第一篇：西門子數(shù)字化企業(yè)平臺方案與智能制造

西門子數(shù)字化企業(yè)平臺方案與智能制造

生產(chǎn)規(guī)劃和生產(chǎn)工程

西門子致力于成為面向整個產(chǎn)品開發(fā)與生產(chǎn)過程的整合型供應商 – 覆蓋從產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)規(guī)劃直至生產(chǎn)工程、生產(chǎn)實施以及后續(xù)服務的整個過程。這便是智能制造與數(shù)字化企業(yè)平臺。對于制造業(yè)的未來，我們展示了我們?nèi)绾瓮ㄟ^眾多的產(chǎn)品、解決方案、服務和全面的縱向市場專業(yè)知識為客戶提供支持，助其提高生產(chǎn)率和效率。我們?yōu)樗锌蛻艚y(tǒng)一部署智能制造與數(shù)字化企業(yè)平臺技術(shù)。我們憑借廣泛的產(chǎn)品組合，深厚的縱向市場專業(yè)知識 – 在這一次再次得到證明，并且再度覆蓋全球 – 以及對客戶的極大重視，確保帶來最佳的工業(yè)產(chǎn)品和解決方案，滿足不同客戶的需求。我們擁有廣泛的自動化技術(shù)、工業(yè)控制及驅(qū)動技術(shù)、工業(yè)信息技術(shù)與軟件以及行業(yè)服務，為世界各地的客戶提供覆蓋整個價值鏈的全面支持 – 包括從產(chǎn)品設(shè)計到生產(chǎn)規(guī)劃，從過程工程一直延伸至生產(chǎn)實施和后續(xù)服務。

利用虛擬機工具進行生產(chǎn)規(guī)劃

現(xiàn)代化機床耗資不菲，而且必須充分發(fā)揮其能力才能讓企業(yè)獲得最大的投資回報。如果將機器閑置不用，將是很大的損失。當機器投入運轉(zhuǎn)時，要確保其各項功能發(fā)揮穩(wěn)定，并盡可能提高運作效率。如果在生產(chǎn)中需要不斷重復設(shè)置機床，或?qū)⑵涓难b用于培訓用途，將會產(chǎn)生機器被白白閑置的時間。然而，這種情況只要借助虛擬機工具即可避免，它像實體機床一樣運轉(zhuǎn)，但完全是通過工業(yè)信息技術(shù)與軟件程序來模擬的。西門子就有這樣一款解決方案，其名稱很貼切地被稱為虛擬機工具，是智能制造與數(shù)字化企業(yè)平臺的重要組成部分。它可被用于設(shè)定機床設(shè)置，還可供培訓和驗證子程序之用，大大節(jié)省使用實體機床的時間。虛擬機工具可縮短機床的非生產(chǎn)性操作時間，其仿真度很高，可減少對實體機床的非生產(chǎn)性利用，進而顯著提高生產(chǎn)效率和能源效率。它為制造業(yè)的未來提供了卓越的范例。

第二篇：西門子數(shù)字化企業(yè)平臺(數(shù)字工廠)蘊藏巨大玄機

西門子數(shù)字化企業(yè)平臺(數(shù)字工廠)蘊藏巨大玄機

由西門子成都工廠研發(fā)的新產(chǎn)品誕生于西門子PLM的產(chǎn)品開發(fā)解決方案NX軟件。它支持產(chǎn)品開發(fā)中從設(shè)計到工程和制造的各個方面，并集成了多學科仿真，還能夠提供全系列先進零部件制造應用的解決方案，這是其他計算機輔助設(shè)計軟件所無法實現(xiàn)的。研發(fā)部門的工程師們可以通過NX軟件進行模擬設(shè)計，還可以在設(shè)計過程中進行模擬組裝，真正實現(xiàn)“可見即可得”。由于NX軟件的應用而實現(xiàn)的數(shù)字化設(shè)計，可以大大縮短產(chǎn)品從設(shè)計到分析的迭代周期，也減少了多達90%的編程時間。產(chǎn)品開發(fā)的時間也就相應縮短了。

在NX軟件中完成設(shè)計的產(chǎn)品，都會帶著專屬于自己的數(shù)據(jù)信息繼續(xù)“生產(chǎn)旅程”。這些數(shù)據(jù)一方面通過CAM（計算機輔助制造系統(tǒng)）向生產(chǎn)線上傳遞，為完成接下來的制造過程做準備，另一方面也被同時“寫”進數(shù)字化工廠的數(shù)據(jù)中心——Teamcenter軟件中，供質(zhì)量、采購和物流等部門共享。采購部門會依據(jù)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)信息進行零部件的采購，質(zhì)量部門會依據(jù)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)信息進行驗收，物流部門則是依據(jù)數(shù)據(jù)信息進行零部件的確認。

共享的數(shù)據(jù)庫是Teamcenter的最大特點。當質(zhì)量、采購、物流等不同部門調(diào)用數(shù)據(jù)時，他們使用的是共享的文檔庫，并且通過主干快速地連接到各責任方。即使數(shù)據(jù)發(fā)生更新，不同的部門也都能第一時間得到最新的數(shù)據(jù)，這就使得西門子成都工廠研發(fā)團隊的工作量變得簡單、高效了許多，避免了傳統(tǒng)研發(fā)制造企業(yè)的研發(fā)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)或不同部門之間由于數(shù)據(jù)平臺不同造成的信息傳輸壁壘。

西門子成都工廠PLC（可編程控制器）裝配工位上的一名普通員工。對比身邊的大多數(shù)同事來說，他還算個新人，但這份工作對于他來說并不復雜，得益于西門子數(shù)字化企業(yè)平臺的，將枯燥的制造生產(chǎn)變得輕松。

每天由西門子MES系統(tǒng)生成的電子任務單都會顯示在王云龍工作臺前方的電腦顯示屏上，實時的數(shù)據(jù)交換間隔小于1秒，這就意味著他隨時可以看到最新的版本。西門子MES系統(tǒng)SIMATIC IT包攬了傳統(tǒng)制造企業(yè)生產(chǎn)計劃調(diào)度的職能。沒有了人工抄寫的任務單，省去了不同產(chǎn)線交流的復雜環(huán)節(jié)。生產(chǎn)訂單由MES統(tǒng)一下達，在與ERP系統(tǒng)高度的集成之下，可以實現(xiàn)生產(chǎn)計劃、物料管理等數(shù)據(jù)的實時傳送。此外，SIMATIC IT還集成了工廠信息管理、生產(chǎn)維護管理、物料追溯和管理、設(shè)備管理、品質(zhì)管理、制造KPI分析等多種功能，可以保證工廠管理與生產(chǎn)的高度協(xié)同。

第三篇：西門子數(shù)字化企業(yè)平臺為數(shù)字化生產(chǎn)帶來輕松高效

西門子數(shù)字化企業(yè)平臺為數(shù)字化生產(chǎn)帶來輕松高效

在這座快速發(fā)展的城市中感受到科技為工業(yè)帶來的變化并不難。在成都高新西區(qū)，有一座看起來“不起眼”的工廠。它外觀低調(diào)樸素，內(nèi)部卻隱藏著巨大玄機。全廠內(nèi)實現(xiàn)了從管理、產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)到物流配送全過程的數(shù)字化, 并且通過信息技術(shù)，與德國生產(chǎn)基地和美國的研發(fā)中心進行數(shù)據(jù)互聯(lián)。它是一個完整的數(shù)字化企業(yè)平臺——西門子工業(yè)自動化產(chǎn)品成都生產(chǎn)研發(fā)基地.王云龍畢業(yè)于成都某院校的電子信息專業(yè)，是西門子成都工廠PLC（可編程控制器）裝配工位上的一名普通員工。對比身邊的大多數(shù)同事來說，他還算個新人，但這份工作對于他來說并不復雜，得益于西門子數(shù)字化企業(yè)平臺的，將枯燥的制造生產(chǎn)變得輕松。

每天由西門子MES系統(tǒng)生成的電子任務單都會顯示在王云龍工作臺前方的電腦顯示屏上，實時的數(shù)據(jù)交換間隔小于1秒，這就意味著他隨時可以看到最新的版本。西門子MES系統(tǒng)SIMATIC IT包攬了傳統(tǒng)制造企業(yè)生產(chǎn)計劃調(diào)度的職能。沒有了人工抄寫的任務單，省去了不同產(chǎn)線交流的復雜環(huán)節(jié)。生產(chǎn)訂單由MES統(tǒng)一下達，在與ERP系統(tǒng)高度的集成之下，可以實現(xiàn)生產(chǎn)計劃、物料管理等數(shù)據(jù)的實時傳送。此外，SIMATIC IT還集成了工廠信息管理、生產(chǎn)維護管理、物料追溯和管理、設(shè)備管理、品質(zhì)管理、制造KPI分析等多種功能，可以保證工廠管理與生產(chǎn)的高度協(xié)同。

在王云龍的工作臺上有5個不同的零件盒，每個零件盒上都配有指示燈。當自動引導小車送來一款待裝配的產(chǎn)品時，電腦顯示屏上會出現(xiàn)它的信息，相應所需零件盒上的指示燈亮起，王云龍就知道該安裝什么零件了。這是由于傳感器掃描了產(chǎn)品的條碼信息，并將數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)搅薓ES系統(tǒng)，MES系統(tǒng)再通過與西門子TIA（全集成自動化系統(tǒng)）的互聯(lián)操縱零件盒指示燈，從而代替人完成了思考的過程。這種設(shè)計可以滿足自動化產(chǎn)品“柔性”生產(chǎn)的需求（即在一條生產(chǎn)線上同時生產(chǎn)多種產(chǎn)品），有了指示燈的幫助，即使換另外一種產(chǎn)品王云龍也不會怕裝錯零件了。

西門子全集成自動化解決方案（TIA）在很大程度上替代了人類的大腦、視覺和手臂。西門子用可編程控制器（PLC）來引導生產(chǎn)流程，用視覺系統(tǒng)來識別質(zhì)量、用自動引導小車來傳遞產(chǎn)品。通過PROFINET現(xiàn)場總線連接并傳送數(shù)據(jù)，不僅使人的工作變輕松了，更能確保生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的可靠、靈活與高效。

西門子成都工廠總經(jīng)理Andreas Bukenberger針對高效生產(chǎn)給出了具體的數(shù)字：“成都工廠產(chǎn)品的一次通過率（FPY）可達到99%以上?！?/p>

王云龍確認了他裝配好的產(chǎn)品，按下工作臺上的一個按鈕，自動化流水線上的傳感器就會掃描產(chǎn)品的條碼信息，記錄它在這個工位的數(shù)據(jù)。MES系統(tǒng)SIMATIC IT將以該數(shù)據(jù)作為判斷基礎(chǔ)，向控制系統(tǒng)下達指令，指揮小車將它送去下一個目的地?！?/p>

在到達下一個工序前，產(chǎn)品要通過“嚴格”的檢驗程序，以可編程控制器（PLC）產(chǎn)品為例，在整個生產(chǎn)過程中針對該類產(chǎn)品的質(zhì)量檢測節(jié)點就超過20個。視覺檢測是數(shù)字化工廠特有的質(zhì)量檢測方法，相機會拍下產(chǎn)品的圖像與Teamcenter數(shù)據(jù)平臺中的正確圖像作比對，一點小小的瑕疵都逃不過SIMATIC IT品質(zhì)管理模塊的“眼睛”。對比傳統(tǒng)制造企業(yè)的人工抽檢，這顯然要可靠又快速得多?！?/p>

在經(jīng)過多次裝配并接受過多道質(zhì)量檢測后，成品將被送到包裝工位。再經(jīng)過人工包裝、裝箱等環(huán)節(jié)，一箱包裝好的自動化產(chǎn)品就會通過升降梯和傳送帶被自動運達物流中心或立體倉庫。”

第四篇：船舶數(shù)字化設(shè)計與制造

關(guān)于船舶數(shù)字化設(shè)計與制造

目前在我國乃至全世界。要實現(xiàn)船舶行業(yè)的跨越式發(fā)展，必須以信息技術(shù)為基礎(chǔ)。世界造船強國從CAX開始，逐步由實施CIMS、應用敏捷制造技術(shù)向組建“虛擬企業(yè)”方向發(fā)展，形成船舶產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計、建造、驗收、使用、維護于一體的船舶產(chǎn)品全生命周期的數(shù)字化支持系統(tǒng)，實現(xiàn)船舶設(shè)計全數(shù)字化、船舶制造精益化和敏捷化、船舶管理精細化、船舶制造裝備自動化和智能化、船舶制造企業(yè)虛擬化、從而大幅度提高生產(chǎn)效率和降低成本。所謂數(shù)字化設(shè)計就是運用虛擬現(xiàn)實、可視化仿真等技術(shù)，在計算機里先設(shè)計一條“完整的數(shù)字的船”。不僅可以點擊鼠標進入船體內(nèi)部參觀一番，還可以在虛擬的大海中看它的速度、強度、抗風浪能力。這樣一來船舶設(shè)計的各個階段和船、機、舾、涂等多個專業(yè)模塊在同一數(shù)據(jù)庫中進行設(shè)計。

船舶是巨大而復雜的系統(tǒng)，由數(shù)以萬計的零部件和數(shù)以千計的配套設(shè)備構(gòu)成，包括數(shù)十個功能各異的子系統(tǒng)，通過船體平臺組合成一個有機的整體。造船周期一般在10個月以上，既要加工制造大量的零部件，又要進行繁雜的逐級裝配，涉及物資、經(jīng)營、設(shè)計、計劃、成本、制造、質(zhì)量、安全等各個方面。這樣的一個復雜的系統(tǒng)需要非常強大的信息處理能力。我國船舶行業(yè)今年來雖有很大的發(fā)展，但與國際造船強國相比，無論在產(chǎn)量，還是在造船技術(shù)上差距甚大，信息化水平落后是直接原因。其中，集成化設(shè)計系統(tǒng)與生產(chǎn)進程聯(lián)系不緊密、船舶零部件標準化程度低、信息采集手段落后、物資/物流管理系統(tǒng)信息部同步、生產(chǎn)日程計劃安排手段落后、成本管理工作缺乏系統(tǒng)性、數(shù)字化應用未有效的促進體制和管理創(chuàng)新等問題的存在，導致了我國船舶行業(yè)參與國際競爭的綜合能力不高。

船舶工業(yè)是集資金、技術(shù)、勞動密集為一體的產(chǎn)業(yè)，科技含量較高。盡管我國船舶行業(yè)的造船量已連續(xù)多年位居世界前三位，造船相關(guān)經(jīng)濟指標持續(xù)增長，但是與其他造船強國相比，我國船舶企業(yè)還存在很大的差距，尤其是在造船信息化數(shù)字化方面，由于信息技術(shù)和應用的滯后，使得我國船舶企業(yè)與世界造船強國的船舶企業(yè)差距有擴大的趨勢。具體表現(xiàn)在：

1、開發(fā)設(shè)計滯后。由于缺乏一體化的數(shù)字設(shè)計工具，我國船舶工業(yè)長期以來在船舶設(shè)計與開發(fā)方面能力很差，已經(jīng)嚴重影響我國船舶工業(yè)的發(fā)展，設(shè)計周期長和設(shè)計水平落后都制約了我國造船生產(chǎn)效率的提高。

2、信息建設(shè)無序。目前我國數(shù)字化造船存在的主要問題有船舶設(shè)計自頂向下的全過程集成尚未實現(xiàn)；現(xiàn)有系統(tǒng)的集成度差，信息孤島現(xiàn)象嚴重；信息架構(gòu)的整體考慮不足，協(xié)同能力和柔性應對能力差，產(chǎn)品設(shè)計、制造、管理信息一體化的集成度較低，數(shù)字化設(shè)計、制造、管理生產(chǎn)線各主線尚未貫通，數(shù)字化制造技術(shù)效能遠未發(fā)揮。

3、運營管理薄弱。由于缺乏對造船成本的實時跟蹤管理，導致造船專業(yè)化水平低、生產(chǎn)流程不盡合理，生產(chǎn)準備周期長、單位產(chǎn)品工時耗費高制約了造船業(yè)的發(fā)展。特別是隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模的快速擴大來自企業(yè)管理方式和成本節(jié)約的挑戰(zhàn)將會更加突出。

4、配套商全球化。在我國船舶工業(yè)規(guī)模迅速擴大、造船產(chǎn)量急劇增加和船舶品種結(jié)構(gòu)不斷升級的情況下，特別加入WTO后，國家對船用設(shè)備進口采取行政性限制措施，進一步降低船用設(shè)備進口關(guān)稅，更多性價比高的國外同類產(chǎn)品進入我國市場，使得船舶企業(yè)配套設(shè)備的提供商遍布全球，這從側(cè)面也對船舶企業(yè)信息一體化建設(shè)提出了更高的要求。

5、協(xié)同響應速動。船舶制造正在從集成制造向敏捷制造過程轉(zhuǎn)化，真正面向大批量定制技術(shù)的船舶敏捷制造系統(tǒng)，并沒有實現(xiàn)的基礎(chǔ)。但隨著造船模式向船舶敏捷制造過程轉(zhuǎn)化的深入，船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計模塊化和標準化技術(shù)也將會更加深入地研究并逐步推廣應用，這必將帶來船舶制造過程和模式的快速演變，可以預測，隨著以上關(guān)鍵技術(shù)的成熟，船舶制造大批量定制的環(huán)境將逐步形成，這將對船舶企業(yè)間協(xié)同的速動響應能力提出更高的要求，而船舶企業(yè)間的實時互通也需要強有力的信息化平臺作支持。

總之，我國船舶企業(yè)在數(shù)字化造船的實施建設(shè)方面，首先要確定其總體的發(fā)展規(guī)劃和目標，并建立起企業(yè)的Intranet/Internet網(wǎng)，做好基礎(chǔ)準備。從生產(chǎn)設(shè)計、信息化建設(shè)、企業(yè)管理三個方面入手，通過推動CAD/CAM、CIMS技術(shù)，B2B電子商務技術(shù)及ERP技術(shù)的廣泛應用，縮短船舶總體及配套設(shè)備的設(shè)計和生產(chǎn)周期，提高船舶質(zhì)量。通過開展網(wǎng)上報價和網(wǎng)上采購，加速資金和材料的周轉(zhuǎn)速度。最終實現(xiàn)網(wǎng)絡化的管理體系，提高管理效率，最終實現(xiàn)數(shù)字化船舶。

第五篇：智能制造現(xiàn)狀與前景

智能制造的發(fā)展與前景展望

(南京航空航天大學機電學院，南京市，210016)摘要:簡述了智能制造形成的原因及智能制造的概念；分析了智能制造國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀；指出了智能制造的發(fā)展趨勢及其面臨的問題。

關(guān)鍵詞：智能制造 人工智能 機械制造 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內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，重點論述了目前智能制造存在的問題，并得出結(jié)論，認為德國的”工業(yè)4.0”和美國的工業(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)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)部門，是決定國家發(fā)展水平的最基本因素之一。從機械制造業(yè)發(fā)展的歷程來看，經(jīng)歷了由手工制作、泰勒化制造、高度自動化、柔性自動化和集成化制造、并行規(guī)劃設(shè)計制造等階段。就制造自動化而言，大體上每十年上一個臺階: 50-60年代是單機數(shù)控，70年代以后則是CNC機床及由它們組成的自動化島，80年代出現(xiàn)了世界性的柔性自動化熱潮。與此同時，出現(xiàn)了計算機集成制造，但與實用化相距甚遠。隨著計算機的問世與發(fā)展，機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，二是借助計算機和自動化科學的制造技術(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，人們對制造過程的自動化程度賦予了極大的研究熱情，這是因為從1870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)計的效率只提高了1.2倍，這表明體力勞動通過采用自動化技術(shù)得到了極大的解放，而腦力勞動的自動化程度（其實質(zhì)是決策自動化程度）則很低，制造過程中人的因素尚未得到充分的認識，人尚未真正地從復雜的生產(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（包括社會問題、生理問題等）在制造過程中都有所反映。面對批量小、品種多、質(zhì)量高、更新快的產(chǎn)品市場競爭要求以及各種社會因素的綜合影響，制造過程的自動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或長久地得到提供；（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，決策過程更加復雜，決策時間要求更短；（4）制造過程的自動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)要求專家們在更大范圍內(nèi)進行更及時的合作，小到一個企業(yè)內(nèi)部的各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，大至一個國家甚至世界范圍內(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危險時期”。幸運的是，計算機與計算機科學以及其它高技術(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危機。這是因為，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)的各個環(huán)節(jié)以一種高度柔性與高度集成的方式，通過計算機模擬人類專家的智能活動，進行分析、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；并對人類專家的制造智能進行收集、存貯、完善、共享、繼承與發(fā)展。未來工業(yè)生產(chǎn)的基本特征應該是知識密集型，制造自動化的根本是決策自動化。

2發(fā)展現(xiàn)狀

2.1國外研究現(xiàn)狀：

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

2.1.1美國

美國是國際智能制造思想的發(fā)源地之一，美國政府高度重視智能制造的發(fā)展，并且已經(jīng)把它作為21世紀占領(lǐng)世界制造技術(shù)領(lǐng)先地位的基石。從上世紀90年代開始，美國國家科學基金（NSF）就著重資助有關(guān)智能制造的諸項研究，項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、物流［］傳輸?shù)闹悄茏詣踊?。2005年，美國國家標準與技術(shù)研究所（NIST）提出了“聰明加工系統(tǒng)（smart machining system,SMS）”研究計劃。聰明加工系統(tǒng)的實質(zhì)是智能化，該系統(tǒng)的主要目標和研究內(nèi)容包括：（1）系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化。即將相關(guān)工藝過程和設(shè)備知識加以集成后進行建模，進行系統(tǒng)的動態(tài)性能優(yōu)化；（2）設(shè)備特征化。即開發(fā)特征化的測量方法、模型和標準，并在運行狀態(tài)下對機床性能進行測量和通信；（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，使基于模型的機器控制能夠無縫運行；（4）狀態(tài)監(jiān)控和可靠性。即開發(fā)測量、傳感和分析方法；（5）在加工過程中直接測量刀具磨損和工件精度的方法。

2011年，美國總統(tǒng)奧巴馬宣布實施包括工業(yè)機器人在內(nèi)的”Advanced Manufacturing Partnership Plan”（先進制造聯(lián)盟計劃），立即得到同日發(fā)布的“實現(xiàn) 21世紀智能制造”新報告的積極響應。在這份由美國智能制造領(lǐng)導聯(lián)盟（smart manufacturing leadership coalition,SMLC）公布的報告中，不但描繪了該領(lǐng)域未來的發(fā)展藍圖，而且確定了十大優(yōu)先行動目標，意圖通過采用21世紀的數(shù)字信息技術(shù)和自動化技術(shù)，加快對20世紀的工廠進行

［］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、效率和競爭力方面的多重效益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）的國際合作計劃，并與美國、加拿大、澳大利亞、瑞士和歐洲自由貿(mào)易協(xié)定國在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）、計算機集成制造系統(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年啟動了第七框架計劃（FP7）的制造云項目3，特別是制造業(yè)強國的德

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

［］公司等德國學術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的建議和推動下形成，目前其已上升為國家級戰(zhàn)略6。

［］2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

國內(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)、基于知識的系統(tǒng)和智能輔助系統(tǒng)等，而對制造環(huán)境的全面“智能化”研究工作還處于剛剛起步階段。我國自 2009 年 5 月《裝備制造業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》出臺以來，國家對智能制造裝備產(chǎn)業(yè)的政策支持力度不斷加大，2012年國家有關(guān)部委更集中出臺了一系列規(guī)劃和專項政策，使得我國智能制造裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展輪廓得到進一步地明晰。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年將我國智能制造裝備產(chǎn)業(yè)培育成為具有國際競爭力的先導產(chǎn)業(yè)?？茖W技術(shù)部也發(fā)布了《智能制造科技發(fā)展”十二五”專項規(guī)劃》；國家發(fā)展改革委員會、財政部、工業(yè)與信息化部三部委組織實施了智能制造裝備發(fā)展專項；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)展重點領(lǐng)域，以實現(xiàn)制造過程智能化為目標，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：以推進八項智能測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，促進在國民經(jīng)濟六大重點領(lǐng)域的示范應用推廣。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)域中應用的階段，研究課題涉及到市場分析、產(chǎn)品設(shè)計、制造過程控制、材料處理、信息管理、設(shè)備維護等眾多方面，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)進展。然而，隨著研究與應用工作的深入，人們逐漸地認識到自動化程度的進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)作為一個有機的整體要受技術(shù)（包括生產(chǎn)系統(tǒng)）、人（包括間接影響生產(chǎn)過程的社會群體）和經(jīng)濟（包括市場競爭和社會競爭）三方面因素的制約。從技術(shù)的角度來看，對于一個企業(yè)來說，市場預測、生產(chǎn)決策、產(chǎn)品設(shè)計、原料訂購與處理、制造加工、生產(chǎn)管理、原料產(chǎn)品的儲運、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。該過程的自動化程度取決于各環(huán)節(jié)的集成自動化（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。

3.2發(fā)展趨勢 當前，智能制造的發(fā)展趨勢以德國的”工業(yè)4.0”和美國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)裝備最為清晰。

3.2.1 德國“工業(yè)4.0”

德國“工業(yè) 4.0”通過充分利用信息物理系統(tǒng)（CPS），實現(xiàn)由集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉(zhuǎn)變，目標是建立高度靈活的個性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務的生產(chǎn)模式，推動現(xiàn)有制造業(yè)向智能化方向轉(zhuǎn)型。CPS是一個綜合計算、網(wǎng)絡和物理環(huán)境的多維復雜系統(tǒng)，通過3C（Computation、Communication、Control）技術(shù)的有機融合與深度協(xié)作，實現(xiàn)制造裝備系統(tǒng)的實時感知、動態(tài)控制和信息服務。CPS實現(xiàn)計算、通信與物理系統(tǒng)的一體化設(shè)計，可使系統(tǒng)更加可靠、高效、實時協(xié)同。德國電氣電子和信息技術(shù)協(xié)會于2013年發(fā)布了德國首個“工業(yè)4.0”標準化路線圖，以加強德國作為技術(shù)經(jīng)濟強國的核心競爭力，確保德國制造［］的未來7-8?！肮I(yè)4.0”項目主要分為兩大主題：（1）智能工廠。重點研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過。程，以及網(wǎng)絡化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實現(xiàn)（工業(yè)4.0智能工廠如圖1所示）；

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

圖1 工業(yè)4.0智能工廠

3.2.2 美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)裝備

2013年，美國通用電氣公司（GE）發(fā)表了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)-打破智慧與機器的邊界》報告［9］。該報告提出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（Industrial Internet）的概念。工業(yè)化創(chuàng)造了無數(shù)的機器、設(shè)施和系統(tǒng)網(wǎng)絡，而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)則是指讓這些機器和先進的傳感器、控制和軟件應用相連接，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：（1）工業(yè)革命。伴隨著工業(yè)革命，出現(xiàn)了無數(shù)臺機器、設(shè)備、機組和工作站；（2）強大的網(wǎng)絡革命；

（3）在網(wǎng)絡化的影響下，計算、信息與通訊系統(tǒng)應運而生并不斷發(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)的重點發(fā)展方向。各國政府高度重視智能制造裝備的研發(fā)和應用，美、日、歐已有一系列的研究成果和部分產(chǎn)品面世，德國的“工業(yè)4.0”項目也積極地推動了制造業(yè)向智能化的轉(zhuǎn)型。我國政府也充分認識到智能制造裝備的重要戰(zhàn)略地位，已出臺政策推動智能制造裝備的產(chǎn)業(yè)化水平提升?？梢灶A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)展上的作用將進一步得到顯現(xiàn)；同時，行業(yè)也將在工業(yè)機器人、智能機床和基礎(chǔ)制造裝備、智能儀器儀表、三維打印裝備、新型傳感器、自動化成套生產(chǎn)線等重點領(lǐng)域形成快速發(fā)展與突破。參考文獻

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