智能制造基本内涵与关键技术分析
试阐述对智能制造内涵与特征的理解和认识
试阐述对智能制造内涵与特征的理
解和认识
智能制造是一种以信息技术和自动化技术为支撑的产业变革，旨在提升制造业的能效，提高企业的竞争力。
它涵盖了整个制造业链从设计、开发到生产、测试和服务，各个环节都融入了大量的智能化技术，使得工厂可以更加聪明、智能、可靠地运行。
智能制造的内涵和特征主要有四个方面：首先，基于网络的多样性技术，如物联网、大数据、计算机视觉、人工智能等，把所有的设备和系统连接起来，形成一个智能制造系统；其次，智能制造系统通过对原材料、半成品和成品的实时监测和追踪，实现质量控制和计划调度；第三，智能制造系统可以根据市场变化和客户需求实现实时制造，从而提升生产效率，提高产品质量；最后，智能制造系统可以实现自动化、智能化的精益生产，减少废品率，大幅提升企业的生产效率。
总之，智能制造是一种以信息技术和自动化技术为支撑的产业变革，它通过网络技术、智能技术、质量控制、实时制造等技术，使得制造业更加聪明、智能、可靠地运行，从而提升制造业的能效，提高企业的竞争力。
智能制造的概念和关键技术
智能制造的概念和关键技术智能制造，或称为智能制造业，是一种通过人工智能(AI)、物联网(IoT)、虚拟现实(VR)和其他相关高技术手段，对生产设备、流程和生产效率进行优化和升级，提高制造业的质量、效率、可靠性和舒适感的方式。
它可以高效地利用生产资源，缩短产品的制造周期，提高质量水平，从而使企业实现生产效益和市场竞争力的双重提高。
为了实现智能制造，必须有一定的前提条件，既需要具备先进的加工技术，也需要有先进的管理方法和技术。
只有在实际生产过程中，精细的控制可以带来更高的效率和效益。
关键技术1.物联网技术在智能工厂中，每个物品都会被分配一个唯一的标识符，如RFID标签。
这些设备可以随时解读设备的使用历史、位置信息以及鉴定过程所使用的传感器数据，从而实现更精准的生产调度和跟踪受损件的修理过程。
2.人工智能技术人工智能(AI)是指机器模拟人类智能以及指导机器学习、规划和推理的算法。
在智能工厂中，人工智能可以实现模拟和优化生产过程，并且能够自动化的生成检编辑程序。
3.机器人技术机器人技术可以使企业的生产提高效率和质量水平，它能够应用于各种不同规模和复杂度的制造环节。
在智能制造中，机器人可以用来替代较危险或繁琐的工序，并且可以自动化地完成特定指令或生产任务。
4.3D打印技术3D打印技术是现代生产领域中最新的技术之一。
它使得企业可以快速、高效地生产模型和原型，同时也可以加工高精度、复杂质量的产品。
这项技术可用于各种不同的领域，包括生产机械零部件、手工辅助设备、医疗设备等。
5.IoT设备物联网(IoT)设备是智能制造的一个核心部分。
在IoT环境中，各种设备(包括手机、电视、智能空调等)可以和其他设备和网络进行互联和交互，以完成更复杂的任务，如监测温度、控制灯光、调整气候等。
这项技术可以使企业与客户之间的交流提高效率，并且能够更好地满足客户需求。
6.工业自动化技术工业自动化技术是在生产线、流程及控制上面的自动化技术，可以用于提高生产效率，减少生产成本和人力成本，同时增强生产流程的可靠性和系统的精确度。
智能制造基本内涵与关键技术解决方案
互联网革命
计算机技术和 分 布式信息网络的 崛起
基于机器的分析：
物理分析、重点学 科的深厚专业知识 、自动化、预测
制造技术发展：第四次工业革命（德国）
第一次工业革命
蒸汽动力机械 设备应用于生产
第二次工业革命
电机发明和电能 使用，大规模流 水线生产
第三次工业革命
应用IT技术（ PLC、NC等）实 现自动化生产
全球制造产业正在发生深刻变化
2015年中国长三角地区的制造成本仅比美国低5%
富士康下一步迁往何处？
￥410
秦皇岛 天津 大连
烟台
￥320
廊坊
晋城
90年代末
郑州
常熟 ￥400
成都
武汉 重庆￥1290
昆山 上海 ￥200 杭州
2013年-
1992年
贵阳 ￥1030
￥250
佛山东莞 惠州
台湾 ￥950
第四次工业革命
应用信息-物理系 统（CPS）实现智 能化生产
制造技术发展：智能制造（中国制造2025）
智能制造科技发展“十二五”专项规划
国家中长期科学和技术发展 规划纲要(2006-2020)
★ 重点研究数字化设计制造集成技术
“十二五”国家战略性新兴产业 发展规划
★ 做大做强数字制造装备，促进制造业 智能化、精密化、绿色化发展
生产防错系统 Error-proofing
产品及时发运 Productdelivering
智能制造发展方向：工厂智能化
智能化加工设 备
智能化机械手
DNC
智能刀具管理
中央控制室
现场Andon
现场监视装置
智能加工中 心与生产线
智能制造：探讨智能制造的基本原理、技术和应用前景。
智能制造：探讨智能制造的基本原理、技术和应用前景引言智能制造是当今制造业趋势的核心，它通过将先进的技术与传统制造相结合，实现生产过程的自动化和智能化。
本文旨在探讨智能制造的基本原理、技术和应用前景，介绍如何应对智能制造带来的机遇和挑战。
基本原理智能制造的定义智能制造是指通过信息技术和自动化技术的融合，提高生产效率、降低生产成本、改善产品质量和创新能力的一种制造方式。
它通过充分发挥先进技术的优势，实现制造流程的高度智能化和灵活化。
智能制造的核心原理智能制造的核心原理是通过数字化、网络化和智能化的手段，将制造系统、产品和供应链进行高度集成，实现全过程的信息共享和协同。
这种集成和协同可以大大提高生产效率、降低成本，并实现个性化定制和快速响应市场需求。
智能制造的关键要素实现智能制造的关键要素包括：先进的传感器技术、大数据分析技术、人工智能技术、云计算技术、物联网技术和可持续能源技术等。
这些技术的结合才能实现制造过程的数字化、智能化和自动化。
技术基础先进传感器技术先进传感器技术是智能制造的基础。
传感器可以实时采集生产过程中的各种参数和状态信息，如温度、压力、湿度等。
这些数据被用于监测、控制和优化生产过程，提高生产效率和产品质量。
大数据分析技术大数据分析技术是智能制造的关键技术之一。
通过对大量生产数据的分析和挖掘，可以发现潜在的问题、优化生产过程，并预测产品的寿命和质量。
这种数据驱动的生产方式可以提高决策的准确性和效率。
人工智能技术人工智能技术是智能制造的核心技术之一。
它可以模拟人脑的智能，实现机器学习、图像识别、语音识别等功能。
在智能制造中，人工智能技术可以用于自动化生产线、智能机器人和智能制造系统的设计与优化。
云计算技术云计算技术是智能制造的支撑技术之一。
它可以将计算和存储资源实现集中管理和共享，提供高效的计算和存储能力。
在智能制造中，云计算技术可以用于制造资源的调度、生产数据的存储和分析。
物联网技术物联网技术是智能制造的重要基础。
智能制造系统及其关键技术
智能制造系统及其关键技术智能制造是一种高度自动化的生产方式，它利用先进的信息与通讯技术、计算机技术以及现代控制技术，将生产线上的各个环节紧密地联结起来，实现智能化控制和协同运行。
智能制造系统是智能制造的重要组成部分，它可以高效地组织生产，提升生产效率和产品质量。
本文将从智能制造系统的概念、特点和基本结构等方面入手，探讨智能制造系统中的关键技术。
一、智能制造系统的概念及特点智能制造系统是指利用信息和通讯技术，将制造各个环节进行联动和优化，以实现生产自动化、信息化与协同化的一种高效的制造系统。
该系统具有以下特点：1.高度自动化：智能制造系统中，多采用自动化设备和自动化控制技术，节省了人力和物力成本，提高了生产效率。
2.全面信息化：智能制造系统中，生产的各个环节进行了信息化，数据被实时采集，并通过网络传送，实现了信息时效性和数据精度。
3.强大的协同性：智能制造系统中，机器人、传感器、计算机等设备可以实现相互协作，实现多个环节生产协同运作和多个生产流程的协同流转。
4.灵活性：智能制造系统中，生产计划可以根据市场需求，实时进行调整，不同的生产任务可以灵活处理，以便更好地适应市场变化。
二、智能制造系统的基本结构智能制造系统的组成部分主要包括物理基础层、数据搜集层、智能决策层和执行层四个方面。
物理基础层是指智能制造系统中各种物理设备和传感器，并通过现代化的自动化设备和计算机等设备，进行信息的采集、处理和传输。
数据搜集层包括各种数据采集器等设备，用于周期性地采集生产数据，并将数据传输到其他层进行处理和运作。
智能决策层是智能制造的核心控制层，利用专业的规则库和专家系统等技术，对生产环节进行跟踪和分析，并进行详细的统计分析，实时制定优化维护方案，以保证生产环节的高效和稳定。
执行层是智能制造系统的末端操作层，包括机器人、传感器、计算机等设备，用于完成具体的生产操作。
三、智能制造系统的关键技术1.先进的制造技术智能制造的核心技术之一是先进的制造技术，它将高科技材料、新型工艺和先进的生产工具相结合，以生产出高品质的产品。
智能制造及其十大关键技术
智能制造及其十大关键技术德国的工业4.0、中国制造2025、智能制造这三个词想必大家都不陌生，不过对于智能制造的内涵以及十大关键技术并不是每个人都了解，通过阅读本文你将对智能制造有一个更全面的了解。
智能制造是实现整个制造业价值链的智能化和创新，是信息化与工业化深度融合的进一步提升。
智能制造融合了信息技术、先进制造技术、自动化技术和人工智能技术。
智能制造包括开发智能产品；应用智能装备；自底向上建立智能产线，构建智能车间，打造智能工厂；践行智能研发；形成智能物流和供应链体系；开展智能管理；推进智能服务；最终实现智能决策。
目前智能制造的“智能”还处于Smart的层次，智能制造系统具有数据采集、数据处理、数据分析的能力，能够准确执行指令，能够实现闭环反馈；而智能制造的趋势是真正实现“Intelligent”，智能制造系统能够实现自主学习、自主决策，不断优化。
在智能制造的关键技术当中，智能产品与智能服务可以帮助企业带来商业模式的创新；智能装备、智能产线、智能车间到智能工厂，可以帮助企业实现生产模式的创新；智能研发、智能管理、智能物流与供应链则可以帮助企业实现运营模式的创新；而智能决策则可以帮助企业实现科学决策。
智能制造的十项技术之间是息息相关的，制造企业应当渐进式、理性地推进这十项智能技术的应用。
1智能产品智能产品通常包括机械、电气和嵌入式软件，具有记忆、感知、计算和传输功能。
典型的智能产品包括智能手机、智能可穿戴设备、无人机、智能汽车、智能家电、智能售货机等，包括很多智能硬件产品。
智能装备也是一种智能产品。
企业应该思考如何在产品上加入智能化的单元，提升产品的附加值。
2智能服务基于传感器和物联网（IoT），可以感知产品的状态，从而进行预防性维修维护，及时帮助客户更换备品备件，甚至可以通过了解产品运行的状态，帮助客户带来商业机会。
还可以采集产品运营的大数据，辅助企业进行市场营销的决策。
此外，企业通过开发面向客户服务的APP，也是一种智能服务的手段，可以针对企业购买的产品提供有针对性的服务，从而锁定用户，开展服务营销。
智能制造基本内涵与关键技术分析
座椅 轮胎
动力总成
悬架总成
底盘
智能制造发展方向：智能制造模式
网络改变生产：智能制造平台 物联网+服务网
网络改变交易：电子商务平台
突破10000亿 网络改变沟通：社交服务平台
37.11亿美元
智能制造关键技术：数字化制造
数字控制
生产管理
• 数字化建模 • 虚拟设计 • 创新设计 • 数字样机设计 • 面向制造DFM
• 智能控制技术 • 控制传感技术 • 高速通讯网络协议
• 高速高精度驱动 • 实时信息管理技术 • 信息集成技术
• 嵌入式数字制造 • 数字化车间技术 • 资料共享技术
• 远程诊断
• 制造系统建模 • 信息安全技术
• 智能维护
• 决策控制
智能制造关键技术：机器人
全球年增长率9% 中国年增长率17%
智能制造关键技术、数字化车间示范应 用、智能制造系统等
智能制造：应用范围
智能设备、智能系统和智能决策代表着机器、设备组、设施和系统网络的 工业世 界能够更深入地与连接、大数据和分析所代表的数字世界融合
智能制造：大数据循环
数据流返回机器
安装仪器仪表 的工业机器
实体和人际网络
专有机器数据流的 提取和存储
全局生产管控
Overallproductionmonitoringandcontrol
Productionstatistic 生产统计
Workinstruction 作业指导
Qualitycontrol
质量 管控
物料准时配送 JITmaterialdelivering
生产防错系统 Error-proofing
智能装备
2000—
智能制造体系的基本概念的四个内涵层面
智能制造体系的基本概念的四个内涵层面包括：
1. 物质流：智能制造体系中的物质流指的是在生产过程中所需要的物料、半成品、成品等实体的流动过程。
物质流的管理和优化是智能制造体系中的重要一环，可以通过物联网技术和实时监控等技术实现。
2. 数据流：智能制造体系中的数据流指的是与生产过程相关的数据和信息的流动过程。
数据流的管理和优化是智能制造体系中的重要一环，可以通过工业大数据技术和云计算等技术实现。
3. 价值流：智能制造体系中的价值流指的是在生产过程中所创造的价值和利润的流动过程。
价值流的管理和优化是智能制造体系中的重要一环，可以通过精益生产技术和价值流管理等工具实现。
4. 信息流：智能制造体系中的信息流指的是在生产过程中所涉及的各种信息和管理指令的流动过程。
信息流的管理和优化是智能制造体系中的重要一环，可以通过工业互联网技术和数字化管理等工具实现。
以上四个内涵层面相互交织、相互影响，共同构成了智能制造体系的整体框架和基本概念。
在智能制造体系中，物质流、数据流、价值流和信息流的协同管理和优化，可以促进生产过程的智能化、高效化和精益化，提高企业的竞争力。
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制造业成为全球经济持续发展的发动机
美国
“再工业化”
•国家制造技术创新联盟 •使用本国页岩气和石油
德国
保持工业领先地位
•持续创新机制 •高出口量 •工业4.0为新的指导原则
中国
发展高端技术实现产品升级
•工资上涨 •质量驱动的自动化需求 •节能立法
全球制造产业正在发生深刻变化
2015年中国长三角地区的制造成本仅比美国低5%
第二次工业革命
电机发明和电能 使用，大规模流 水线生产
第三次工业革命
应用IT技术（ PLC、NC等）实 现自动化生产
第四次工业革命
应用信息-物理系 统（CPS）实现智 能化生产
制造技术发展：智能制造（中国制造2025）
智能制造科技发展“十二五”专项规划
国家中长期科学和技术发展 规划纲要(2006-2020)
智能制造：技术路线
通过软件和网络进行产品开发、
生
产和服务沟通
机器与产品实时进行信息和
指
指令交互
自主控制和优化
智能制造：发展阶段
2020
智能化
产品设计、制造过程中具有 感知、分析、决策、执行功 能
2015 2011
网络化
利用自组织网络，动态配置 资源，实现研究、设计、生 产和销售各种资源重组
数字化
座椅 轮胎
动力总成
悬架总成
底盘
智能制造发展方向：智能制造模式
网络改变生产：智能制造平台 物联网+服务网
网络改变交易：电子商务平台
突破10000亿 网络改变沟通：社交服务平台
37.11亿美元
智能制造关键技术：数字化制造
数字控制
生产管理
• 数字化建模 • 虚拟设计 • 创新设计 • 数字样机设计 • 面向制造DFM
制造技术的发展需求与趋势
个性化
产品全生命周期（设计、制造、运 作等）满足客户个性化需求 全价值链端到端系统工程
柔性化生产线 实现多品种产品生产的动态 配置资源
制造技术 发展趋势
定制化
绿色化
提高能源利用效率，实现 工业生产“绿色环保” 绿色制造
制造需求：多品种多批量、高质量低成本、柔性制造快速响应
、节能减排环境友好等
•工况识别感知 •控制算法及策略
回收 信息
销售 信息
物流 信息
制造 信息
原材料 信息
设计 信息
产品全生命周期个性化定制与服务
人机交互：
•多功能感知 •智能Agent •语音识别 •信息融合
无人机
无人驾驶汽车
智能家电
智能制造发展方向：装备智能化
制造技术变革
数字化
智能化
智能制造初露端倪
数控装备
1960—
产品及时发运 Productdelivering
智能制造发展方向：工厂智能化
智能化加工设 备
智能化机械手
DNC
智能刀具管理
中央控制室
现场Andon
现场监视装置
智能加工中 心与生产线
智能化生产控制中心
智能化工厂
智能化生产执 行过程管控
智能化仓储/运输与物流
高级计划排程
执行过程调度
数字化物流管 控
自动化立体仓 库
工业数据系统
与合适的人 和机器分享数据
可视化远程 和集中数据
安全、云计算网络
基于机器的算法 和数据分析
大数据分析
智能制造：技术目标
• 产品制造过程中包含所有 必要信息
• 考虑全价值链进行生产设备 整合、自组织
• 生产过程中按照实际工况 灵活决策
通过嵌入式互联网技术，离散的信息-物理系统（CPS）进行连接交互
CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM /ERP/RE/RP
智能制造核心特征
产品全生命周期端到端集成
客户需求
产品Байду номын сангаас发
产品生产
产品服务
制造体系纵向集成
ERP
MES
网络化生产企业间横向集成
PCS
设计
生产
物流
营销
智能制造发展方向：产品智能化
自主决策：
•环境感知 •路径规划 •智能识别 •自主决策
自适应工况：
智能装备
2000—
国际
日本Mazak机床
热屏障 主动振动控制
瑞士米克朗机床
智能工艺规划
国内
大连机床
热补偿功能
智能装备特点：
将专家的知识和经验融入感知、决策、执行等制造 活动中 赋予产品制造在线学习和知识进化能力
实现自学自律制造
智能制造发展方向：车间智能化
该生产什么 Whattoproduce
Statusofequipment 设备状态
全局生产管控
Overallproductionmonitoringandcontrol
Productionstatistic 生产统计
Workinstruction 作业指导
Qualitycontrol
质量 管控
物料准时配送 JITmaterialdelivering
生产防错系统 Error-proofing
智能制造基本内涵与关键技术分析
技术创新，变革未来
制造业核心竞争力正在发生深刻变化
提升竞争力
1 提升效率
能源和资源利用效率 是竞争力的决定性因素
2 缩短生产周期
• 更短的创新周期 • 更为复杂的产品 • 更大的数据量
3 提高柔性
• 个性化大规模生产 • 快速变化的市场 • 更高的生产效率
制造业变化的速度比以往更快
智能制造关键技术、数字化车间示范应 用、智能制造系统等
智能制造：应用范围
智能设备、智能系统和智能决策代表着机器、设备组、设施和系统网络的 工业世 界能够更深入地与连接、大数据和分析所代表的数字世界融合
智能制造：大数据循环
数据流返回机器
安装仪器仪表 的工业机器
实体和人际网络
专有机器数据流的 提取和存储
制造技术发展：第三次浪潮（美国）
第二次浪潮
第三次浪潮
工业互联网
第一次浪潮
工业革命
机器和工厂出现 推动规模经济和 经济领域扩展
互联网革命
计算机技术和 分 布式信息网络的 崛起
基于机器的分析：
物理分析、重点学 科的深厚专业知识 、自动化、预测
制造技术发展：第四次工业革命（德国）
第一次工业革命
蒸汽动力机械 设备应用于生产
★ 重点研究数字化设计制造集成技术
“十二五”国家战略性新兴产业 发展规划
★ 做大做强数字制造装备，促进制造业 智能化、精密化、绿色化发展
☆国家科技重大专项（02专项）
极大规模集成电路制造装备 及成套工艺
☆国家科技重大专项（04专项）
高档数控机床数字化设计关键技术 与工具集研发及典型产品应用
☆国家智能制造装备重大专项
AGV智能小车
公共资源定位系 统
数字化质量检 测
智能制造发展方向：供应链智能化
主机厂与供应商：物理距离 与 信息距离
– 以江淮汽车为例：
• 零部件供应巢建设项目现已有澳大利亚和台湾、香港等7省区在内的260家企业签约入驻 • 目前江淮已实施了物料拉动平台
主要方向：以主机厂为核心的全产业链质量控制
仪表台总成 大灯总成