術(shù)團(tuán)隊(duì)；在政府各類人才計(jì)劃中，加大向具有智能化、數(shù)字化技術(shù)和制造業(yè)背景的復(fù)合型人才傾斜；加強(qiáng)智能制造技術(shù)的高端培訓(xùn)組織；引導(dǎo)和支持建立企業(yè)與高校院所聯(lián)合培養(yǎng)人才的模式，逐步建立復(fù)合型人才培養(yǎng)、提升的長(zhǎng)效機(jī)制。

第二篇：智能制造現(xiàn)狀與前景

智能制造的發(fā)展與前景展望

(南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院，南京市，210016)摘要:簡(jiǎn)述了智能制造形成的原因及智能制造的概念；分析了智能制造國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀；指出了智能制造的發(fā)展趨勢(shì)及其面臨的問題。

關(guān)鍵詞：智能制造 人工智能 機(jī)械制造 工業(yè)4.0

The development and research of intelligent manufacturing

JiaYu Wang(College of Mechanical Engineering, Nanjing University of Aeronautics＆

Astronautics, Nanjing, 210016, China;)Abstract：This paper depicts the cause of formation and conception of IM.And presents status in the development on IM.Finally indication is given of the trend of development and question confronting IM.Key words:IM;AI;mechanical manufacture;Industrie 4.0

0 前言

智能制造裝備是先進(jìn)制造技術(shù)、信息技術(shù)以及人工智能技術(shù)在制造裝備上的集成和深度融合，是實(shí)現(xiàn)高效、高品質(zhì)、節(jié)能環(huán)保和安全可靠生產(chǎn)的下一代制造裝備。在綜述了智能制造裝備國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)論述了目前智能制造存在的問題，并得出結(jié)論，認(rèn)為德國(guó)的”工業(yè)4.0”和美國(guó)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)裝備將是智能制造裝備未來的發(fā)展方向。

1研究背景

制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)部門，是決定國(guó)家發(fā)展水平的最基本因素之一。從機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的歷程來看，經(jīng)歷了由手工制作、泰勒化制造、高度自動(dòng)化、柔性自動(dòng)化和集成化制造、并行規(guī)劃設(shè)計(jì)制造等階段。就制造自動(dòng)化而言，大體上每十年上一個(gè)臺(tái)階: 50-60年代是單機(jī)數(shù)控，70年代以后則是CNC機(jī)床及由它們組成的自動(dòng)化島，80年代出現(xiàn)了世界性的柔性自動(dòng)化熱潮。與此同時(shí)，出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)集成制造，但與實(shí)用化相距甚遠(yuǎn)。隨著計(jì)算機(jī)的問世與發(fā)展，機(jī)械制造大體沿兩條路線發(fā)展:一是傳統(tǒng)制造技術(shù)的發(fā)展，二是借助計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化科學(xué)的制造技術(shù)與系統(tǒng)的發(fā)展。80年代以來，傳統(tǒng)制造技術(shù)得到了不同程度的發(fā)展，但存在著很多問題。近來年，人們對(duì)制造過程的自動(dòng)化程度賦予了極大的研究熱情，這是因?yàn)閺?870年到1980年間，制造過程的效率提高了20倍，而生產(chǎn)管理效率只提高了1.8-2倍，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率只提高了1.2倍，這表明體力勞動(dòng)通過采用自動(dòng)化技術(shù)得到了極大的解放，而腦力勞動(dòng)的自動(dòng)化程度（其實(shí)質(zhì)是決策自動(dòng)化程度）則很低，制造過程中人的因素尚未得到充分的認(rèn)識(shí)，人尚未真正地從復(fù)雜的生產(chǎn)過程中解放出來，各種問題求解的最終決策在很大程度上仍依賴于人的智慧。因而，人類群體所面臨的眾多問題（包括社會(huì)問題、生理問題等）在制造過程中都有所反映。面對(duì)批量小、品種多、質(zhì)量高、更新快的產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)要求以及各種社會(huì)因素的綜合影響，制造過程的自動(dòng)化程度的提高面臨眾多問題，譬如:（1）專家人才的短缺和轉(zhuǎn)移致使一些專門技能不能及時(shí)或長(zhǎng)久地得到提供；（2）現(xiàn)代制造過程中信息量大而繁雜，傳統(tǒng)的信息處理方式已不能滿足要求，大量的信息資源需要開發(fā)與共享；（3）制造環(huán)境柔性要求更大，決策過程更加復(fù)雜，決策時(shí)間要求更短；（4）制造過程的自動(dòng)化程度受制于制造系統(tǒng)的自組織能力，即智能水平；（5）現(xiàn)代生產(chǎn)要求專家們?cè)诟蠓秶鷥?nèi)進(jìn)行更及時(shí)的合作，小到一個(gè)企業(yè)內(nèi)部的各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，大至一個(gè)國(guó)家甚至世界范圍內(nèi)的工業(yè)界中的眾多企業(yè)之間。各種跡象表明，“我們正處在制造歷史上的一個(gè)危險(xiǎn)時(shí)期”。幸運(yùn)的是，計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)科學(xué)以及其它高技術(shù)的發(fā)展，通過集成制造技術(shù)、人工智能等而發(fā)展起來的一種新型制造工程—智能制造技術(shù)（intelligent manufacturing technology,IMT）與智能制造系統(tǒng)（intelligent manufacturing system,IMS）使我們有可能走出這個(gè)危機(jī)。這是因?yàn)?，制造過程所面臨的眾多問題的核心是“制造智能”和制造技術(shù)的“智能化”。IMT是指在制造工業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)以一種高度柔性與高度集成的方式，通過計(jì)算機(jī)模擬人類專家的智能活動(dòng)，進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策，旨在取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動(dòng)；并對(duì)人類專家的制造智能進(jìn)行收集、存貯、完善、共享、繼承與發(fā)展。未來工業(yè)生產(chǎn)的基本特征應(yīng)該是知識(shí)密集型，制造自動(dòng)化的根本是決策自動(dòng)化。

2發(fā)展現(xiàn)狀

2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀：

目前，IMT&IMS的研究正迅速受到眾多國(guó)家的政府、工業(yè)界和科學(xué)家們的廣泛重視：

2.1.1美國(guó)

美國(guó)是國(guó)際智能制造思想的發(fā)源地之一，美國(guó)政府高度重視智能制造的發(fā)展，并且已經(jīng)把它作為21世紀(jì)占領(lǐng)世界制造技術(shù)領(lǐng)先地位的基石。從上世紀(jì)90年代開始，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金（NSF）就著重資助有關(guān)智能制造的諸項(xiàng)研究，項(xiàng)目覆蓋了智能制造的絕大部分，包括制造過程中的智能決策、基于多施主（multi-agent）的智能協(xié)作求解、智能并行設(shè)計(jì)、物流［］傳輸?shù)闹悄茏詣?dòng)化等1。2005年，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（NIST）提出了“聰明加工系統(tǒng)（smart machining system,SMS）”研究計(jì)劃。聰明加工系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)是智能化，該系統(tǒng)的主要目標(biāo)和研究?jī)?nèi)容包括：（1）系統(tǒng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化。即將相關(guān)工藝過程和設(shè)備知識(shí)加以集成后進(jìn)行建模，進(jìn)行系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能優(yōu)化；（2）設(shè)備特征化。即開發(fā)特征化的測(cè)量方法、模型和標(biāo)準(zhǔn)，并在運(yùn)行狀態(tài)下對(duì)機(jī)床性能進(jìn)行測(cè)量和通信；（3）下一代數(shù)控系統(tǒng)。即與STEP-NC兼容的接口和數(shù)據(jù)格式，使基于模型的機(jī)器控制能夠無縫運(yùn)行；（4）狀態(tài)監(jiān)控和可靠性。即開發(fā)測(cè)量、傳感和分析方法；（5）在加工過程中直接測(cè)量刀具磨損和工件精度的方法。

2011年，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬宣布實(shí)施包括工業(yè)機(jī)器人在內(nèi)的”Advanced Manufacturing Partnership Plan”（先進(jìn)制造聯(lián)盟計(jì)劃），立即得到同日發(fā)布的“實(shí)現(xiàn) 21世紀(jì)智能制造”新報(bào)告的積極響應(yīng)。在這份由美國(guó)智能制造領(lǐng)導(dǎo)聯(lián)盟（smart manufacturing leadership coalition,SMLC）公布的報(bào)告中，不但描繪了該領(lǐng)域未來的發(fā)展藍(lán)圖，而且確定了十大優(yōu)先行動(dòng)目標(biāo)，意圖通過采用21世紀(jì)的數(shù)字信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)，加快對(duì)20世紀(jì)的工廠進(jìn)行

［］現(xiàn)代化改造過程，以改變以往的制造方式，借此獲得經(jīng)濟(jì)、效率和競(jìng)爭(zhēng)力方面的多重效益2。

2.1.2 日本

日本于1990年首先提出為期10年的智能制造系統(tǒng)（IMS）的國(guó)際合作計(jì)劃，并與美國(guó)、加拿大、澳大利亞、瑞士和歐洲自由貿(mào)易協(xié)定國(guó)在1991年開展了聯(lián)合研究，其目的是為了克服柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）的局限性，把日本工廠和車間的專業(yè)技術(shù)與歐盟的精密工程技術(shù)、美國(guó)的系統(tǒng)技術(shù)充分地結(jié)合起來，開發(fā)出能使人和智能設(shè)備都不受生產(chǎn)操作和國(guó)界限制，且能彼此合作的高技術(shù)生產(chǎn)系統(tǒng)。2.1.3 歐盟

歐盟于2010年啟動(dòng)了第七框架計(jì)劃（FP7）的制造云項(xiàng)目3，特別是制造業(yè)強(qiáng)國(guó)的德

［］國(guó)，繼實(shí)施智能工廠（Smart factory）之后4，又啟動(dòng)了一個(gè)投入達(dá)2億歐元的工業(yè)4.0（Industry ［］4.0）項(xiàng)目5。德國(guó)政府2010年制定的《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》計(jì)劃行動(dòng)中，意圖以未來項(xiàng)目“工業(yè)4.0”奠定德國(guó)在關(guān)鍵工業(yè)技術(shù)上的國(guó)際領(lǐng)先地位，并在2013年4月舉行的漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上正式將此計(jì)劃推出?！肮I(yè)4.0”概念最初是在德國(guó)工程院、弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)、西門子

［］公司等德國(guó)學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的建議和推動(dòng)下形成，目前其已上升為國(guó)家級(jí)戰(zhàn)略6。

［］2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)在智能制造技術(shù)與系統(tǒng)方面的絕大多數(shù)研究工作，目前還處在探討人工智能在制造領(lǐng)域中應(yīng)用的階段。幾年來，開發(fā)出了眾多類型、水平各異的面向制造過程中特定環(huán)節(jié)、特定間題的“智能化孤島”，諸如專家系統(tǒng)、基于知識(shí)的系統(tǒng)和智能輔助系統(tǒng)等，而對(duì)制造環(huán)境的全面“智能化”研究工作還處于剛剛起步階段。我國(guó)自 2009 年 5 月《裝備制造業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》出臺(tái)以來，國(guó)家對(duì)智能制造裝備產(chǎn)業(yè)的政策支持力度不斷加大，2012年國(guó)家有關(guān)部委更集中出臺(tái)了一系列規(guī)劃和專項(xiàng)政策，使得我國(guó)智能制造裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展輪廓得到進(jìn)一步地明晰。工業(yè)與信息化部發(fā)布了《高端裝備制造業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，同時(shí)發(fā)布了《智能制造裝備產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》子規(guī)劃，明確提出到2020年將我國(guó)智能制造裝備產(chǎn)業(yè)培育成為具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。科學(xué)技術(shù)部也發(fā)布了《智能制造科技發(fā)展”十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》；國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)、財(cái)政部、工業(yè)與信息化部三部委組織實(shí)施了智能制造裝備發(fā)展專項(xiàng)；工業(yè)與信息化部制定和發(fā)布了《智能制造裝備產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展路線圖》，該路線圖明確把智能制造裝備作為高端裝備制造業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)領(lǐng)域，以實(shí)現(xiàn)制造過程智能化為目標(biāo)，以突破九大關(guān)鍵智能基礎(chǔ)共性技術(shù)為支撐，其思路是：以推進(jìn)八項(xiàng)智能測(cè)控裝置與部件的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化為核心，以提升八類重大智能制造裝備集成創(chuàng)新能力為重點(diǎn)，促進(jìn)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)六大重點(diǎn)領(lǐng)域的示范應(yīng)用推廣。問題與展望

3.1 存在問題

總的說來，目前IMS的研究仍處在人工智能在制造領(lǐng)域中應(yīng)用的階段，研究課題涉及到市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造過程控制、材料處理、信息管理、設(shè)備維護(hù)等眾多方面，取得了豐碩的成果，開發(fā)了種類繁多的面向特定領(lǐng)域的專家系統(tǒng)、基于知識(shí)的系統(tǒng)和智能輔助系統(tǒng)，甚至智能加工工作站（IMW），形成了一系列”智能化孤島”（islands of intelligence）。這中間包括CIMS研究中所取得的有關(guān)進(jìn)展。然而，隨著研究與應(yīng)用工作的深入，人們逐漸地認(rèn)識(shí)到自動(dòng)化程度的進(jìn)一步提高依賴制造系統(tǒng)的自組織能力，研究工作還面臨著一系列理論、技術(shù)和社會(huì)問題，、問題的核心是“智能化”。一般說來，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)作為一個(gè)有機(jī)的整體要受技術(shù)（包括生產(chǎn)系統(tǒng)）、人（包括間接影響生產(chǎn)過程的社會(huì)群體）和經(jīng)濟(jì)（包括市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)）三方面因素的制約。從技術(shù)的角度來看，對(duì)于一個(gè)企業(yè)來說，市場(chǎng)預(yù)測(cè)、生產(chǎn)決策、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、原料訂購(gòu)與處理、制造加工、生產(chǎn)管理、原料產(chǎn)品的儲(chǔ)運(yùn)、產(chǎn)品銷售、研究與發(fā)展等環(huán)節(jié)彼此相互影響，構(gòu)成產(chǎn)品生產(chǎn)的全過程。該過程的自動(dòng)化程度取決于各環(huán)節(jié)的集成自動(dòng)化（integrated automation）水平，而生產(chǎn)系統(tǒng)的自組織能力取決于各環(huán)節(jié)的集成智能（integrated intelligence）水平。目前，尚缺乏這種“集成”制造智能的技術(shù)，這也是目前“并行工程”的研究重點(diǎn)。

3.2發(fā)展趨勢(shì) 當(dāng)前，智能制造的發(fā)展趨勢(shì)以德國(guó)的”工業(yè)4.0”和美國(guó)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)裝備最為清晰。

3.2.1 德國(guó)“工業(yè)4.0”

德國(guó)“工業(yè) 4.0”通過充分利用信息物理系統(tǒng)（CPS），實(shí)現(xiàn)由集中式控制向分散式增強(qiáng)型控制的基本模式轉(zhuǎn)變，目標(biāo)是建立高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式，推動(dòng)現(xiàn)有制造業(yè)向智能化方向轉(zhuǎn)型。CPS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（Computation、Communication、Control）技術(shù)的有機(jī)融合與深度協(xié)作，實(shí)現(xiàn)制造裝備系統(tǒng)的實(shí)時(shí)感知、動(dòng)態(tài)控制和信息服務(wù)。CPS實(shí)現(xiàn)計(jì)算、通信與物理系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)，可使系統(tǒng)更加可靠、高效、實(shí)時(shí)協(xié)同。德國(guó)電氣電子和信息技術(shù)協(xié)會(huì)于2013年發(fā)布了德國(guó)首個(gè)“工業(yè)4.0”標(biāo)準(zhǔn)化路線圖，以加強(qiáng)德國(guó)作為技術(shù)經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，確保德國(guó)制造［］的未來7-8?！肮I(yè)4.0”項(xiàng)目主要分為兩大主題：（1）智能工廠。重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過。程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)（工業(yè)4.0智能工廠如圖1所示）；

（2）智能生產(chǎn)。主要涉及整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動(dòng)以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用等。

圖1 工業(yè)4.0智能工廠

3.2.2 美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)裝備

2013年，美國(guó)通用電氣公司（GE）發(fā)表了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)-打破智慧與機(jī)器的邊界》報(bào)告［9］。該報(bào)告提出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（Industrial Internet）的概念。工業(yè)化創(chuàng)造了無數(shù)的機(jī)器、設(shè)施和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)則是指讓這些機(jī)器和先進(jìn)的傳感器、控制和軟件應(yīng)用相連接，以提高制造業(yè)的生產(chǎn)效率、減少資源消耗。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)裝備將整合兩大革命性轉(zhuǎn)變的優(yōu)勢(shì)：（1）工業(yè)革命。伴隨著工業(yè)革命，出現(xiàn)了無數(shù)臺(tái)機(jī)器、設(shè)備、機(jī)組和工作站；（2）強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)革命；

（3）在網(wǎng)絡(luò)化的影響下，計(jì)算、信息與通訊系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生并不斷發(fā)展。小結(jié)

智能制造裝備集制造、信息和人工智能技術(shù)于一身，是未來高端裝備制造業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展方向。各國(guó)政府高度重視智能制造裝備的研發(fā)和應(yīng)用，美、日、歐已有一系列的研究成果和部分產(chǎn)品面世，德國(guó)的“工業(yè)4.0”項(xiàng)目也積極地推動(dòng)了制造業(yè)向智能化的轉(zhuǎn)型。我國(guó)政府也充分認(rèn)識(shí)到智能制造裝備的重要戰(zhàn)略地位，已出臺(tái)政策推動(dòng)智能制造裝備的產(chǎn)業(yè)化水平提升?？梢灶A(yù)見，未來智能制造裝備在引領(lǐng)制造業(yè)低碳、節(jié)能、高效發(fā)展上的作用將進(jìn)一步得到顯現(xiàn)；同時(shí)，行業(yè)也將在工業(yè)機(jī)器人、智能機(jī)床和基礎(chǔ)制造裝備、智能儀器儀表、三維打印裝備、新型傳感器、自動(dòng)化成套生產(chǎn)線等重點(diǎn)領(lǐng)域形成快速發(fā)展與突破。參考文獻(xiàn)

［1］ GUO Qing-lin,ZHANG Ming.An agent-oriented approach to resolve scheduling optimization in intelligent manufacturing［J］.Robotics and Computer-Integrated Manufacturing,2010（26）：39-45.［2］ 羅克韋爾自動(dòng)化.奧巴馬總統(tǒng)的先進(jìn)制造聯(lián)盟計(jì)劃得到今日最新發(fā)布報(bào)告的支持［EB/OL］.［2011-07-24］.［3］ Manu Cloud［EB/OL］.［2014-03-01］.http：//www.Manu-cloud-project.eu/.［4］ JAMES T.Smart factories［J］.Engineering and Technology，2012，7（6）：64-67.［5］ 宋慧欣.“工業(yè)4.0”制造業(yè)未來之路［J］.自動(dòng)化博覽，2013（10）：26-27.［6］ 何 瑾.智能制造裝備業(yè)萬億市場(chǎng)藍(lán)圖初現(xiàn)［J］.科技智囊，2013（8）：38-40.［7］ 杜品圣.智能工廠-德國(guó)推進(jìn)工業(yè)4.0戰(zhàn)略的第一步（上）［J］.自動(dòng)化博覽，2014（1）：22-25.［8］ 杜品圣.智能工廠-德國(guó)推進(jìn)工業(yè)4.0戰(zhàn)略的第一步（下）［J］.自動(dòng)化博覽，2014（1）：50-55.［9］EVANS P C，ANNUNZIATA M.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)-打破智慧與機(jī)器的邊界［R］.2013.

第三篇：智能制造匯報(bào)

智能工廠——以三一重工18號(hào)工廠為例

摘要：在理論上解釋了智能工廠的概念，再以三一重工18號(hào)工廠作為研究對(duì)象，對(duì)其運(yùn)作方式、運(yùn)作特點(diǎn)進(jìn)行了較為詳細(xì)地分析與討論，從而得出工廠的智能化基因。并且進(jìn)一步得出了智能工廠的框架，為系統(tǒng)化建設(shè)智能工廠打下了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智能制造；數(shù)字化工廠 中圖分類號(hào)：TH161

INTELLIGENT FACTORY A CASE OF SANY HEAVY INDUSTRY NO.18TH FACTORY

Abstract：This paper explains the concept of intelligent factory in theory, then takes 31 heavy industry No.18th Factory as the research object, analyzes and discusses its operation mode and operation characteristics in detail, thus obtains the intellectualized gene of the factory.And further draws the intelligent factory frame, lays the foundation for the systematized construction intelligent Factory.Key words：Networking of things;Intelligent manufacturing;Digital chemical plant 0 前言

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和移動(dòng)應(yīng)用等新一輪信息技術(shù)的發(fā)展，全球化工業(yè)革命開始提上日程，工業(yè)轉(zhuǎn)型開始進(jìn)入實(shí)質(zhì)階段。在中國(guó)，智能制造、中國(guó)制造2025等戰(zhàn)略的相繼出臺(tái)，表明國(guó)家開始積極行動(dòng)起來，把握新一輪工發(fā)展機(jī)遇實(shí)現(xiàn)工業(yè)化轉(zhuǎn)型。智能工廠作為工業(yè)智能化發(fā)展的重要實(shí)踐模式，已經(jīng)引發(fā)行業(yè)的廣泛關(guān)注。到底什么是智能工廠？智能工廠的核心架構(gòu)是怎樣的？能為企業(yè)的轉(zhuǎn)型提供哪些支撐？這都是企業(yè)比較關(guān)心的話題。

本文以三一重工18號(hào)工廠為例,分析智能工廠的主要特點(diǎn)還有其智能化的框架。數(shù)字化工廠、智能工廠和智能制造

1.1 數(shù)字化工廠

對(duì)于數(shù)字化工廠，德國(guó)工程師協(xié)會(huì)的定義是：數(shù)字化工廠（DF）是由數(shù)字化模型、方法和工具構(gòu)成的綜合網(wǎng)絡(luò)，包含仿真和3D/虛擬現(xiàn)實(shí)可視化，通過連續(xù)的沒有中斷的數(shù)據(jù)管理集成在一起。數(shù)字化工廠集成了產(chǎn)品、過程和工廠模型數(shù)據(jù)庫(kù)，通過先進(jìn)的可視化、仿真和文檔管理，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)過程所涉及的質(zhì)量和動(dòng)態(tài)性能：

圖1 在國(guó)內(nèi)，對(duì)于數(shù)字化工廠接受度最高的定義是：數(shù)字化工廠是在計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境中，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行仿真、評(píng)估和優(yōu)化，并進(jìn)一步擴(kuò)展到整個(gè)產(chǎn)品生命周期的新型生產(chǎn)組織方式。是現(xiàn)代數(shù)字制造

技術(shù)與計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，主要作為溝通產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品制造之間的橋梁。從定義中可以得出一個(gè)結(jié)論，數(shù)字化工廠的本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)信息的集成。1.2

智能工廠

智能工廠是在數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)上，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)加強(qiáng)信息管理服務(wù)，提高生產(chǎn)過程可控性、減少生產(chǎn)線人工干預(yù)，以及合理計(jì)劃排程。同時(shí)，集初步智能手段和智能系統(tǒng)等新興技術(shù)于一體，構(gòu)建高效、節(jié)能、綠色、環(huán)保、舒適的人性化工廠。

圖2

智能工廠已經(jīng)具有了自主能力，可采集、分析、判斷、規(guī)劃；通過整體可視技術(shù)進(jìn)行推理預(yù)測(cè)，利用仿真及多媒體技術(shù)，將實(shí)境擴(kuò)增展示設(shè)計(jì)與制造過程。系統(tǒng)中各組成部分可自行組成最佳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具備協(xié)調(diào)、重組及擴(kuò)充特性。已系統(tǒng)具備了自我學(xué)習(xí)、自行維護(hù)能力。因此，智能工廠實(shí)現(xiàn)了人與機(jī)器的相互協(xié)調(diào)合作，其本質(zhì)是人機(jī)交互。1.3

智能制造

智能工廠是在數(shù)字化工廠基礎(chǔ)上的升級(jí)版，但是與智能制造還有很大差距。智能制造系統(tǒng)在制造過程中能進(jìn)行智能活動(dòng)，諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等。通過人與智能機(jī)器的合作，去擴(kuò)大、延伸和部分地取代技術(shù)專家在制造過程中的腦力勞動(dòng)。它把制造自動(dòng)化擴(kuò)展到柔性化、智能化和高度集成化。

智能制造系統(tǒng)不只是“人工智能系統(tǒng)，而是人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，是混合智能。系統(tǒng)可獨(dú)立承擔(dān)分析、判斷、決策等任務(wù)，突出人在制造系統(tǒng)中的核心地位，同時(shí)在智能機(jī)器配合下，更好發(fā)揮人的潛能。機(jī)器智能和人的智能真正地集成在一起，互相配合，相得益彰。本質(zhì)是人機(jī)一體化。

國(guó)內(nèi)很多企業(yè)都在炒作智能制造，但是絕大多數(shù)企業(yè)還處在部分使用應(yīng)用軟件的階段，少數(shù)企業(yè)也只是實(shí)現(xiàn)了信息集成，也就是可以達(dá)到數(shù)字化工廠的水平；極少數(shù)企業(yè)，能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)的有效交互，也就是達(dá)到智能工廠的水平[1]。

圖3 2 從大廠房到智能工廠

在全球科技革命的大背景下，工程機(jī)械行業(yè)作為多品種、中批量、按訂單生產(chǎn)的離散型技能密集型產(chǎn)業(yè)，要想向高端制造發(fā)展，必須依靠信息化建立先進(jìn)的制造和管理系統(tǒng)[2]。

三一重工作為重工領(lǐng)域的標(biāo)桿，其18號(hào)廠房成為應(yīng)用基礎(chǔ)的示范。這間總面積約十萬平方米的車間，成為了行業(yè)內(nèi)亞洲最大最先進(jìn)的智能化制造車間。在這里，廠房更像是一個(gè)大型計(jì)算系統(tǒng)加上傳統(tǒng)的操作工具、大型生產(chǎn)設(shè)備的智慧體。2.1 18號(hào)廠房的“智慧”運(yùn)轉(zhuǎn)

18號(hào)廠房是三一重工總裝車間，有混凝土機(jī)械、路面機(jī)械、港口機(jī)械等多條裝配線，是工程機(jī)械領(lǐng)域內(nèi)頗負(fù)盛名的智能工廠。

在18號(hào)廠房，廠區(qū)旁邊有兩塊電視屏幕，它們是一線工人的“老師”——不熟悉裝配作業(yè)的工人，通過電子屏幕里的數(shù)字仿真和三維作業(yè)指導(dǎo)，可以學(xué)習(xí)和了解整個(gè)裝配工藝[3]。三一重工的三維作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)模式，成為了著名3D技術(shù)開發(fā)公司達(dá)索的全球最佳案例。

廠房更像是一個(gè)大型計(jì)算系統(tǒng)加上傳統(tǒng)的操作工具、大型生產(chǎn)設(shè)備的智慧體，每一次生產(chǎn)過程、每一次質(zhì)量檢測(cè)、每一個(gè)工人勞動(dòng)量都記錄在案。裝配區(qū)、高精機(jī)加區(qū)、結(jié)構(gòu)件區(qū)、立庫(kù)區(qū)等幾大主要功能區(qū)域都是智能化、數(shù)字化模式的產(chǎn)物[4]。

當(dāng)有班組需要物料時(shí)，裝配線上的物料員就會(huì)報(bào)單給立體倉(cāng)庫(kù)，配送系統(tǒng)會(huì)根據(jù)班組提供的信息，迅速找到放置該物料的容器，然后開啟堆高機(jī)，將容器自動(dòng)輸送到立體庫(kù)出庫(kù)端液壓臺(tái)上。此時(shí)，AGV操作員發(fā)出取貨指令，AGV小車自動(dòng)行駛至液壓臺(tái)取貨[5]。取完貨后，采用激光引導(dǎo)的AGV小車，將根據(jù)運(yùn)行路徑沿途的墻壁或支柱上安裝的高反光性反射板的激光定位標(biāo)志，計(jì)算出車輛當(dāng)前的位置以及運(yùn)動(dòng)的方向，從而將物料運(yùn)送至指定工位。像這樣的AGV小車，在三一重工18號(hào)廠房有15臺(tái)。

從大廠房到智能工廠，實(shí)施智慧化改造后，18號(hào)廠房在制品減少8%，物料齊套性提高14%，單臺(tái)套能耗平均降低8%，人均產(chǎn)值提高24%，現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量信息匹配率100%，原材料庫(kù)存降低30%。2014年，18號(hào)廠房同比節(jié)約制造成本1億元，年增加產(chǎn)量超過2000臺(tái)以上，每年同比產(chǎn)值新增60億元以上。此外，高精加工區(qū)也是18號(hào)廠房的特色之一。整個(gè)機(jī)加區(qū)集智能化、柔性化、少人化于一體，可以滿足多品種、小批量生產(chǎn)要求。2.2

智能背后的生產(chǎn)模式進(jìn)化

2013年8月，三一重工集團(tuán)啟動(dòng)新一輪制造變革。在大會(huì)上，三一重工董事長(zhǎng)梁穩(wěn)根這樣描繪三一重工制造體系的藍(lán)圖：“所有結(jié)構(gòu)件和產(chǎn)品都在很精益的空間范圍內(nèi)制造，車間內(nèi)只有機(jī)器人和少量作業(yè)員工在忙碌，裝配線實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)，物流成本大幅降低，制造現(xiàn)場(chǎng)基本沒有存貨。”

制造模式的生產(chǎn)方式分散且獨(dú)立，需要大量的人力物力予以配合，才能完成產(chǎn)品的生產(chǎn)制造，這使得生產(chǎn)效率低下的同時(shí)，生產(chǎn)成本還居高不下。因此三一重工開始借助信息化，在生產(chǎn)車間導(dǎo)入自動(dòng)化制造模式?！安考ぷ髦行膷u”就是這樣一個(gè)嘗試。

所謂“部件島”，即單元化生產(chǎn)，將每一類部件從生產(chǎn)到下線所有工藝集中在一個(gè)區(qū)域內(nèi)，猶如在一個(gè)獨(dú)立的“島嶼”內(nèi)完成全部生產(chǎn)，故稱為部件島，將裝配行業(yè)中“島”的概念引入到結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)中，這是三一重工重機(jī)制造人員的首創(chuàng)。三一重工:智能工廠實(shí)踐

三一重工18號(hào)廠房是亞洲最大的智能化制造車間，有混凝土機(jī)械、路面機(jī)械、港口機(jī)械等多條裝配線，是三一重工總裝車間。2008年開始籌建，2012年全面投產(chǎn)，總面積約十萬平方米。從2012年開始，以三一18號(hào)廠房為應(yīng)用基礎(chǔ)，由三一重工、湖大海捷、華工制造、華中科大等單位聯(lián)合申報(bào)的“工程機(jī)械產(chǎn)品加工數(shù)字化車間系統(tǒng)的研制與應(yīng)用示范項(xiàng)目”.經(jīng)過3年精心建設(shè)，目前，三一已建成車間智能監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和刀具管理系統(tǒng)、公共制造資源定位與物料跟蹤管理系統(tǒng)、計(jì)劃、物流、質(zhì)量管控系統(tǒng)、生產(chǎn)控制中心（PCC）中央控制系統(tǒng)等智能系統(tǒng)，完成了國(guó)家批復(fù)的項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容[6]。

圖4 同時(shí)，三一還與其他單位共同研發(fā)了智能上下料機(jī)械手、基于DNC系統(tǒng)的車間設(shè)備智能監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、智能化立體倉(cāng)庫(kù)與AGV運(yùn)輸軟硬件系統(tǒng)、基于RFID設(shè)備及無線傳感網(wǎng)絡(luò)的物料和資源跟蹤定位系統(tǒng)、高級(jí)計(jì)劃排程系統(tǒng)（APS）、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、物流執(zhí)行系統(tǒng)（LES）、在線質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)（SPC）、生產(chǎn)控制中心管理決策系統(tǒng)等關(guān)鍵核心智能裝置，實(shí)現(xiàn)了對(duì)制造資源跟蹤、生產(chǎn)過程監(jiān)控，計(jì)劃、物流、質(zhì)量集成化管控下的均衡化混流生產(chǎn)，智能化功能和系統(tǒng)性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)家批復(fù)要求[7]。

3.1 智能加工中心與生產(chǎn)線

3.1.1 智能化加工設(shè)備

早在2007年，有“智能化機(jī)械手”之稱的焊接機(jī)器人現(xiàn)身三一挖機(jī)生產(chǎn)線，并在2008年后得到進(jìn)一步推廣。2012年三一重工在上海臨港產(chǎn)業(yè)園建成全球最大最先進(jìn)的挖掘機(jī)生產(chǎn)基地，焊接機(jī)器人大規(guī)模投入使用，大幅提升了產(chǎn)品的穩(wěn)定性，使得三一挖掘機(jī)的使用壽命大約翻了兩番，售后問題下降了四分之三。由于規(guī)范了管理，又進(jìn)一步提升了整個(gè)生產(chǎn)體系的效率。不但如此，機(jī)器人的使用減少了工人數(shù)量，管理模式的重心從原來的管人轉(zhuǎn)移

到了管理設(shè)備上，相對(duì)而言，管理設(shè)備要容易很多。3.1.2

智能刀具管理

在實(shí)際加工中，有多種因素會(huì)對(duì)加工刀具產(chǎn)生影響，首先是加工工件本身的因素，如加工工件材質(zhì)、結(jié)構(gòu)型式、工件剛度等對(duì)刀具使用效果影響較大。其次是加工工裝，定位基準(zhǔn)、壓緊方式、結(jié)構(gòu)型式以及工裝剛度等都會(huì)影響刀具使用效果。再次加工工藝方案，如加工順序、切削三要素（切深、進(jìn)給、切削速度）對(duì)刀具使用效果影響更大。最后是加工機(jī)床，設(shè)備的切削功率、設(shè)備的剛度、設(shè)備的結(jié)構(gòu)型式、切削冷卻介質(zhì)對(duì)加工刀具發(fā)揮效率也有很大影響[8]。

三一在實(shí)踐中，要充分考慮刀具壽命和加工工件成本的關(guān)系，根據(jù)不同結(jié)構(gòu)的工件選擇不同的刀具，包括刀具材料（分整體硬質(zhì)合金、焊接硬質(zhì)、高速鋼等）、刀具結(jié)構(gòu)（分機(jī)夾刀片、焊接刀片和整體材料刀具）以及刀具裝夾方式（熱裝式、強(qiáng)力緊固式、側(cè)固式）等。有的刀具選擇涂層刀片來增加刀具的耐用度，延長(zhǎng)刀具壽命。在高速加工時(shí)，對(duì)刀具動(dòng)平衡也有要求，我們配備了刀具動(dòng)平衡儀，并在加工成本允許的前提下選擇耐用度較高的刀具。3.1.3

DNC

DNC是計(jì)算機(jī)與具有數(shù)控裝置的機(jī)床群使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)組成的分布在車間中的數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)對(duì)用戶來說就像一個(gè)統(tǒng)一的整體，系統(tǒng)對(duì)多種通用的物理和邏輯資源整合，可以動(dòng)態(tài)的分配數(shù)控加工任務(wù)給任一加工設(shè)備，是提高設(shè)備利用率，降低生產(chǎn)成本[9]。

圖5

目前，三一重工已經(jīng)完成車間機(jī)加設(shè)備的研發(fā)采購(gòu)與安裝調(diào)試，部分完成智能上料機(jī)械手、DNC實(shí)時(shí)監(jiān)控裝置及刀具管理系統(tǒng)的購(gòu)置和開發(fā)。3.2 智能化立體倉(cāng)庫(kù)和物流運(yùn)輸系統(tǒng)

3.2.1 智能化立體倉(cāng)庫(kù)

立體倉(cāng)庫(kù)后臺(tái)運(yùn)作的自動(dòng)化配送系統(tǒng)由華中科大與三一聯(lián)合研制，通過這套系統(tǒng)，三一打造了批量下架、波次分揀，單臺(tái)單工位配送模式，實(shí)現(xiàn)了從頂層計(jì)劃至底層配送執(zhí)行的全業(yè)務(wù)貫通，大大提高了配送效率及準(zhǔn)確率，準(zhǔn)時(shí)配送率超95%。

三一智能化立體倉(cāng)庫(kù)總投資6000多萬元, 分南北兩個(gè)庫(kù)，由地下自動(dòng)輸送設(shè)備連成一個(gè)整體，總占地面積9000平方米，倉(cāng)庫(kù)容量大概是16000個(gè)貨位。從南邊倉(cāng)庫(kù)可以看到，這個(gè)庫(kù)區(qū)有幾千種物料，主要是泵車、拖泵、車載泵物料，能支持每月數(shù)千臺(tái)產(chǎn)品的生產(chǎn)量。

從大廠房到智能工廠，實(shí)施智能化改造后，18號(hào)廠房在制品減少8%，物料齊套性提高14%，單臺(tái)套能耗平均降低8%，人均產(chǎn)值提高24%，現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量信息匹配率100%，原材料庫(kù)存降低30%，2014年18號(hào)廠房預(yù)計(jì)同比節(jié)約制造成本1億元，年增加產(chǎn)量超過2000臺(tái)以上，每年同比產(chǎn)值新增60億元以上。3.2.2 AGV智能小車

智能化立體倉(cāng)庫(kù)的核心是AGV智能小車，當(dāng)有班組需要物料時(shí)，裝配線上的物料員就會(huì)報(bào)單給立體倉(cāng)庫(kù)，配送系統(tǒng)會(huì)根據(jù)班組提供的信息，迅速找到放置該物料的容器，然后開啟堆高機(jī)，將容器自動(dòng)輸送到立體庫(kù)出庫(kù)端液壓臺(tái)上。此時(shí)，AGV操作員發(fā)出取貨指令，AGV小車自動(dòng)行駛至液壓臺(tái)取貨。取完貨后，由于AGV小車采用激光引導(dǎo)，小車上安裝有可旋轉(zhuǎn)的激光掃描器，在運(yùn)行路徑沿途的墻壁或支柱上安裝有高反光性反射板的激光定位標(biāo)志，AGV依靠激光掃描器發(fā)射激光束，然后接受由四周定位標(biāo)志反射回的激光束，車載計(jì)算機(jī)計(jì)算出車輛當(dāng)前的位置以及運(yùn)動(dòng)的方向，通過和內(nèi)置的數(shù)字地圖進(jìn)行對(duì)比來校正方位，從而將物料運(yùn)送至指定工位。像這樣的AGV小車，在三一18號(hào)廠房有15臺(tái)。在18號(hào)廠房南北智能化立體倉(cāng)庫(kù)，不僅有這樣的AGV自動(dòng)小車，其后臺(tái)配送也是自動(dòng)化系統(tǒng)完成的。

圖6

3.2.3 公共資源定位系統(tǒng)

公共資源定位系統(tǒng)是三一重工智能工廠的一個(gè)重要支撐。公共資源定位系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)包括對(duì)設(shè)備定位和狀態(tài)檢測(cè)、人員定位以及故障實(shí)時(shí)處理與報(bào)警等功能。通過公共資源定位監(jiān)控中心，三一重工的生產(chǎn)管理人員能及時(shí)的了解生產(chǎn)車間的人員位置、設(shè)備位置和狀態(tài)、加工生產(chǎn)情況，并及時(shí)的指導(dǎo)生產(chǎn)和進(jìn)行故障處理等操作。3.3

智能化生產(chǎn)執(zhí)行過程控制

3.3.1高級(jí)計(jì)劃排程

在考慮企業(yè)資源所提供的可行物料需求規(guī)劃與生產(chǎn)排程計(jì)劃，讓規(guī)劃者快速結(jié)合生產(chǎn)限制條件與相關(guān)信息(如訂單、途程、存貨、BOM與產(chǎn)能限制等)，以做出平衡企業(yè)利益與顧客權(quán)益的最佳規(guī)劃與決策，滿足顧客需求及面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)。強(qiáng)化了ERP系統(tǒng)中以傳統(tǒng)MRP規(guī)劃邏輯為主的生產(chǎn)規(guī)劃與排程的功能，APS 系統(tǒng)的同步規(guī)劃能力，不但使得規(guī)劃結(jié)果更具備合理性與可執(zhí)行性，亦使企業(yè)能夠真正達(dá)到供需平衡的目的[10]。3.3.2

執(zhí)行過程調(diào)度

三一車間內(nèi)一排排的MES終端機(jī)，生產(chǎn)線上明亮的LED屏幕，整齊劃一的醒目安全燈是系統(tǒng)給我們帶來直觀的印象。SanyMES系統(tǒng)是指由三一集團(tuán)IT總部自主研發(fā)的制造執(zhí)行系統(tǒng)，它充分利用信息化技術(shù)，從生產(chǎn)計(jì)劃下達(dá)、物料配送、生產(chǎn)節(jié)拍、完工確認(rèn)、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)、質(zhì)量管理、關(guān)重件條碼采集等多個(gè)維度進(jìn)行管控，并通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)信息及時(shí)準(zhǔn)確地傳達(dá)到生產(chǎn)管理者與決策者[11]。該

系統(tǒng)除了通過各種方式如短信、郵件向管理者傳遞生產(chǎn)信息外，其設(shè)置在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的MES終端機(jī)，給一線工人生產(chǎn)制造帶來了極大的便利。

通過MES終端機(jī)，生產(chǎn)線工人不僅可以及時(shí)報(bào)完工、方便快捷地查詢物料設(shè)計(jì)圖紙和庫(kù)存情況，更重要的是SanyMES終端機(jī)可以正確地指導(dǎo)工人每個(gè)工位如何進(jìn)行安裝、安裝時(shí)候需要哪些零部件，同時(shí)給予安全提示。有了MES系統(tǒng)后，再也不用去借圖紙，直接在MES終端就能查到最新的圖紙信息，3.3.數(shù)字化質(zhì)量檢測(cè)

目前，三一在質(zhì)檢信息化方面，通過GSP、MES、CSM及QIS的整合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)涵蓋供應(yīng)商送貨、零件制造、整機(jī)裝配、售后服務(wù)等全生命周期的質(zhì)檢電子化，并實(shí)現(xiàn)了SPC分析、質(zhì)量追溯等功能。

以前質(zhì)檢，是采用紙質(zhì)記錄本記錄檢驗(yàn)結(jié)果和全觸摸屏操作，簡(jiǎn)單方便，而且通過查看標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)以規(guī)范工人的操作，避免了紙質(zhì)作業(yè)指導(dǎo)書的損壞和更新不及時(shí)造成的附加作業(yè)，極大提高了工作效率和作業(yè)質(zhì)量[12]。3.3.3 數(shù)字化物流管控

三一自動(dòng)化立體倉(cāng)儲(chǔ)配送系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了該公司泵車、拖泵、車載泵裝配線及部裝線所需物料的暫存、揀選、配盤功能，并與AGV配套實(shí)現(xiàn)工位物料自動(dòng)配送至各個(gè)工位。

根據(jù)泵車、拖泵、車載泵裝配線及部裝線在車間的位置，北自所設(shè)計(jì)了兩個(gè)庫(kù)區(qū)，1#庫(kù)負(fù)責(zé)泵車物料的儲(chǔ)存、揀配功能，2#庫(kù)負(fù)責(zé)拖泵、車載泵物料的儲(chǔ)存、揀配功能，兩個(gè)庫(kù)區(qū)共用一個(gè)設(shè)置1#庫(kù)區(qū)的入庫(kù)組盤區(qū)域，2#庫(kù)入庫(kù)的物料在入庫(kù)組盤區(qū)完成組盤后通過地下輸送通道自動(dòng)輸送進(jìn)入2#庫(kù)庫(kù)區(qū)存儲(chǔ)。

倉(cāng)儲(chǔ)模式采用自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)（主要儲(chǔ)存中小件為主）+垂直升降庫(kù)存儲(chǔ)（主要儲(chǔ)存小件為主）+平面?zhèn)}庫(kù)儲(chǔ)存（主要儲(chǔ)存大件等其他特殊物資）。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)和垂直升降庫(kù)的數(shù)據(jù)采用一套軟件進(jìn)行統(tǒng)一管理，集中配送。通過垂直升降庫(kù)的應(yīng)用，解決了將近總量30%的物料種類的儲(chǔ)存和出入庫(kù)作業(yè)模式，很大程度地緩和了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的出入庫(kù)作業(yè)壓力，有效地提高了整個(gè)系統(tǒng)的作業(yè)能力。

揀配模式采用提4臺(tái)套提前一班（8小時(shí)）揀配模式，按照工位進(jìn)行配送。在兩個(gè)庫(kù)區(qū)分別設(shè)置了兩層的配盤區(qū)域，根據(jù)裝配工位數(shù)量及各工位裝配物料情況，對(duì)配盤區(qū)域的揀配托盤位置進(jìn)行分配，揀配過程中采用LED顯示屏+RF手持終端模式進(jìn)行人工作業(yè)。北自所根據(jù)各工位裝配物料情況，配合用戶設(shè)計(jì)了多種不同的配送容器，采用多層存放，提高容器使用效率，減少線邊容器數(shù)量，最終提高了AGV系統(tǒng)的搬運(yùn)效率。

質(zhì)量問題，現(xiàn)在則是用生產(chǎn)管理系統(tǒng)（MES），每一個(gè)檢驗(yàn)項(xiàng)目都標(biāo)準(zhǔn)化、電子化，以前在本子上的內(nèi)容都作為數(shù)據(jù)錄入PDA和平板電腦等終端。一旦發(fā)現(xiàn)質(zhì)量異常，系統(tǒng)就會(huì)第一時(shí)間自動(dòng)啟動(dòng)不合格處理流程，將情況發(fā)送給相關(guān)責(zé)任人?！霸诓缓细衿房刂屏鞒讨械母綦x、評(píng)審等6個(gè)環(huán)節(jié)，保證每道工序的每個(gè)產(chǎn)品在下一道工序前合格?！倍鴶?shù)據(jù)的錄入則會(huì)為產(chǎn)品質(zhì)量追溯提供可靠依據(jù)。三一的自制件可以具體查到是某臺(tái)產(chǎn)品零部件，制作時(shí)間、制作地點(diǎn)和工位、制作人、制作條件等信息，供應(yīng)商提供的零部件則是可以查到批次和反饋。3.4

智能化生產(chǎn)控制中心

3.4.1中央控制室

1.生產(chǎn)計(jì)劃及執(zhí)行情況、設(shè)備狀態(tài)、生產(chǎn)統(tǒng)

計(jì)圖；

2.智能計(jì)劃系統(tǒng)操作界面；

3.生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、看板展示及異常報(bào)警； 4.各區(qū)域監(jiān)控信息；

5.設(shè)計(jì)部日常操作（支持10路信號(hào)同時(shí)切

入）；

6.各區(qū)域監(jiān)控信息；

7.物流部日常操作（支持10路信號(hào)同時(shí)切

入）；

8.質(zhì)量部日常操作（支持10路信號(hào)同時(shí)切

入）。3.4.2

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視裝置

全方位的工廠車間監(jiān)控系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過

程的全面監(jiān)控和記錄，保證生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的安全，以及現(xiàn)場(chǎng)事故的追溯和回放。3.4.3 現(xiàn)場(chǎng)Andon Andon系統(tǒng)能夠?yàn)椴僮鲉T停止生產(chǎn)線提供一套新的、更加有效的途徑。在傳統(tǒng)的汽車生產(chǎn)線上，如果發(fā)生故障，整條生產(chǎn)線立即停止。采用了Andon系統(tǒng)之后，一旦發(fā)生問題，操作員可以在工作站拉一下繩索或者按一下按鈕，觸發(fā)相應(yīng)的聲音和點(diǎn)亮相應(yīng)的指示燈，提示監(jiān)督人員立即找出發(fā)生故障的地方以及故障的原因。一般來說，不用停止整條生產(chǎn)線就可以解決問題，因而可以減少停工時(shí)間同時(shí)又提高了生產(chǎn)效率。

Andon系統(tǒng)的另一個(gè)主要部件是信息顯示屏。每個(gè)顯示面板都能夠提供關(guān)于單個(gè)生產(chǎn)線的信息，包括生產(chǎn)狀態(tài)、原料狀態(tài)、質(zhì)量狀況以及設(shè)備狀況。顯示器同時(shí)還可以顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，如目標(biāo)輸出、實(shí)際輸出、停工時(shí)間以及生產(chǎn)效率。根據(jù)顯示器上提供的信息，操作員可以更加有效的開展工作。智能工廠理念

所謂“六維智能理論”，就是在設(shè)備聯(lián)網(wǎng)+遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)智能化的生產(chǎn)過程管理與控制，從6個(gè)方面打造適合中國(guó)國(guó)情的智能工廠。4.1 行業(yè)背景

“工業(yè)4.0”被認(rèn)為是以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命或是工業(yè)體系革命性的生產(chǎn)方法，而智能工廠將是構(gòu)成未來工業(yè)體系的一個(gè)關(guān)鍵特征。在智能工廠里，人、機(jī)器和資源如同在一個(gè)社交網(wǎng)絡(luò)里自然地相互溝通協(xié)作，生產(chǎn)出來的智能產(chǎn)品能夠理解自己被制造的細(xì)節(jié)以及將如何使用，能夠回答“哪組參數(shù)被用來處理我”、“我應(yīng)該被傳送到哪里”等問題。同時(shí)，智能輔助系統(tǒng)將從執(zhí)行例行任務(wù)中解放出來，使他們能夠?qū)Ｗ⒂趧?chuàng)新、增值的活動(dòng)；靈活的工作組織能夠幫助工人把生活和工作實(shí)現(xiàn)更好地結(jié)合，個(gè)體顧客的需求將得到滿足。德國(guó)工業(yè)4.0、美國(guó)GE工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)均是“工業(yè)4.0”的典范，但中國(guó)有自己特殊的國(guó)情，中國(guó)制造企業(yè)打造智能工廠，不能完全照搬國(guó)外模式，而是既要緊跟國(guó)際先進(jìn)理念，還要符合中國(guó)企業(yè)的實(shí)際情況[13]。

4.2

概念內(nèi)涵

美國(guó)與德國(guó)的工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略核心均為CPS（Cyber-Physical System）系統(tǒng)，是典型的二元戰(zhàn)略。美國(guó)是C(Cyber，包括：數(shù)字、信息、網(wǎng)絡(luò)等虛擬世界)+P(Physical，包括機(jī)器、設(shè)備、設(shè)施等實(shí)體世界)，德國(guó)是P+C，兩國(guó)均是基于高素質(zhì)勞動(dòng)者、國(guó)家人力匱乏、企業(yè)高協(xié)同化、高法制化的基礎(chǔ)之上而提出的戰(zhàn)略；而中國(guó)裝備水平較美國(guó)和德國(guó)有一定差距，數(shù)據(jù)采集分析決策能力也有局限，但中國(guó)具有人力資源優(yōu)勢(shì)，所以應(yīng)該充分挖掘人的作用。因此，中國(guó)制造企業(yè)推進(jìn)工業(yè)發(fā)展不能完全照搬發(fā)達(dá)國(guó)家的二元戰(zhàn)略，更宜采用CPPS（Cyber-Person-Physical System）人機(jī)網(wǎng)三元戰(zhàn)略，充分體現(xiàn)人的能動(dòng)作用。

圖7

所謂“三元戰(zhàn)略”，包括勞動(dòng)者及其技能、素養(yǎng)、精神、組織、管理等，CPPS戰(zhàn)略體現(xiàn)了以人為本，繼續(xù)發(fā)揮與挖掘了中國(guó)在人力資源方面的優(yōu)勢(shì)，揚(yáng)長(zhǎng)補(bǔ)短，實(shí)現(xiàn)人與賽博、物理虛實(shí)兩世界的融合和迭代發(fā)展，構(gòu)建以賽博智能為目的的人機(jī)網(wǎng)三元戰(zhàn)略方案更符合中國(guó)國(guó)情[14]。

所謂“六維智能理論”，就是在設(shè)備聯(lián)網(wǎng)+遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)智能化的生產(chǎn)過程管理與控制，從6個(gè)方面打造適合中國(guó)國(guó)情的智能工廠，這6個(gè)方面包括：

1.智能計(jì)劃排產(chǎn)，是從計(jì)劃源頭上集成ERP，進(jìn)行APS高級(jí)排產(chǎn)。

2.智能生產(chǎn)協(xié)同，從生產(chǎn)準(zhǔn)備過程上，實(shí)現(xiàn)

物料、刀具、工裝、工藝的并行協(xié)同準(zhǔn)備。3.智能的設(shè)備互聯(lián)互通，是CPS信息物理系

統(tǒng)的典型體現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)設(shè)備的分布式網(wǎng)絡(luò)化通訊、程序集中管理、設(shè)備狀

態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控等。4.智能資源管理，包括對(duì)物料、設(shè)備、刀具、量具、夾具等生產(chǎn)資源進(jìn)行精益化管理、庫(kù)存智能預(yù)警等。

5.智能質(zhì)量過程管控，是對(duì)影響產(chǎn)品質(zhì)量的生產(chǎn)工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、控制，確保產(chǎn)品質(zhì)量。

6.智能決策支持，是基于大數(shù)據(jù)分析的決策支持，形成管理的閉環(huán)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的高效生產(chǎn)模式。

總之，通過以上6個(gè)方面智能的打造，可極大提升企業(yè)的計(jì)劃科學(xué)化、生產(chǎn)過程協(xié)同化、生產(chǎn)設(shè)備與信息化的深度融合，并通過基于大數(shù)據(jù)分析的決策支持對(duì)企業(yè)進(jìn)行透明化、量化的管理，可明顯提升企業(yè)的生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量，是一種很好的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的智能生產(chǎn)模式。

圖8 4.3

應(yīng)用前景

“六維智能”分別從計(jì)劃源頭、過程協(xié)同、設(shè)備底層、資源優(yōu)化、質(zhì)量控制、決策支持等6個(gè)方面著手實(shí)現(xiàn)智能工廠，這6個(gè)方面涵蓋了工業(yè)生產(chǎn)的6個(gè)重要環(huán)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)全面的精細(xì)化、精準(zhǔn)化、自動(dòng)化、信息化智能化管理與控制，通過底層設(shè)備的互聯(lián)互通、基于大數(shù)據(jù)分析的決策支持、可視化展現(xiàn)等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)準(zhǔn)備過程中的透明化協(xié)同管理、數(shù)控設(shè)備智能化的互聯(lián)互通、智能化的生產(chǎn)資源管理、智能化的決策支持，從而全方位達(dá)到智能化的生產(chǎn)過程管理與控制[15]。

從“六維智能”解決方案在青島海爾模具有限公司的實(shí)際應(yīng)用效果來看，較好地達(dá)到了智能化生產(chǎn)過程管理與控制的目的。該系統(tǒng)是專門為海爾模

具定制的，是海爾模具生態(tài)圈的主要組成部分，系統(tǒng)以生產(chǎn)設(shè)備為核心，從設(shè)備底層層面實(shí)現(xiàn)了機(jī)床、對(duì)刀儀等設(shè)備的互聯(lián)互通與大數(shù)據(jù)分析，從生產(chǎn)管理層面實(shí)現(xiàn)了協(xié)同準(zhǔn)備并行作業(yè)，從展現(xiàn)層面實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)信息的可視化。實(shí)施本系統(tǒng)后，操作工的作業(yè)效率從原來1個(gè)人管理3臺(tái)設(shè)備提升到7～8臺(tái)設(shè)備，設(shè)備利用率提升25%以上，使生產(chǎn)管理更加透明、科學(xué)、高效，應(yīng)用效果比較明顯，在海爾模具的數(shù)字化制造與管理中發(fā)揮了重要的作用。工業(yè)4.0落地戰(zhàn)略

“工業(yè)4.0”不同的人從不同維度來解讀，涉及到國(guó)家戰(zhàn)略、產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略、企業(yè)發(fā)展等不同的層面。就從企業(yè)的層面去研究，看看企業(yè)層面實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0該怎么做，怎么走，有沒有路線圖？

近期，隨著“工業(yè)4.0”的在網(wǎng)絡(luò)上越炒越熱，我國(guó)也推出了“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略，在國(guó)家戰(zhàn)略需求的驅(qū)動(dòng)下，中國(guó)對(duì)于制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)的邁進(jìn)之路也陡然提速，這將對(duì)中國(guó)制造轉(zhuǎn)型升級(jí)打通主動(dòng)脈。就企業(yè)層面來說中國(guó)版工業(yè)4.0如何落地將成為重點(diǎn)，如何通過信息技術(shù)和制造技術(shù)的深度融合，打通一切、聯(lián)通一切是企業(yè)信息化建設(shè)的目標(biāo)[16]。

工業(yè)4.0是什么？每個(gè)人站在不同的角度會(huì)有不同的理解，是互聯(lián)、集成(縱向、橫向、端到端)、數(shù)據(jù)、創(chuàng)新、服務(wù)、轉(zhuǎn)型或是CPS、是智能工廠、是智能制造亦或是國(guó)家戰(zhàn)略、企業(yè)目標(biāo)。工業(yè)4.0核心內(nèi)容就是建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、三項(xiàng)集成、大數(shù)據(jù)分析、八項(xiàng)計(jì)劃和研究?jī)蓚€(gè)主題。

5.1

建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)：信息物理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（CPS）

CPS是英文CyberPhysical System的縮寫，就是講物理設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)上，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，將網(wǎng)絡(luò)空間的高級(jí)計(jì)算能力有效的運(yùn)用于現(xiàn)實(shí)世界中，從而在生產(chǎn)制造過程中，與設(shè)計(jì)、開發(fā)、生產(chǎn)有關(guān)的所有數(shù)據(jù)將通過傳感器采集并進(jìn)行分析，形成可自律操作的智能生產(chǎn)系統(tǒng)。

圖9 5.2

三個(gè)集成

工業(yè)4.0中的三項(xiàng)集成包括：橫向集成、縱向集成與端對(duì)端的集成。工業(yè)4.0將無處不在的傳感器、嵌入式終端系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、通信設(shè)施通過CPS形成一個(gè)智能網(wǎng)絡(luò)，使人與人、人與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器以及服務(wù)與服務(wù)之間能夠互聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)橫向、縱向和端對(duì)端的高度集成，集成是實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的重點(diǎn)也是難點(diǎn)。5.2.1 縱向集成

縱向集成主要解決企業(yè)內(nèi)部的集成，即解決信息孤島的問題，解決信息網(wǎng)絡(luò)與物理設(shè)備之間的聯(lián)通問題。5.2.2 橫向集成

橫向集成主要實(shí)現(xiàn)企業(yè)與企業(yè)之間、企業(yè)與售出產(chǎn)品之間（如車聯(lián)網(wǎng)）的協(xié)同，將企業(yè)內(nèi)部的業(yè)務(wù)信息向企業(yè)以外的供應(yīng)商、經(jīng)銷商、用戶進(jìn)行延伸，實(shí)現(xiàn)人與人、人與系統(tǒng)、人與設(shè)備之間的集成，從而形成一個(gè)智能的虛擬企業(yè)網(wǎng)絡(luò)。制造業(yè)普遍存在的工程變更協(xié)同流程就是這樣一個(gè)典型的橫向集成應(yīng)用場(chǎng)景。5.2.3 端到端的集成

端到端集成就是把所有該連接的端頭（點(diǎn)）都集成互聯(lián)起來，通過價(jià)值鏈上不同企業(yè)資源的整合，實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、物流配送、使用維護(hù)的產(chǎn)品全生命周期的管理和服務(wù)，它以產(chǎn)品價(jià)值鏈創(chuàng)造集成供應(yīng)商（一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)??）、制造商（研發(fā)、設(shè)計(jì)、加工、配送）、分銷商（一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)??）以及客戶信息流、物流和資金流，在為客戶提供更有價(jià)值的產(chǎn)品和服務(wù)同時(shí)，重構(gòu)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的價(jià)值體系。

端到端的集成即可以是內(nèi)部的縱向集成內(nèi)容，也可以是外部的企業(yè)與企業(yè)之間的橫向集成內(nèi)容，關(guān)注點(diǎn)在流程的整合上，比如提供用戶訂單的全程跟蹤協(xié)同流程，將用戶、企業(yè)、第三方物流、售后服務(wù)等產(chǎn)品全生命周期服務(wù)的端到端集成。

橫向、縱向、端到端三個(gè)集成的實(shí)現(xiàn)，不論技術(shù)層面還是業(yè)務(wù)層面在SOA信息集成都能找到相應(yīng)的解決方案。5.3

大數(shù)據(jù)分析利用

“工業(yè)4.0”時(shí)代，制造企業(yè)的數(shù)據(jù)將會(huì)呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。隨著信息物理系統(tǒng)（CPS）的推廣、智能裝備和終端的普及以及各種各樣傳感器的使用，將會(huì)帶來無所不在的感知和無所不在的連接，所有的生產(chǎn)裝備、感知設(shè)備、聯(lián)網(wǎng)終端，包括生產(chǎn)者本身都在源源不斷地產(chǎn)生數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將會(huì)滲透到企業(yè)運(yùn)營(yíng)、價(jià)值鏈乃至產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，是工業(yè)4.0和制造革命的基石。

總體來說，工業(yè)4.0關(guān)注的企業(yè)數(shù)據(jù)分為四類： 5.3.1

產(chǎn)品數(shù)據(jù)

包括設(shè)計(jì)、建模、工藝、加工、測(cè)試、維護(hù)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、零部件配置關(guān)系、變更記錄等數(shù)據(jù)。產(chǎn)品的各種數(shù)據(jù)被記錄、傳輸、處理和加工，使得產(chǎn)品全生命周期管理成為可能，也為滿足個(gè)性化的產(chǎn)品需求提供了條件。5.3.2

運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)

運(yùn)營(yíng)包括組織結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)管理、生產(chǎn)設(shè)備、市

場(chǎng)營(yíng)銷、質(zhì)量控制、生產(chǎn)、采購(gòu)、庫(kù)存、目標(biāo)計(jì)劃、電子商務(wù)等數(shù)據(jù)。工業(yè)生產(chǎn)過程的無所不在的傳感、連接，帶來了無所不在的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)會(huì)創(chuàng)新企業(yè)的研發(fā)、生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)、營(yíng)銷和管理方式。5.3.3

價(jià)值鏈數(shù)據(jù)

包括客戶、供應(yīng)商、合作伙伴等數(shù)據(jù)。企業(yè)在當(dāng)前全球化的經(jīng)濟(jì)環(huán)境中參與競(jìng)爭(zhēng)，需要全面地了解技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)作業(yè)、采購(gòu)銷售、服務(wù)、內(nèi)外部后勤等環(huán)節(jié)的競(jìng)爭(zhēng)力要素。大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，使得價(jià)值鏈上各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)和信息能夠被深入分析和挖掘，為企業(yè)管理者和參與者提供看待價(jià)值鏈的全新視角，使得企業(yè)有機(jī)會(huì)把價(jià)值鏈上更多的環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)化為企業(yè)的戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)。例如，汽車公司大數(shù)據(jù)提前預(yù)測(cè)到哪些人會(huì)購(gòu)買特定型號(hào)的汽車，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)客戶的響應(yīng)率提高了15%至20%，客戶忠誠(chéng)度提高7%。5.3.4 外部數(shù)據(jù)

包括經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、行業(yè)、市場(chǎng)、競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手等數(shù)據(jù)。為了應(yīng)對(duì)外部環(huán)境變化所帶來的風(fēng)險(xiǎn)，企業(yè)必須充分掌握外部環(huán)境的發(fā)展現(xiàn)狀以增強(qiáng)自身的應(yīng)變能力。大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在宏觀經(jīng)濟(jì)分析、行業(yè)市場(chǎng)調(diào)研中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為企業(yè)提升管理決策和市場(chǎng)應(yīng)變能力的重要手段。

工業(yè)4.0落地中國(guó)企業(yè)，工業(yè)大數(shù)據(jù)是一項(xiàng)重要抓手。利用工業(yè)大數(shù)據(jù)分析，可以找出隱性的問題并預(yù)測(cè)未知情況的發(fā)生，有助于及時(shí)地做好預(yù)防，避免故障和偏差。結(jié)論

以三一重工18號(hào)工廠作為研究對(duì)象.對(duì)其運(yùn)作方式、運(yùn)作特點(diǎn)進(jìn)行了較為詳細(xì)地分析與討論，從而得出工廠的智能化基因。并且進(jìn)一步得出了智能工廠的框架，為系統(tǒng)化建設(shè)智能工廠打下了基礎(chǔ)。主要的研究結(jié)論如下：

1.在理論上對(duì)數(shù)字化工廠、智能工廠和智能制造進(jìn)行了分析指出，要又好又快地發(fā)展智能工廠就必須先建設(shè)好數(shù)字化工廠。

2.對(duì)比三一重工18號(hào)工廠實(shí)現(xiàn)智能化之后生產(chǎn)效率得到提升，直觀地反映了智能化對(duì)制造業(yè)帶來的好處。

3.通過對(duì)18號(hào)工廠的生產(chǎn)線、物流系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、控制中心進(jìn)行分析，找到了工廠可實(shí)現(xiàn)智能化的內(nèi)在基因。也就是在設(shè)備聯(lián)網(wǎng)+遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)智能化的生產(chǎn)過程管理與控制，從6個(gè)方面打造適合中國(guó)國(guó)情的智能工廠(1)。

4.概括了智能工廠的框架，提出了運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析，做好CPS和三個(gè)集成是實(shí)現(xiàn)智能工廠的前提條件，而智能工廠的標(biāo)志就是生產(chǎn)流程智能化，生產(chǎn)設(shè)備動(dòng)態(tài)適應(yīng)個(gè)性化的產(chǎn)品需求。

參考文獻(xiàn)

[1] 李夢(mèng)迪.基于以太網(wǎng)的智能工廠柔性制造生產(chǎn)

線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].河北工程大學(xué),2016.[2] 喬荻.智能工廠設(shè)備點(diǎn)檢系統(tǒng)中輔助移動(dòng)視頻

監(jiān)控的設(shè)計(jì)[D].安徽大學(xué),2016.[3] 商滔.面向智能工廠離散型智能制造單元的研

究[D].杭州電子科技大學(xué),2016.[4] 溫泉.智能工廠與后臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)[D].廣東工業(yè)大學(xué),2015.[5] 李錦繡.基于.NET框架的工廠智能監(jiān)控分析系

統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京交通大學(xué),2016.[6] 王冠.基于嵌入式的植物工廠智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D].天津理工大學(xué),2015.[7] 史詩瑩.數(shù)字化工廠技術(shù)在鍋爐智能制造中的應(yīng)用[D].華東理工大學(xué),2015.[8] 沈振萍.基于企業(yè)信息工廠的商務(wù)智能數(shù)據(jù)管

理[D].安徽大學(xué),2013.[9] 孫晶.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的工廠智能照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].成都理工大學(xué),2012.[10] 趙有生.蔬菜工廠化育苗的智能管理與綜合評(píng)

價(jià)研究[D].吉林大學(xué),2011.[11] 宋運(yùn)通.基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的工廠智能平臺(tái)研究

開發(fā)[D].天津大學(xué),2009.[1]馬孟模.流程工業(yè)智能工廠建設(shè)技術(shù)應(yīng)用探究[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī),2017,(03):53-54+57.[12] 江文成,李星,張晶.智能工廠增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用

與展望[J].船舶標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量,2016,(06):37-41.[13] 顧桓,田紅.軟包裝材料生產(chǎn)線的智能工廠實(shí)現(xiàn)

模式及技術(shù)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制,2016,(11):222-225.[14] 李利民,侯軒,畢晉燕.高端裝備制造業(yè)智能工廠

建設(shè)思路和構(gòu)想[J].科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力,2016,(04):16-19.[15] [10]商滔.面向智能工廠離散型智能制造單元的研究[D].杭州電子科技大學(xué),2016.[16] 華镕.未來的智能工廠[J].儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)

量,2015,(05):15-18.

第四篇：智能制造技術(shù)

現(xiàn)代制造技術(shù)

1142813203 吳文樂

摘要：現(xiàn)代制造技術(shù)是在傳統(tǒng)制造技術(shù)的基礎(chǔ)上, 不斷吸收和發(fā)展機(jī)械、電子、能源、材料、信息及現(xiàn)代管理技術(shù)的成果, 將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、管理服務(wù)等產(chǎn)品生命周 期的全過程, 以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、靈活、清潔的生產(chǎn)技術(shù)模式,取得理想的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的制造技術(shù)的總稱傳統(tǒng)的自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)可以顯著提高生產(chǎn)效率，然而其局限性也顯而易見，即無法很好地適應(yīng)中小批量生產(chǎn)的要求。隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展，特別是自動(dòng)控制技術(shù)、數(shù)控加工技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)等的迅猛發(fā)展，柔性制造技術(shù)(FMI)應(yīng)運(yùn)而生。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代制造技術(shù)；自動(dòng)控制技術(shù)；柔性制造技術(shù)

1.現(xiàn)代制造技術(shù)發(fā)展綜述

現(xiàn)代制造技術(shù)在系統(tǒng)論、方法論、信息論和協(xié)同 論等的基礎(chǔ)上形成制造系統(tǒng)工程學(xué)，是一種廣義制造的概念，亦稱之為“大制造”的概念，它體現(xiàn)了制造概念的擴(kuò)展。廣義制造概念的形成過程主要有以下幾方面原因[1]。

1).制造設(shè)計(jì)一體化。體現(xiàn)制造和設(shè)計(jì)的密切結(jié)合，形成了設(shè)計(jì)制造一體化，設(shè)計(jì)不僅是指產(chǎn)品設(shè)計(jì)，而且包括工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)調(diào)度設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制設(shè)計(jì)等。

2).材料成形機(jī)理的擴(kuò)展?，F(xiàn)在加工成形機(jī)理明確地將加工分為去除加工、結(jié)合加工和變形加工。

3).制造技術(shù)的綜合性。現(xiàn)代制造技術(shù)是一門以 機(jī)械為主體，交叉融合光、電、信息、材料等學(xué)科的綜合體，并與管理科學(xué)、社會(huì)科學(xué)、文化、藝術(shù)、人機(jī)工 程、生物工程和生命科學(xué)等相結(jié)合，拓展了新領(lǐng)域?，F(xiàn)代制造技術(shù)應(yīng)包括硬件和軟件兩大方面，硬／軟件工具、平臺(tái)和支撐環(huán)境有了很大的發(fā)展。

4).產(chǎn)品的全生命周期。制造的范疇從過去的設(shè)計(jì)、加工和裝配發(fā)展為產(chǎn)品的全生命周期，包括市場(chǎng)調(diào)研、設(shè)計(jì)、制造、銷售、維修和報(bào)廢處理等。

5).生產(chǎn)制造模式的發(fā)展。計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù) 是制造技術(shù)與信息技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，集成制造系統(tǒng)強(qiáng) 調(diào)信息集成，其后出現(xiàn)了柔性制造、敏捷制造、虛擬制 造、網(wǎng)絡(luò)制造、大規(guī)模定制、綠色制造、智能制造和協(xié) 同制造等多種制造模式，有效地提高了制造技術(shù)的水平，擴(kuò)展了制造技術(shù)的領(lǐng)域[2]。

現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展主要沿著“廣義制造”或稱 “大制造”的方向發(fā)展，其具體的發(fā)展可以歸納為四個(gè)方面和多個(gè)大項(xiàng)目[3]，如圖1所示：

圖1：現(xiàn)代制造技術(shù)方向

針對(duì)現(xiàn)代制造技術(shù)，本文從柔性制造技術(shù)的角度對(duì)現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，對(duì)柔性制造在實(shí)際中的應(yīng)用進(jìn)行深入的研究；

2.柔性制造

2.1 柔性制造簡(jiǎn)述

所謂“柔性”，是指制造系統(tǒng)(企業(yè))對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部及外部環(huán)境的一種適應(yīng)能力，也是指制造系統(tǒng)能夠適應(yīng)產(chǎn)品變化的能力。柔性可分為瞬時(shí)、短期和長(zhǎng)期柔性[4]。瞬時(shí)柔性是指設(shè)備出現(xiàn)故障后，自動(dòng)排除故障或?qū)⒘慵D(zhuǎn)移到另一臺(tái)設(shè)備上繼續(xù)進(jìn)行加工的能力；短期柔性是指系統(tǒng)在短時(shí)期內(nèi)，適應(yīng)加工對(duì)象變化的能力，包括在任意時(shí)期混合進(jìn)行加工2種以上零件的能力；長(zhǎng)期柔性則是指系統(tǒng)在長(zhǎng)期使用中，能夠加工各種不同零件的能力。迄今為止，柔性還只能定性地加以分析，尚無科學(xué)實(shí)用的量化指標(biāo)。因此，凡具備上述3種柔性特征之一的、具有物料或信息流的自動(dòng)化制造系統(tǒng)都可以稱為柔性制造系統(tǒng)。柔性制造技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)在生產(chǎn)過程及其裝備上的應(yīng)用，是將微電子技術(shù)、智能技術(shù)與傳統(tǒng)制造技術(shù)融合在一起，具有自動(dòng)化、柔性化、高效率的特點(diǎn)，是目前自動(dòng)化制造系統(tǒng)的基本單元技術(shù)[5]。

柔性制造技術(shù)是對(duì)各種不同形狀加工對(duì)象實(shí)現(xiàn)程序化柔性制造加工的各種技術(shù)的總和[6]。柔性制造技術(shù)是技術(shù)密集型的技術(shù)群，我們認(rèn)為凡是側(cè)重于柔性，適應(yīng)于多品種、中小批量(包括單件產(chǎn)品)的加工技術(shù)都屬于柔性制造技術(shù)。目前按規(guī)模大小劃分為[7]：

(1)柔性制造系統(tǒng)（FMS）：關(guān)于柔住制造系統(tǒng)的定義很多，權(quán)威性的定義有：美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局把FMS定義為：“由一個(gè)傳輸系統(tǒng)聯(lián)系起來的一些設(shè)備，傳輸裝置把工件放征其他聯(lián)結(jié)裝置上送到各加工設(shè)備，使工件加工準(zhǔn)確、迅速和自動(dòng)化。

(2)柔性制造單元（FMC）：M S是FMS向廉價(jià)化及小型化方向發(fā)展的一種產(chǎn)物，它是由l～2臺(tái)加工中心、工業(yè)機(jī)器人。數(shù)控機(jī)床及物料運(yùn)送存貯設(shè)備構(gòu)成，其特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)單機(jī)柔性化及自動(dòng)化，具有適應(yīng)加工多品種產(chǎn)品的靈活性。迄今已進(jìn)入普及應(yīng)用階段。

(3)柔性制造線（FML):它是處于單一或少品種人批量非柔性自動(dòng)線與中小批量多品種FMS之間的生產(chǎn)線。其加工設(shè)備可以是通用的加工中心，CNC機(jī)床；亦可采用爭(zhēng)用機(jī)床或NC專用機(jī)床，對(duì)物料搬運(yùn)系統(tǒng)柔性的要求低于FMS，但生產(chǎn)率更高。它是以離散型生產(chǎn)中的柔性制造系統(tǒng)和連續(xù)生過程中的分散型控制系統(tǒng)(D C S)為代表，其特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線柔性化及自動(dòng)化，其技術(shù)已日趨成熟，迄今已進(jìn)入實(shí)用化階段。

(4)柔性制造工廠(FMF):FMF是將多條FMS連接起來，配以自動(dòng)化屯體倉(cāng)庫(kù)，用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系，采用從訂貨、設(shè)計(jì)、加工、裝配、檢驗(yàn)、運(yùn)送至發(fā)貨的完整F M S。它包括了CAD／CAM，并使計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)投入實(shí)際，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng) 柔性化及自動(dòng)化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全廠范圍的生產(chǎn)管理、產(chǎn)品加工及物料貯運(yùn)進(jìn)程的全盤化。FMF是自動(dòng)化生產(chǎn)的最高水平，反映出世界上最先進(jìn)的自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)。它是將制造、產(chǎn)品開發(fā)及經(jīng)營(yíng)管理的自動(dòng)化連成一個(gè)整體，以信息流控制物質(zhì)流的智能制造系統(tǒng)(IMS)為代表，其特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)工廠柔性化及自動(dòng)化[8]。

2.2柔性制造所采用的關(guān)鍵技術(shù)

1.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)未來CAD技術(shù)發(fā)展將會(huì)引入專家系統(tǒng)，使之具有智能化，可處理各種復(fù)雜的問題。當(dāng)前設(shè)計(jì)技術(shù)最新的一個(gè)突破是光敏立體成形技術(shù)，該項(xiàng)新技術(shù)是直接利用CAD數(shù)據(jù)，通過計(jì)算機(jī)控制的激光掃描系統(tǒng)，將二維數(shù)字模型分成若干層二維片狀圖形，并按二維片狀圖彤對(duì)池內(nèi)的光敏樹脂液面進(jìn)行光學(xué)掃描，被掃描到的液面則變成固化塑料，如此循環(huán)操作，逐層掃描成形，并自動(dòng)地將分層成形的各斤狀固化塑料粘合在一起，僅需確定數(shù)據(jù)，數(shù)小時(shí)內(nèi)便呵制出精確的原型。它有助于加快開發(fā)新產(chǎn)品和研制新結(jié)構(gòu)的速度。

2.模糊控制技術(shù)模糊數(shù)學(xué)的實(shí)際應(yīng)用是模糊控制器。最近開發(fā)出的高性能模糊摔制器具有自學(xué)習(xí)功能，可在控制過程中不斷獲取新的信息井自動(dòng)地對(duì)控制量作調(diào)整，使系統(tǒng)性能大為改善，其中尤其以基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)方法更引起人們極大的關(guān)注。

3.人工智能、專家系統(tǒng)及智能傳感器技術(shù)迄今，柔性制造技術(shù)中所采用的人工智能大多指基礎(chǔ)規(guī)則的專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)利用專家知識(shí)和推理規(guī)則進(jìn)行推理，求解各類問題（如解釋、預(yù)測(cè)，診斷、查找故障、設(shè)汁、計(jì)劃、監(jiān)視、修復(fù)、命 令及控制等）。由于專家系統(tǒng)能簡(jiǎn)便地將各種事實(shí)及經(jīng)驗(yàn)證過的理論與通過經(jīng)驗(yàn)獲得的知識(shí)相結(jié)合，因而專家系統(tǒng)為柔性制造的諸方面工作增強(qiáng)綜合性。展望未來，以知識(shí)密集為特征，以知識(shí)處理為手段的人工智能（包括專家系統(tǒng)）技術(shù)必將在柔性制造(尤其智能型)中起著非常重要的關(guān)鍵性的作用。目前對(duì)未來智能化柔性制造技術(shù)具有重要意義的一個(gè)正在急速發(fā)展的領(lǐng)域是智能傳感器技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)是伴隨計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)和人工智能產(chǎn)生的，它使傳感器具有內(nèi)在的“決策”功能。

4.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)是模擬智能生物的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)信息進(jìn)行并處理的一種方法。故人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也就是一種人工智能工具。在自動(dòng)控制領(lǐng)域，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不久將并列到專家系統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng)，成為現(xiàn)代自動(dòng)化系統(tǒng)中的一個(gè)組成部分[9]。

3.國(guó)內(nèi)現(xiàn)代制造技術(shù)狀況

近年來，世界各國(guó)都投入了巨大的財(cái)力和物力，強(qiáng)化作為光機(jī)電一體化制造業(yè)基礎(chǔ)的先進(jìn)制造業(yè)的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略研究。美國(guó)、德 國(guó)、日 本 等 國(guó) 已 經(jīng) 開 發(fā) 出 了 數(shù) 控（NC）、計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）、直接數(shù)控（CAM）、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）、制造資源規(guī)則（MRP）、柔性制造單元（TMC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)／制造（CAD／CAM）、精益生產(chǎn)（LP）、智能制造系統(tǒng)（MS）、并行工程（CE）和敏捷制造（AM）等多項(xiàng)現(xiàn)代制造技術(shù)與制造模式。這些技術(shù)的推廣與應(yīng)用，不僅使本國(guó)企業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力得到鞏固，也使得世界先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展迅猛[10]。我國(guó)制造業(yè)市場(chǎng)的巨大潛力，為現(xiàn)代制造技術(shù)發(fā)展提供了廣闊的市場(chǎng)空間。但是，與制造業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)相比，國(guó)內(nèi)的現(xiàn)代制造技術(shù)的研發(fā)與市場(chǎng)拓展還不均衡。其中，國(guó)內(nèi)機(jī)械基礎(chǔ)件制造行業(yè)中的數(shù)控化率極低，不足1.6%，先進(jìn)加工工藝、技術(shù)和裝備的普及程度不足10 % ；CAD／CAM 系統(tǒng)應(yīng)用的普及率在國(guó)內(nèi)骨干企業(yè)僅有35%，產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小。另外，在相關(guān)行業(yè)中如印刷業(yè)、電力行業(yè)和醫(yī)療器械行業(yè)等，技術(shù)裝備的低數(shù)控化率也遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)對(duì)中高檔先進(jìn)產(chǎn)品的需求?？v觀國(guó)際制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)與發(fā)展，面對(duì)國(guó)際、國(guó)內(nèi)兩個(gè)制造業(yè)市場(chǎng)的日漸融合，如何立足國(guó)內(nèi)制造業(yè)的市場(chǎng)需求，整合分散的科研與企業(yè)資源，盡快形成自己在先進(jìn)制造產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)是擺在我國(guó)制造業(yè)面前的迫在眉睫的課題了[11]。

總之，重視制造業(yè)和現(xiàn)代制造技術(shù)已成為全球化的大趨勢(shì)?，F(xiàn)代制造技術(shù)不是一項(xiàng)具體技術(shù)，而是利用系統(tǒng)工程技術(shù)將各種相關(guān)技術(shù)集成的一個(gè)有機(jī)整體；現(xiàn)代制造技術(shù)是一種動(dòng)態(tài)技術(shù)，而不是一成不變的，它需要不斷吸收各種高新技術(shù)成果，并將其滲透到產(chǎn)品的所有領(lǐng)域，結(jié)合成一個(gè)有機(jī)整體，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔和靈活的生產(chǎn)[12]；現(xiàn)代制造技術(shù)的目的是提高制造業(yè)的綜合效益，其不摒棄傳統(tǒng)技術(shù)，而是有賴于不斷用科技新手段去研究它和傳承它，并應(yīng)用科技新成果去改造它和充實(shí)它；現(xiàn)代制造技術(shù)在強(qiáng)調(diào)環(huán)境保護(hù)的同時(shí)，還強(qiáng)調(diào)各專業(yè)學(xué)科之間的相互滲透、融合和淡化，并消除其間的界限。我國(guó)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展應(yīng)結(jié)合自身的特點(diǎn)，形成特色，大力發(fā)展一些關(guān)鍵前沿技術(shù)，比如新一代材料成型技術(shù)、微米及納米技術(shù)、快速原型制造以及智能制造等[13]。在不久的將來，現(xiàn)代制造技術(shù)將得到更大的發(fā)展和壯大，發(fā)展和應(yīng)用先進(jìn)制造技術(shù)是每個(gè)國(guó)家為提高企業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和技術(shù)創(chuàng)新能力的必然選擇。

參考文獻(xiàn)：

[1]張強(qiáng).淺談柔性制造技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2008.（5）:39-40.[2]沈向東.柔性制造技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.2.[3]吳立.關(guān)于柔性制造的研究[J].機(jī)床與液壓，2010，38（14）:9-11.[4]陳琪.制造業(yè)企業(yè)推行柔性制造的意義及對(duì)策[J].企業(yè)經(jīng)濟(jì)，2005（4）:7-8.[5]崔培枝，朱勝，姚巨坤.柔性再制造系統(tǒng)研究[J].機(jī)械制造，2003（11）:7-9

[6]王隆太，朱燈林，戴國(guó)洪．機(jī)械CAD／CAM技術(shù)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005．

[7]盛曉敏，鄧朝輝．先進(jìn)制造技術(shù)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.[8]李楷模.LI Kai-mo 現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向[J]-科技成果管理與研究2008(6）.[9]蔣新松．21世紀(jì)企業(yè)的主要模式一敏捷制造企業(yè)[J]．計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)一CIMS，1996，2(4)：3—8．

[10]羅振壁，周兆英，汪勁松，等．制造的革新[J]．機(jī)械工程學(xué)報(bào)，1995，31(4)：31—37．

[11]王永貴．戰(zhàn)略柔性與企業(yè)高成長(zhǎng)．天津：南開大學(xué)出版社，2003．67—69.[12]張榮，陳大佑．提升國(guó)有大中型企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的新途徑——柔性化管理．當(dāng)代經(jīng)濟(jì)研究．2006．(1)：33～35.[13]王先逵．制造工藝核心論[J]．世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng)，2005(3)：28—32．

第五篇：智能制造裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報(bào)告 (3000字)

智能制造裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究

一、智能制造裝備定義及范圍

二、我國(guó)智能制造裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

（一）產(chǎn)業(yè)發(fā)展取得的成就

1、產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展迅速

2、重點(diǎn)產(chǎn)品有所突破

3、形成一批具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的龍頭企業(yè)

4、產(chǎn)業(yè)資本體系多元化

（二）產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的主要問題

1、對(duì)外依存度高

2、創(chuàng)新能力不足

3、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱

三、智能制造裝備產(chǎn)業(yè)主要分布區(qū)域

四、智能制造裝備產(chǎn)業(yè)面臨的新形勢(shì)

（一）工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家優(yōu)勢(shì)明顯，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)更加激烈

（二）產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間巨大，前景廣闊

五、智能制造裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

（一）自動(dòng)化

（二）集成化

（三）信息化

（四）綠色化

六、智能制造裝備未來重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域

（一）電力領(lǐng)域

（二）節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域

（三）農(nóng)業(yè)裝備領(lǐng)域

（四）資源開采領(lǐng)域

（五）國(guó)防軍工領(lǐng)域

（六）基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域

七、智能制造裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展的對(duì)策建議

（一）加強(qiáng)區(qū)域統(tǒng)籌，推進(jìn)資源集中

（二）提升配套服務(wù)，推廣產(chǎn)業(yè)集聚

（三）完善產(chǎn)業(yè)鏈條，形成產(chǎn)業(yè)集群

智能制造裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究

智能制造裝備是《國(guó)務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》、《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要》及《“十二五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中明確的高端裝備制造業(yè)領(lǐng)域中的重點(diǎn)發(fā)展方向之一。作為高端裝備制造業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展方向和信息化與工業(yè)化深度融合的重要體現(xiàn)，大力培育和發(fā)展智能制造裝備產(chǎn)業(yè)對(duì)于加快制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，提升生產(chǎn)效率、技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量，降低能源資源消耗，實(shí)現(xiàn)制造過程的智能化和綠色化發(fā)展具有重要意義。

一、智能制造裝備定義及范圍

智能制造裝備是具有感知、分析、推理、決策、執(zhí)行功能的各類制造裝備的統(tǒng)稱，它是先進(jìn)制造技術(shù)、信息技術(shù)和智能技術(shù)的集成和深度融合。智能制造裝備產(chǎn)業(yè)的水平已經(jīng)成為當(dāng)今衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)化水平的重要標(biāo)志。

智能制造裝備產(chǎn)業(yè)主要包括：高檔數(shù)控機(jī)床、智能測(cè)控裝置、關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件、重大集成智能裝備。

二、我國(guó)智能制造裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

（一）產(chǎn)業(yè)發(fā)展取得的成就

1、產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展迅速

近年來，智能制造裝備產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)勢(shì)頭迅猛，初步形成一定的規(guī)模。2011年，智能制造裝備產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值約3600億元，其中機(jī)床工具產(chǎn)業(yè)銷售收入3922億元，其中高檔數(shù)控機(jī)床約占30%；儀器儀表產(chǎn)業(yè)銷售收入3945億元，其中智能控制系統(tǒng)、精密和智能儀器儀表與試驗(yàn)設(shè)備等約18%；機(jī)器人產(chǎn)業(yè)銷售收入150億元；通用基礎(chǔ)件行業(yè)銷售收入4600億元，高端部分約占5%；施工機(jī)械3100億元，高端部分占約20%；紡織機(jī)械600億元，高端部分約占20%；印刷機(jī)械160億元，高端部分占約20%；石化裝備1896億元，高端部分占約30%；國(guó)防工業(yè)專用制造裝備超過120億元。

2、重點(diǎn)產(chǎn)品有所突破

依托國(guó)家重點(diǎn)工程和重大科技專項(xiàng)的實(shí)施，一批國(guó)家急需、長(zhǎng)期依賴進(jìn)口、受制于國(guó)外的智能制造裝備實(shí)現(xiàn)突破，如精密、高速加工中心，重型數(shù)控鏜銑床，3.6萬噸黑色金屬垂直擠壓機(jī)；用于百萬千瓦超超臨界火電機(jī)組、年產(chǎn)45萬噸合成氨、軌道交通等重大工程項(xiàng)目的國(guó)產(chǎn)控制系統(tǒng)，高精度壓力/差壓變送器、原子熒光光譜儀、油井多相流檢測(cè)設(shè)備；直徑為6.34米的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)、直徑為11.22米的泥水平衡盾構(gòu)機(jī)；1600噸級(jí)加氫裂化反應(yīng)器、百萬噸級(jí)乙烯工程三大離心壓縮機(jī)組、百萬噸級(jí)乙烯冷箱。

3、形成一批具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的龍頭企業(yè)

現(xiàn)有沈陽機(jī)床、大連機(jī)床兩個(gè)集團(tuán)的年銷售收入均超過百億，進(jìn)入世界機(jī)床產(chǎn)業(yè)前10強(qiáng)。涌現(xiàn)出重慶川儀、京儀集團(tuán)、浙江中控、和利時(shí)、新松機(jī)器人、三一重工、中聯(lián)重科、瓦軸集團(tuán)、沈鼓集團(tuán)等一批具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的龍頭企業(yè)，以及聚光科技、天瑞儀器、威爾泰等各具特色的智能制造裝備企業(yè)。

4、產(chǎn)業(yè)資本體系多元化智能制造裝備產(chǎn)業(yè)是一個(gè)完全開放和競(jìng)爭(zhēng)的行業(yè)，中外資進(jìn)入最早的行業(yè)，近年來民營(yíng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速。機(jī)床工具行業(yè)銷售收入中，國(guó)有、民營(yíng)、三資所占比例分別為18.3%、67%和14.7%；儀器儀表行業(yè)銷售收入中，國(guó)營(yíng)、民營(yíng)、三資所占比例分別為：18.9％、45.2％和35.9％，初步形成國(guó)有企業(yè)、民營(yíng)企業(yè)、三資企業(yè)多元化發(fā)展，民營(yíng)企業(yè)比例較高的格局。

（二）產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的主要問題

1、對(duì)外依存度高

重大技術(shù)裝備用儀器儀表基本被國(guó)外壟斷，對(duì)外依存度達(dá)到40%，其中高端產(chǎn)品對(duì)外依存度更是達(dá)到70%。機(jī)器人和高端自動(dòng)控制系統(tǒng)的95%、高檔數(shù)控機(jī)床的90%、高檔數(shù)控系統(tǒng)的 95% 的市場(chǎng)份額被國(guó)外產(chǎn)品占領(lǐng)。

2、創(chuàng)新能力不足

行業(yè)整體技術(shù)水平與世界先進(jìn)水平有較大的差距。創(chuàng)新投入不足，儀器儀表行業(yè)r&d投入占銷售收入的比重僅為2.5%；國(guó)內(nèi)儀器儀表行業(yè)創(chuàng)新人才隊(duì)伍占從業(yè)人員的比重僅有5%，與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的20%相比有較大差距。重大裝備核心技術(shù)不掌握，自主品牌缺乏。

3、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱

智能制造裝備整機(jī)和成套設(shè)備配套的關(guān)鍵零部件、元器件大量進(jìn)口。為高檔數(shù)控機(jī)床配套的高檔功能部件70%需要進(jìn)口；高檔傳感器市場(chǎng)全部被國(guó)外產(chǎn)品壟斷；大型工程機(jī)械所需30mpa以上液壓件全部進(jìn)口，大型裝載機(jī)進(jìn)口部件占整機(jī)價(jià)值量的50～60%。

三、智能制造裝備產(chǎn)業(yè)主要分布區(qū)域

智能制造裝備產(chǎn)業(yè)主要分布在工業(yè)基礎(chǔ)發(fā)達(dá)的東北和長(zhǎng)三角地區(qū)。以數(shù)控機(jī)床為核心的智能制造裝備產(chǎn)業(yè)的研發(fā)和生產(chǎn)企業(yè)主要分布在北京、遼寧、江蘇、山東、浙江、上海、云南和陜西等地區(qū)。工業(yè)機(jī)器人將是未來智能制造裝備發(fā)展的一個(gè)新熱點(diǎn)，北京、上海、廣州、江蘇將是國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的主要市場(chǎng)。（邳州可以依托產(chǎn)業(yè)布局的優(yōu)勢(shì)，引進(jìn)和發(fā)展數(shù)控機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人方面的企業(yè)，來提升邳州的產(chǎn)業(yè)層次）

四、智能制造裝備產(chǎn)業(yè)面臨的新形勢(shì)

（一）工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家優(yōu)勢(shì)明顯，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)更加激烈

智能制造的概念于上世紀(jì)90年代首先由美國(guó)提出，其后各發(fā)達(dá)國(guó)家緊緊跟隨，紛紛將智能制造系統(tǒng)列為國(guó)家級(jí)計(jì)劃并著力發(fā)展。我國(guó)在八十年代后期才開始進(jìn)入智能制造裝備領(lǐng)域。速度明顯落后。

（二）產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間巨大，前景廣闊

國(guó)民經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、重大工程建設(shè)、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)改造及降低碳排放的承諾，對(duì)智能制造裝備提出了巨大的市場(chǎng)需求。

五、智能制造裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

智能制造裝備呈現(xiàn)出自動(dòng)化、集成化、信息化、綠色化的發(fā)展趨勢(shì)。

（一）自動(dòng)化

自動(dòng)化和智能化是智能制造裝備的重要發(fā)展趨勢(shì)，主要表現(xiàn)在裝備能根據(jù)用戶要求完成制造過程的自動(dòng)化，并對(duì)制造對(duì)象和制造環(huán)境具有高度適應(yīng)性，實(shí)現(xiàn)制造過程的優(yōu)化。

（二）集成化

智能制造裝備正向技術(shù)集、系統(tǒng)集成的方向發(fā)展，主要體現(xiàn)在生產(chǎn)工藝技術(shù)、硬件、軟件與應(yīng)用技術(shù)的集成及設(shè)備的成套，同時(shí)還體現(xiàn)在生物、納米、新能源、新材料等跨學(xué)科高技術(shù)的集成，從而使裝備得到不斷提高和升級(jí)，甚至發(fā)生深刻變化。

（三）信息化

信息技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)的融合，帶來巨大的、甚至是革命性的變化。將傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件技術(shù)“嵌入”裝備中，實(shí)現(xiàn)裝備的性能提升和“智能”。設(shè)計(jì)及制造過程的數(shù)字化、信息化與智能化的最終目標(biāo)不僅是要快速開發(fā)出產(chǎn)品或裝備，而且要努力實(shí)現(xiàn)大型復(fù)雜產(chǎn)品一次開發(fā)成功。

（四）綠色化

資源、能源的壓力，使裝備必須考慮從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的全生命周期中，對(duì)環(huán)境負(fù)面影響極小，資源利用率極高，并使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。綠色制造是提高智能制造裝備資源循環(huán)利用效率和降低環(huán)境排放的關(guān)鍵途徑。

六、智能制造裝備未來重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域

（一）電力領(lǐng)域

重點(diǎn)推進(jìn)在百萬千瓦級(jí)火電機(jī)組中實(shí)現(xiàn)燃燒優(yōu)化、設(shè)備預(yù)測(cè)維護(hù)功能，在百萬千瓦級(jí)核電站實(shí)現(xiàn)安全控制和特種測(cè)量功能，在重型燃?xì)廨啓C(jī)中實(shí)現(xiàn)快速啟停和復(fù)合控制功能，3mw以上風(fēng)電機(jī)組的主控功能，變槳控制功能，太陽能熱電站實(shí)現(xiàn)追日控制功能，在智能電網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)用電管理、用戶互動(dòng)、電能質(zhì)量改進(jìn)、設(shè)備智能維護(hù)功能。

（二）節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域

重點(diǎn)推進(jìn)在固體廢棄物智能化分選裝備、智能化除塵裝備、污水處理裝備上推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)各種再生原料的高效智能化分選、除塵設(shè) 備和污水處理裝備的自動(dòng)調(diào)節(jié)與高效、穩(wěn)定，在地?zé)岚l(fā)電裝備中實(shí)現(xiàn)地?zé)岣咝Оl(fā)電建模與控制功能。

（三）農(nóng)業(yè)裝備領(lǐng)域

重點(diǎn)推進(jìn)在大型拖拉機(jī)及聯(lián)合整地、精密播種、精密施肥、精準(zhǔn)植保等配套機(jī)具成套機(jī)組，谷物、棉花、油菜、甘蔗等聯(lián)合收獲機(jī)械，水稻高速插秧機(jī)等種植機(jī)械裝備上的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)故障及作業(yè)性能的實(shí)時(shí)診斷、檢測(cè)和控制，實(shí)現(xiàn)作業(yè)過程的智能控制和管理。

（四）資源開采領(lǐng)域

重點(diǎn)推進(jìn)在煤炭綜采設(shè)備、礦山機(jī)械上應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)綜采工作面設(shè)備信息與環(huán)境信息的集成監(jiān)控、安全環(huán)境預(yù)警、精確人員定位等功能，在天然氣長(zhǎng)距離集輸設(shè)備中實(shí)現(xiàn)全線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控、運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化、管道泄漏檢測(cè)定位、站場(chǎng)無人操作或無人值守以及中心遠(yuǎn)程遙控功能，在油田設(shè)備中實(shí)現(xiàn)井口關(guān)鍵參數(shù)檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理及集中監(jiān)測(cè)功能。

（五）國(guó)防軍工領(lǐng)域

重點(diǎn)推進(jìn)專用機(jī)器人、精密儀器儀表、新型傳感器、智能工控機(jī)在航天、航空、艦船、兵器等國(guó)防軍工領(lǐng)域的應(yīng)用。

（六）基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域

重點(diǎn)推進(jìn)在挖掘機(jī)、盾構(gòu)機(jī)、起重機(jī)、裝載機(jī)、叉車、混凝土機(jī)械等施工裝備上應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程定位、監(jiān)測(cè)、診斷、管理等智能功能，在機(jī)場(chǎng)和碼頭建設(shè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)行李和貨物的自動(dòng)裝卸、輸送、分揀、存取全過程的智能控制和管理，集裝箱裝卸的無人操作與數(shù)字化管理。

七、智能制造裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展的對(duì)策建議

（一）加強(qiáng)區(qū)域統(tǒng)籌，推進(jìn)資源集中

開展區(qū)域統(tǒng)籌規(guī)則。加強(qiáng)區(qū)域、省域智能制造裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展的宏觀指導(dǎo)，由國(guó)家或省主管部門牽頭，科學(xué)地編制智能制造裝備產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，設(shè)立產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)，協(xié)調(diào)產(chǎn)業(yè)布局與區(qū)域分工，避免低水平重復(fù)建設(shè)、惡性競(jìng)爭(zhēng)。

（二）提升配套服務(wù)，推廣產(chǎn)業(yè)集聚

注重服務(wù)平臺(tái)建設(shè)。加強(qiáng)技術(shù)、研發(fā)、中試、轉(zhuǎn)化等一系列公共平臺(tái)的建設(shè)，建立完善的產(chǎn)學(xué)研合作體系、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，從專業(yè)服務(wù)和集群發(fā)展角度提高園區(qū)的競(jìng)爭(zhēng)力。圍繞龍頭企業(yè)和技術(shù)輸出重點(diǎn)機(jī)構(gòu)，組織企業(yè)提供配套和轉(zhuǎn)化服務(wù)。

（三）完善產(chǎn)業(yè)鏈條，形成產(chǎn)業(yè)集群

抓好地區(qū)產(chǎn)業(yè)定位，全面考慮產(chǎn)業(yè)和項(xiàng)目的協(xié)作關(guān)聯(lián)度，鼓勵(lì)依托產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)開展專業(yè)分工。

各地方發(fā)展智能制造裝備產(chǎn)業(yè)還必須要和當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)的裝備制造產(chǎn)業(yè)的改造提升相結(jié)合，在不脫離現(xiàn)有裝備工業(yè)基礎(chǔ)的前提下，加快新興科技如人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等與傳統(tǒng)裝備制造產(chǎn)業(yè)的融合，形成新興裝備制造產(chǎn)業(yè)集群。